Pasywne systemy wykorzystania energii promieniowania słonecznego

Systemy pasywne stosowane w budownictwie pozwalają na korzystanie z energii słonecznej bez używania dodatkowej energii z zewnątrz. Możliwe jest pasywne ogrzewanie, chłodzenie i magazynowanie ciepła w budynkach, natomiast my zajmiemy się głównie ogrzewaniem. Jest to system pozwalający na zredukowanie ilości energii potrzebnej do zapewnienia odpowiednio wysokiej temperatury w pomieszczeniach.

Głównym celem stosowania systemów pasywnych jest zmniejszenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania budynku. Stosując innowacyjne rozwiązania konstrukcyjne i instalacyjne przy jednoczesnym użyciu nowoczesnych materiałów, możemy nie tylko to zapotrzebowanie zmniejszyć, ale nawet zapewnić samowystarczalność energetyczną. Takie budownictwo zapewnia, obok funkcjonalności, także  estetyczny wygląd budynku. Systemy pasywnego wykorzystania energii słonecznej gwarantują pełne zaspokojenie potrzeb energetycznych mieszkańców z samego promieniowania słonecznego, bez konieczności używania innych form ogrzewania, choć można w razie potrzeby wspomagać się innymi technikami, np. gruntowym wymiennikiem ciepła.

Wykorzystanie energii słońca możliwe jest dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu bryły budynku, zamontowanym przeszkleniom oraz odpowiednio usytuowanym elementom budynku względem pozycji słońca w cyklu rocznym i dziennym. Jak już wspominaliśmy możliwe jest zastosowanie alternatywnych technik ogrzewania. Ważne są także konstrukcje i elementy zacieniające, by nie doprowadzić do przegrzania się wnętrza, a co za tym idzie, do znacznego zmniejszenia komfortu cieplnego mieszkańców.

Systemy pasywne dzielimy na dwa podstawowe rodzaje. Jest to system zysków pośrednich i bezpośrednich. Najprostszy jest system bezpośredniego użycia promieniowania słonecznego. Polega to na wykorzystaniu przeszkleń do bezpośredniej penetracji promieniowania słonecznego do wnętrza domu. Nie jest wymagane stosowanie dodatkowych konstrukcji. Wykorzystując rolety, okiennice, odpowiednie kolory ścian i podłóg oraz stosując dywany i kilimy, można zmieniać proporcje zaabsorbowanej i odbitej energii bezpośredniego promieniowania słonecznego. Energia ta jest pochłaniana i magazynowana w ścianie i podłodze, zamienia się w ciepło i jest oddawana do powietrza wewnętrznego, podnosząc jego temperaturę. Zaabsorbowane ciepło, w zależności od grubości przegród, magazynowane jest przez okres nawet kilku miesięcy.

W systemie zysków bezpośrednich zmiany temperatury wewnętrznej mogą powodować dyskomfort cieplny mieszkańców z powodu gwałtownego charakteru wahań. Można ten efekt złagodzić stosując konstrukcje i rozwiązania zacieniające (np. rolety czy markizy) lub całkowicie uniknąć poprzez użycie systemów pośrednich. Dają one możliwość przesunięcia okresu dostarczania energii słonecznej do pomieszczenia na późniejsze godziny.

System zysków pośrednich polega na odizolowaniu wnętrza budynku od bezpośredniego działania promieni słonecznych. Jednym z rozwiązań jest tzw. ściana Trombe’a, czyli masywna konstrukcja, dodatkowo osłonięta od zewnątrz szkłem. Dzięki szczelinie wentylacyjnej, która znajduje się między tymi elementami, możliwe jest przeniesienie zysków ciepła do pomieszczenia. Promieniowanie słoneczne przechodzące przez pokrycia szklane jest absorbowane przez ciemną powierzchnię ściany akumulującej, co powodzi do wzrostu jej temperatury. Po otwarciu kanałów łączących ogrzewane pomieszczenie ze szczeliną między szybą a ścianą, może nastąpić przepływ powietrza przez szczelinę (efekt rożnych gęstości powietrza w szczelinie i pomieszczeniu). Chłodne powietrze zasysane jest dolnym kanałem i powraca do pomieszczenia górnym, po uprzednim ogrzaniu w szczelinie. Zapewnia to przesunięcie fazowe względem działalności słońca.  Natomiast zamykanie i otwieranie kanałów wentylacyjnych umożliwia regulowanie temperatury pomieszczenia w godzinach dziennych. Dodatkową zaletą takiej konstrukcji jest możliwość wykorzystania jej do celów klimatyzacyjnych w okresie letnim .

Rozwiązaniem pośrednim między bezpośrednim i pośrednim uzyskiem energii słonecznej jest system Balcomba. Najważniejszym elementem jest całkowicie oszklona weranda zlokalizowana po południowej stronie. Ogrzewane pomieszczenie odgrodzone jest od niej poprzez masywną ścianę, której zadaniem jest magazynowanie energii. Weranda nagrzewa się w sposób bezpośredni i charakteryzuje się dużymi wahaniami temperatury. Przestrzeń mieszkalna z kolei pozyskuje energię słoneczną w sposób pośredni. Jest to konstrukcja, którą chętnie wykorzystuje się w naszej strefie klimatycznej, również przy termomodernizacji budynków już istniejących.

Zaletami takiego budownictwa jest zmniejszanie nakładów finansowych i redukcja zapotrzebowania energetycznego. Dom wykonany w systemie ogrzewania pasywnego, który spełnia również normę domu pasywnego nie wymaga tradycyjnej instalacji grzewczej, co znacząco obniża koszty jego budowy, równoważąc częściowo dodatkowe nakłady na jego wybudowanie. Techniki ogrzewania pasywnego są również niezbędnymi, gdy wznosimy budynek autonomiczny. Jednak minusem jest to, że skuteczne użytkowanie takich systemów możliwe jest tylko w budownictwie o małym jednostkowym zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania. Wadą w tym przypadku jest ponadto konieczność zastosowania systemu ogrzewania tradycyjnego o małej bezwładności. Wszystko to wskazuje na to, że są to rozwiązania idealne dla budynków energooszczędnych.

Previous Article

Współpraca pompy ciepła z rekuperatorem

Next Article

Holendrzy wydają certyfikaty dla badań nad systemami off-shore

Dodaj komentarz