Odnawialne źródła energii w budownictwie

Urządzenia i systemy odnawialnych źródeł energii znajdują zastosowanie w ogrzewaniu pomieszczeń, podgrzewaniu wody użytkowej, oraz wytwarzaniu energii elektrycznej do oświetlenia i zasilania elektrycznych odbiorników domowych. Jeśli chodzi o odnawialne źródła energii, bezpośrednio związane z danym obiektem budowlanym w warunkach polskich można wykorzystywać:

• energię promieniowania słonecznego - w pasywnych i aktywnych systemach grzewczych, w rozwiązaniach związanych z oświetleniem światłem dziennym oraz w instalacjach elektrycznych z ogniwami fotowoltaicznymi,
• energię biomasy - w instalacjach z kotłami do spalania zrębków drewnianych, peletów lub słomy,
• energię zawartą w środowisku naturalnym (zastosowanie pompy ciepła),
• energię odpadową (w tym poprzez rekuperację ciepła z układów wentylacyjnych, ścieków i innych).

Celowe, a nawet konieczne jest - w przypadku już istniejących budynków - łączenie wykorzystania odnawialnych źródeł energii z działaniami termomodernizacyjnymi. W zależności od potrzeb budynku szczególnie starannie dobierać należy systemy energetyki konwencjonalnej. Ich przewymiarowanie jest niekorzystne ekonomicznie, a np. w przypadku kotłów na biomasę, zmniejsza sprawność urządzeń i zwiększa emisję szkodliwych substancji.

Kolektory słoneczne

Najbardziej popularnymi urządzeniami służącym do konwersji termicznej promieniowania słońca są kolektory słoneczne. Kolektor słoneczny to wymiennik ciepła służący do zamiany elektromagnetycznej energii promieniowania słonecznego na ciepło. Jego zadaniem jest podgrzanie czynnika roboczego (wody, mieszaniny wody i czynników zabezpieczających przed zamarznięciem lub powietrza) dla celów użytkowych. Z jego pomocą ogrzewać można pomieszczenia, baseny kąpielowe, lub wytwarzać ciepłą wodę użytkową.

Zespoły lub pojedyncze moduły płaskich kolektorów słonecznych są najczęściej wykorzystywane w słonecznych instalacjach do przygotowania ciepłej wody użytkowej, których podstawowym, poza kolektorem, elementem jest zbiornik magazynujący ciepłą wodę.

W Polsce systemy te mogą być stosowane w domach jednorodzinnych, obiektach użyteczności publicznej (szkoły, szpitale), ośrodkach rekreacyjnych, sportowych, schroniskach, jak również do podgrzewania wody w basenach kąpielowych, otwartych i krytych.

Odpowiednie do zapotrzebowania i warunków klimatycznych zaprojektowanie i użytkowanie systemu pozwala na osiągnięcie założonych efektów energetycznych i ekonomicznych. Kolektory słoneczne muszą być dostosowane do potrzeb odbiorcy oraz warunków związanych np. z usytuowaniem obiektu mieszkalnego, muszą również współgrać z konwencjonalnym systemem grzewczym.

W każdym przypadku, określając potrzebną powierzchnię kolektorów (oraz ich liczbę) należy brać pod uwagę zapotrzebowanie uwarunkowane liczbą osób i przypadające na osobę zużycie ciepłej wody użytkowej, oraz ilość energii docierającej w danym rejonie do kolektora. Zalecane jest projektowanie instalacji słonecznej (czyli przede wszystkim określenie powierzchni kolektorów słonecznych), przy założeniu, że powinna ona pokryć 60-70 procent rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową (90-100 procent latem).

Wykorzystanie systemu słonecznego do podgrzewania pomieszczeń wymaga znacznie większych powierzchni kolektorów słonecznych niż w przypadku instalacji jedynie do podgrzewania c.w.u., a także bardziej skomplikowanego systemu, co w konsekwencji oznacza znacznie większe nakłady inwestycyjne.

Czytaj więcej

Pompy ciepła

Pompy ciepła mają za zadanie dostarczyć ciepło do jej źródła górnego, a nie jak w przypadku chłodziarki odebranie ciepła ze źródła dolnego. Pompa ciepła pracuje w innym zakresie temperatur niż lodówka, przez co czynnikom roboczym stawiane są inne wymagania (inne są temperatury parowania i kondensacji).

Przekazanie ciepła ze źródła o niższej temperaturze do źródła o wyższej temperaturze wymaga, zgodnie z podstawowymi prawami termodynamiki, dostarczenia dodatkowej energii z zewnątrz (w formie pracy lub ciepła). Większość najbardziej popularnych sprężarkowych parowych pomp ciepła jest napędzana silnikiem elektrycznym.

Czytaj więcej

Wentylacja z odzyskiem ciepła.

Typowe centrale wentylacyjne nawiewno-wywiewne wyposażone są w dwa wentylatory odpowiedzialne za zapewnienie przepływu powietrza. Elementem decydującym o atrakcyjności energetycznej omawianych urządzeń jest wymiennik ciepła, w którym przez większą część roku powietrze czerpane z zewnątrz ogrzewa się, pobierając ciepło z powietrza usuwanego z pomieszczenia.

W odniesieniu do budownictwa mieszkaniowego największą popularność zdobyły proste i relatywnie tanie wymienniki płytowe o krzyżowym przepływie powietrza. Pomiędzy kolejnymi warstwami płyt przepływa na przemian powietrze czerpane z zewnątrz oraz powietrze usuwane z pomieszczenia. Sprawność temperaturowa odzyskiwania ciepła dla wymienników tego typu wynosi ok. 60-65 proc., a w przypadku zastosowania podwójnego wymiennika zwiększa się do ok. 90 procent.

Systemy wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła nie są przeznaczone do całkowitego pokrywania strat ciepła budynku, czyli do pełnienia funkcji ogrzewania powietrznego. Podgrzewając powietrze nawiewane do pomieszczeń są jednak w stanie bardzo istotnie ograniczyć ilość ciepła zużywaną przez system ogrzewania. Rekuperator stwarza też możliwość filtracji powietrza dostarczanego z zewnątrz do pomieszczenia.

Czytaj więcej

Panele fotowoltaiczne:

Małe elektrownie fotowoltaiczne służą do zasilania w energię indywidualnych zabudowań typu:

• domy jednorodzinne,
• domki letniskowe,
• małe firmy produkcyjne i usługowe,
• gospodarstwa rolne,
• niewielkie hotele i pensjonaty,
• obiekty użyteczności publicznej.

Panele fotowoltaiczne mogą być również wykorzystane do zasilania łódek, przyczep campingowych, instalacji pompowych do nawadniania pól i do dostarczania wody do gospodarstw domowych lub rolnych oraz służyć do zasilanie urządzeń telekomunikacyjnych, sygnalizacyjnych i automatyki przemysłowej.

Przydomowa elektrownia słoneczna może pełnić funkcję dodatkowego źródła energii, wspomagającego zasilanie budynków/urządzeń  podłączonych do sieci elektrycznej lub stanowić samodzielne źródło energii w przypadku obiektów/urządzeń, które nie mają dostępu do sieci. Może ona również służyć  do produkcji energii w celu jej odsprzedaży do sieci (w części  lub w całości). 

Czytaj więcej