Ekologiczne systemy grzewcze Paradigma

Ogrzewanie słoneczne

Jak funkcjonuje dom zasilany energią słoneczną z kolektorów próżniowo-rurowych?

System zasilania energią słoneczną, który ma największy uzysk w okresie zimowym oraz w okresie przejściowym – brzmi niemożliwe? Ale jednak jest: Ulrike Weiss i Jürgen Groll z Wildberg w sercu Bawarii mają swój dom zasilany za pomocą dokładnie takiego systemu. Od listopada 2013 mieszkają tam w parterowym domu, bez piwnicy i bez ogromnego bufora słonecznego, tak charakterystycznego dla większości wcześniej prezentowanych tu projektów, w domu zasilanym słońcem – SonnenEnergieHaus.

Wysoki udział słońca bez ogromnego zbiornika buforowego

Jest to możliwe dzięki wysoce wydajnym kolektorom próżniowo-rurowym. Nie są one zamontowane na dachu, ale pionowo na elewacji. W miesiącach letnich “pogarsza” to kąt padania promieni słonecznych (dla maksymalnego uzysku promienie słoneczne powinny padać prostopadle na kolektor) – czyli wtedy, kiedy jest nadpodaż energii promieniowania, a system ma tendencję do stagnacji cieplnej. Stagnacja termiczna oznacza, że obieg solarny zatrzymuje się z powodu braku zapotrzebowania na ciepło, ponieważ dom nie potrzebuje więcej ciepła. Może to doprowadzić do przegrzania systemu, co jest poważnym problemem w systemach z mieszaniną wody i glikolu jako nośnika ciepła. Instalacja w Wildberg jest napełniona czystą wodą, a więc może bez szkód poradzić sobie z temperaturami ponad 300 stopni.

Redukcja stanów stagnacji w lecie, to więcej energii słonecznej w zimie

Dzięki pionowemu zawieszeniu kolektorów szczytowe uzyski w lecie są złagodzone. W miesiącach zimowych jednak słońce jest nisko nad horyzontem, a kąt padania na kolektory zbliża się do optimum. Układ jest tak ustawiony, że dostarcza z kolektorów do bufora tylko temperaturę powyżej 60°C. Że jest to możliwe nawet przy niskich temperaturach zewnętrznych, inwestorzy mogli przekonać się wkrótce po zamieszkaniu w listopadzie.

Na zewnątrz lód, a wewnątrz 70°C

Poniższe dwa obrazy pochodzą z przedpołudnia 27 listopada 2013. Chociaż wydaje się to niemożliwe, ale wlaśnie panele są oblodzone i mają wewnątrz 70 stopni. Niewiarygodne, ale prawdziwe!

Oblodzone rury 27.11.2013

Temperatury w obiegu solarnym 27.11.2013

Minimalne wymagania powierzchni dla techniki magazynowania ciepła

Dzięki wydajności kolektorów w zimie, bufor o pojemności 1100 litrów jest całkowicie wystarczający. Ma przy tym również zintegrowaną stację przepływowego przygotowania gorącej wody. Powierzchnia zajęta przez urządzenia w kotłowni wynosi zaledwie 10 m² i mieści się w środku domu, dzięki czemu unika się strat cyrkulacji w instalacji grzewczej.

Od 6 listopada 2013 roku do 27 lipca 2014 roku uzysk energii słonecznej wyniósł 3860 kWh. Ilość ciepła doprowadzonego z kominka na drewno od początku listopada do początku marca ostatniej zimy, zmierzona osobnym licznikiem, wyniosła 1,830 kWh.

Podstawowe dane domu i instalacji

Powierzchnia użytkowa	135 m²
Jednostkowe zapotrzebowanie energii	27 kWh/m²a
Powierzchnia czynna kolektorów	13,5 m² próżniowo-rurowe (woda jako nośnik ciepła)
Nachylenie/Kierunek	nachylenie 90° (montaż na ścianie), 21° odchylenie na wschód
Zbiornik buforowy	1.100 litrów, zintegrowana stacja ciepłej wody
Udział słońca w bilansie ciepła	60 % (wg symulacji)
Dodatkowe źródło ciepła	14,9 kW, kominek z płaszczem wodnym
Zużycie paliwa	2 metry przestrzenne drewna na rok (wg zużycia w okresie 6.11.2013 do 7.3. 2014)
Firma instalatorska	Haustechnik Hofer GmbH, Rudelzhausen
Konstrukcja ścian	Szkielet drewniany z termiczną izolacją celulozową, izolacja z konopi na ścianach wewnętrznych, na zewnątrz płyty OSB +wykończenie
Wentylacja	Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła + nagrzewnica
Elektrownia dachowa	5 kWp, fotowoltaika

Sonnenhaus, czy SonnenEnergieHaus?

Projektanci domu szczególny nacisk położyli na wysoką izolacyjność termiczną i szczelność przegród zewnętrznych budynku, okien i drzwi wejściowe. Dlatego – według pana Grolla, dom osiągnął szczelność wg standardu domu pasywnego. Podobnie jak w przypadku koncepcji Sonnenhaus Instytutu także w tym domu skupiono się na maksymalizacji udziału słonecznego w ogrzewaniu, jednak dom w Wildberg nie wymaga tak wielkiego zbiornika buforowego.

Gdyby ktoś chciał obejrzeć dom i ogrzewanie z bliska, to proszę pytać w Hofer Solar – budowniczy Jürgen Groll pracuje tam jako zastępca dyrektora.

Dom typu Sonnenhaus z kolektorami płaskimi, jak i dom SonnenEnergieHaus z próżniowo-rurowymi można wyobrazić sobie nawet bez systemu wentylacyjnego z odzyskiem ciepła – godząc się na pewne straty energii. Izolacja termiczna i szczelność może je utrzymać na umiarkowanym poziomie (a tym samym będą nadal powyżej prawnego standardu minimum). Nieco wyższe zapotrzebowanie na ciepło nie jest problemem, gdy pokrywane jest ze źródeł odnawialnych – tym bardziej nie ma problemu przy zastosowaniu wysokowydajnych kolektorów. Można by więc zaoszczędzić na kosztach techniki i eksploatacji systemu wentylacyjnego. Ale to, jak zawsze zależy od indywidualnego projektu i potrzeb inwestorów

Fotos: Jürgen Groll.

Źródło: Artykuł: http://www.ecoquent-positions.com/wie-funktioniert-ein-sonnenenergiehaus-mit-vakuumroehrenkollektor/

Autor: Sabine E. Rädisch

Tłumaczenie: duel

Categories: Bufory grzewcze, Niezależność energetyczna, Ogrzewanie słoneczne

Ogrzewanie elektryczne – czy to się opłaca?

Ogrzewanie energią elektryczną jest dziś tematem wielu gorących dyskusji. Udział energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych stale znacząco rośnie, ale co roku malejące korzyści finansowe dla nowych instalacji i system taryfowy sprawiają, że dla odbiorców indywidualnych ceny energii elektrycznej stale rosną. Dlatego właściciele systemów PV szukają sposobów na zwiększenie ich własnego zużycia energii elektrycznej nie tylko w gospodarstwie domowym, ale również coraz częściej do ogrzewania.

Jakie są techniczne możliwości ogrzewania elektrycznego?

Chyba nikomu już do głowy nie przyjdzie używać nagrzewnic wentylatorowych lub grzejników olejowych – wiadomo, że to się nie opłaca. Stare dobre żarówki też prawie zanikły. Praktycznie możliwe są dwa rozwiązania: grzałka w zbiorniku wody lub pompa ciepła.

Ogrzewanie grzałką elektryczną

Element grzejny może dostarczać ciepło do systemu akumulacji w celu ogrzewania pomieszczeń i / lub podgrzewania ciepłej wody, wspierając główne źródło energii lub chwilowo nawet zastępując je w lecie w funkcji przygotowania ciepłej wody. Często grzałka działa również jako dodatkowe lub “awaryjne” źródło ciepła w systemach grzewczych z pompą ciepła.

Ogrzewanie pompą ciepła

Pompy ciepła wykorzystują ciepło z powietrza, wody lub gleby (geotermiczna) i do tego są jeszcze dotowane. W zależności od współczynnika sezonowej wydajności (SPF), za jedną kilowatogodzinę energii elektrycznej pobranej dostarcza do trzech, czterech razy tyle ciepła.

Tylko nie w zimie

Jednak ciepło jest potrzebne szczególnie, gdy zasilania PV jest niewiele lub brak. W rezultacie moc musi być kupiona drogo z sieci, a dostępna moc jest uzależniona od spadającej temperatury. Już obserwowane są obciążenia szczytowe wywołane przez pompy ciepła w zimie. Tak nigdy nie wyzwolimy się z uzależnienia od elektrowni gazowych i węglowych. Tylko tam, gdzie potrzeba mało energii do ogrzewania – tak jak w domu pasywnym z 1000 – 2000 kWh rocznego zapotrzebowania ciepła – to prawie nie ma znaczenia, jak ciepło będzie dostarczone. W przeciwieństwie do ciepłej wody użytkowej, która jest zużywana również w okresie letnim, kiedy PV produkuje dużo energii elektrycznej.

Kiedy więc ogrzewanie elektryczne opłaca się?

Energia elektryczna z PV opłaca się szczególnie:

do przygotowania ciepłej wody w lecie (można wyłączyć kocioł)
w jedno- i dwurodzinnych domach o wysokim standardzie energetycznym, na przykład, dom pasywny
przy niskich dotacjach
dopóki nie ma podatku od energii słonecznej

Termika solarna ma wyższą wydajność

Tak więc, ogrzewanie elektryczne jest niezbyt opłacalne. Wysoki udział, rzędu 60-70% energii słonecznej w bilansie ciepła nie jest możliwy. Dla domów wielorodzinnych, budynków mieszkalnych, a także w zakresie ciepła procesowego lepiej korzystać z termiki solarnej – to dziedzina szczególnie wyróżniająca się wydajnością energetyczną spośród wszystkich form pozyskiwania energii słonecznej, jak widać na poniższym wykresie.

Ciepło można również efektywnie magazynować (woda jako nośnik ciepła) – co przy wysokowydajnych kolektorach próżniowo-rurowych nie jest nawet niezbędne, a na pewno nie w buforach sezonowych. Szczytowe źródło ciepła na zimę może być znacznie mniejsze, na przykład jako kocioł na pellet lub drewno. Jeżeli pozostałe zapotrzebowanie na ciepło jest niskie, to oczywiście nie ma niczego złego w zastosowaniu sprawnej pompy ciepła.

Z pomocą naszego kalkulatora kosztów ogrzewania można nawet wyliczyć, które ogrzewanie jest najkorzystniejsze w konkretnym przypadku. Zdajemy sobie sprawę, że to nie odpowiada aktualnie często spotykanym opiniom, tym ważniejsze więc wydaje się dokładne przedyskutowanie, bo trzeba wziąć pod uwagę wiele zalet i wad.

Fotografia tytułowa: BSW Solar

Źródło: http://www.ecoquent-positions.com/heizen-mit-strom-lohnt-sich-das/