W moim domu pasywnym...

„Zimą musi być zimno” – stwierdził klasyk. Okazuje się, że nie jest to konieczne. Co więcej, nie musi być brudny, śmierdzący ani szkodliwy dla środowiska, aby zapewnić ci ciepło przez jakiś czas.

Obecnie ciepło w naszych domach możemy mieć już niekoniecznie dzięki olejowi opałowemu, gazowi i prądowi. Energia słoneczna, geotermalna, a nawet wiatrowa dołączyły w ostatnich latach do starego zestawu paliw i źródeł energii.

W tym raporcie nie będziemy poruszać kwestii wciąż najpopularniejszych w Polsce systemów bazujących na węglu, oleju opałowym czy gazie, gdyż celem naszego opracowania nie jest prezentacja tego, co już dobrze znamy, ale przedstawienie nowoczesnych, atrakcyjnych z punktu widzenia alternatyw z punktu widzenia ochrony środowiska i oszczędności energii.

Oczywiście ogrzewanie oparte na spalaniu gazu ziemnego i jego pochodnych jest również w miarę przyjazne dla środowiska. Jednak z polskiego punktu widzenia wadą jest to, że nie dysponujemy wystarczającymi zasobami tego paliwa na krajowe potrzeby.

Woda i powietrze

Większość domów i apartamentowców w Polsce ogrzewana jest tradycyjnymi systemami kotłowo-grzejnikowymi.

Kocioł centralny umiejscowiony jest w węzłach ciepłowniczych lub indywidualnej kotłowni budynku. Jego działanie opiera się na dostarczaniu pary lub gorącej wody rurami do grzejników znajdujących się w pomieszczeniach. Klasyczny grzejnik żeliwny o konstrukcji pionowej zwykle umieszcza się w pobliżu okien (1).

1. Tradycyjny grzejnik

W nowoczesnych systemach grzejnikowych gorąca woda jest rozprowadzana do grzejników za pomocą pomp elektrycznych. Gorąca woda oddaje ciepło w grzejniku, a schłodzona woda wraca do kotła w celu dalszego ogrzania.

Grzejniki można zastąpić grzejnikami płytowymi lub ściennymi, które są mniej „agresywne” z estetycznego punktu widzenia – czasami nazywane są nawet tzw. grzejniki dekoracyjne zaprojektowane z uwzględnieniem projektu i dekoracji pomieszczeń.

Grzejniki tego typu są znacznie lżejsze (i zwykle mają wymiary) niż grzejniki z żeliwnymi żebrami. Obecnie na rynku dostępnych jest wiele rodzajów grzejników tego typu, różniących się głównie wymiarami zewnętrznymi.

Wiele nowoczesnych systemów grzewczych ma wspólne elementy ze sprzętem chłodzącym, a niektóre zapewniają zarówno ogrzewanie, jak i chłodzenie.

Powołanie HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) jest używane do opisania wszystkiego i wentylacji w domu. Niezależnie od tego, który system HVAC jest używany, celem wszystkich urządzeń grzewczych pozostaje wykorzystanie energii cieplnej ze źródła paliwa i przekazanie jej do przestrzeni mieszkalnej w celu utrzymania komfortowej temperatury otoczenia.

Systemy grzewcze wykorzystują różnorodne paliwa, takie jak gaz ziemny, propan, olej opałowy, biopaliwa (takie jak drewno) lub energię elektryczną.

Stosowanie systemów wymuszonego przepływu powietrza piekarnik z popiołem, które dostarczają ogrzane powietrze do różnych obszarów domu za pośrednictwem sieci kanałów, są popularne w Ameryce Północnej (2).

2. Kotłownia systemowa z wymuszonym obiegiem powietrza

Jest to wciąż stosunkowo rzadkie rozwiązanie w Polsce. Stosowany jest głównie w nowych budynkach komercyjnych i domach prywatnych, zwykle w połączeniu z kominkiem. Systemy wymuszonego obiegu powietrza (m.in. wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła) bardzo szybko regulują temperaturę w pomieszczeniu.

W chłodne dni służą jako grzejnik, a podczas upałów stają się chłodzącym systemem klimatyzacyjnym. Typowe dla Europy i Polski instalacje CO z piecami, kotłami, grzejnikami wodnymi i parowymi służą wyłącznie do ogrzewania.

Systemy z wymuszonym obiegiem powietrza zwykle je również filtrują w celu usunięcia kurzu i alergenów. W skład systemu wchodzą także urządzenia nawilżające (lub suszące).

Wadą tych systemów jest konieczność instalowania kanałów wentylacyjnych i rezerwowania dla nich miejsca w ścianach. Ponadto wentylatory czasami pracują głośno, a poruszające się powietrze może rozprzestrzeniać alergeny (jeśli urządzenie nie jest odpowiednio konserwowane).

Oprócz systemów, które są nam najbardziej znane, tj. grzejniki i nawiewniki, są też inne, w większości nowoczesne. Różni się od wodnych systemów centralnego ogrzewania i systemów z wymuszonym obiegiem powietrza tym, że ogrzewa meble i podłogi, a nie tylko powietrze.

Wymaga montażu rur plastikowych do ciepłej wody wewnątrz podłóg betonowych lub pod podłogami drewnianymi. Jest to system cichy i ogólnie energooszczędny. Nie nagrzewa się szybko, ale dłużej utrzymuje ciepło.

Istnieje również „płytka podłogowa”, która wykorzystuje instalację elektryczną instalowaną pod podłogą (najczęściej płytki ceramiczne lub kamienne). Są mniej energooszczędne niż systemy ciepłej wody i zwykle stosuje się je tylko w małych pomieszczeniach, takich jak łazienki.

Kolejny, bardziej nowoczesny rodzaj ogrzewania. system hydrauliczny. Grzejniki wodne listwowe instaluje się nisko na ścianie, dzięki czemu mogą zasysać chłodne powietrze spod pomieszczenia, a następnie je podgrzewać i zawracać z powrotem do środka. Działają w niższych temperaturach niż wiele innych.

Systemy te wykorzystują również kocioł centralny do podgrzewania wody, która przepływa systemem rurociągów do dyskretnych jednostek grzewczych. Zasadniczo jest to zaktualizowana wersja starych systemów grzejników pionowych.

Elektryczne grzejniki płytowe i inne typy nie są zwykle stosowane w podstawowych systemach ogrzewania domów. grzejniki elektrycznegłównie ze względu na wysokie ceny energii elektrycznej. Pozostają jednak popularną opcją dodatkowego ogrzewania, na przykład w przestrzeniach sezonowych (takich jak werandy).

Nagrzewnice elektryczne są proste i niedrogie w montażu, nie wymagają montażu rur, wentylacji czy innych urządzeń rozprowadzających.

Oprócz konwencjonalnych grzejników panelowych dostępne są również promienniki elektryczne (3) lub lampy grzewcze, które poprzez przekazywanie energii obiektom o niższej temperaturze promieniowanie elektromagnetyczne.

3. Promiennik podczerwieni

W zależności od temperatury ciała emitującego długość fali promieniowania podczerwonego waha się od 780 nm do 1 mm. Elektryczne promienniki podczerwieni emitują do 86% swojej mocy wejściowej w postaci energii promieniowania. Prawie cała zebrana energia elektryczna jest przekształcana w ciepło z promieniowania podczerwonego żarnika i przesyłana dalej przez reflektory.

Polska geotermalna

Coraz większym zainteresowaniem cieszą się geotermalne systemy grzewcze – bardzo zaawansowane, np. na Islandiigdzie inżynierowie zajmujący się odwiertami (IDDP) zagłębiają się coraz głębiej w wewnętrzne źródło ciepła planety.

W 2009 roku podczas wierceń IDDP przypadkowo rozlał się do zbiornika magmy znajdującego się około 2 km pod powierzchnią Ziemi. W ten sposób uzyskano najpotężniejszy w historii odwiert geotermalny o mocy około 30 MW energii.

Naukowcy mają nadzieję dotrzeć do Grzbietu Śródatlantyckiego, najdłuższego grzbietu śródoceanicznego na Ziemi, naturalnej granicy między płytami tektonicznymi.

Tam magma podgrzewa wodę morską do temperatury 1000°C, a ciśnienie jest dwieście razy wyższe od ciśnienia atmosferycznego. W takich warunkach możliwe jest wytworzenie pary nadkrytycznej o mocy 50 MW, czyli około dziesięciokrotnie większej niż w typowym odwiercie geotermalnym. Oznaczałoby to możliwość uzupełnienia o 50 tys. Domy.

Jeżeli projekt miałby być skuteczny, podobny mógłby zostać wdrożony w innych częściach świata, np. w Rosji. w Japonii czy Kalifornii.

4. Wizualizacja tzw płytka energia geotermalna

Teoretycznie Polska ma bardzo dobre warunki geotermalne, gdyż 80% powierzchni kraju zajmują trzy prowincje geotermalne: środkowoeuropejska, podkarpacka i karpacka. Jednak realne możliwości wykorzystania wód geotermalnych dotyczą 40% powierzchni kraju.

Temperatura wody tych zbiorników wynosi 30-130°C (miejscami nawet 200°C), a głębokość występowania w skałach osadowych wynosi od 1 do 10 km. Naturalny odpływ występuje bardzo rzadko (Sudety - Cieplice, Löndek-Zdrój).

Jednakże jest to coś innego głęboka geotermia ze studniami do 5 km i coś jeszcze, tzw. płytkie źródła geotermalne, w którym ciepło źródłowe pobierane jest z gruntu za pomocą stosunkowo płytkiej instalacji zakopanej (4), zwykle od kilku do 100 m.

Systemy te bazują na pompach ciepła, które stanowią podstawę podobną do energii geotermalnej do wytwarzania ciepła z wody lub powietrza. Szacuje się, że w Polsce istnieje już kilkadziesiąt tysięcy takich rozwiązań, a ich popularność sukcesywnie rośnie.

Pompa ciepła pobiera ciepło z zewnątrz i przekazuje je do wnętrza domu (5). Zużywa mniej prądu niż konwencjonalne systemy grzewcze. Kiedy na zewnątrz jest ciepło, może działać jako przeciwieństwo klimatyzacji.

5. Schemat prostej sprężarkowej pompy ciepła: 1) skraplacz, 2) przepustnica - czyli kapilara, 3) parownik, 4) sprężarka

Popularnym typem powietrznych pomp ciepła jest system mini-split, znany również jako bezkanałowy. Opiera się na stosunkowo małej zewnętrznej sprężarce i jednej lub kilku wewnętrznych jednostkach wentylacyjnych, które można łatwo dodać do pomieszczeń lub odległych obszarów domu.

Pompy ciepła są zalecane do montażu w stosunkowo łagodnym klimacie. Pozostają mniej skuteczne w bardzo gorących i bardzo zimnych warunkach pogodowych.

Absorpcyjne systemy ogrzewania i chłodzenia Nie są zasilane energią elektryczną, ale energią słoneczną, energią geotermalną lub gazem ziemnym. Absorpcyjna pompa ciepła działa w podobny sposób, jak każda inna pompa ciepła, ale ma inne źródło energii i wykorzystuje roztwór amoniaku jako czynnik chłodniczy.

Hybrydy są lepsze

Optymalizację energetyczną z powodzeniem osiąga się w systemach hybrydowych, które mogą wykorzystywać także pompy ciepła i odnawialne źródła energii.

Jedną z form systemu hybrydowego jest pompa ciepła w połączeniu z kotłem kondensacyjnym. Pompa częściowo przejmuje obciążenie przy ograniczonym zapotrzebowaniu na ciepło. Gdy potrzeba więcej ciepła, kocioł kondensacyjny przejmuje zadanie ogrzewania. Podobnie pompę ciepła można połączyć z kotłem na paliwo stałe.

Innym przykładem systemu hybrydowego jest kombinacja agregat skraplający z modułem solarnym. System taki można zamontować zarówno w istniejących, jak i nowych budynkach. Jeżeli właścicielowi instalacji zależy na większej niezależności w zakresie źródeł energii, pompę ciepła można połączyć z instalacją fotowoltaiczną i w ten sposób wykorzystać do ogrzewania prąd wytwarzany przez własne rozwiązania domu.

Instalacja fotowoltaiczna zapewnia tanią energię elektryczną do zasilania pompy ciepła. Nadwyżka energii elektrycznej wytworzonej przez energię elektryczną, która nie jest wykorzystywana bezpośrednio w budynku, może zostać wykorzystana do ładowania baterii budynku lub sprzedana do publicznej sieci energetycznej.

Warto podkreślić, że nowoczesne generatory i instalacje cieplne są zwykle wyposażone w interfejsy internetowe i można nim sterować zdalnie za pomocą aplikacji na tablecie lub smartfonie, często z dowolnego miejsca na świecie, co dodatkowo pozwala właścicielom nieruchomości na optymalizację i oszczędność kosztów.

Nie ma nic lepszego niż energia wytwarzana samodzielnie

Oczywiście każdy system grzewczy w każdym przypadku będzie potrzebował źródeł energii. Sztuka polega na tym, aby było to możliwie najbardziej ekonomiczne i najtańsze rozwiązanie.

Docelowo takie funkcje mają energię generowaną „w domu” w modelach tzw mikrokogeneracja () Lub mikroelektrownia ().

Zgodnie z definicją jest to proces technologiczny polegający na skojarzonym wytwarzaniu energii cieplnej i elektrycznej (poza siecią) w oparciu o wykorzystanie połączonych urządzeń małej i średniej mocy.

Mikrokogenerację można zastosować we wszystkich obiektach, w których występuje jednoczesne zapotrzebowanie na energię elektryczną i ciepło. Najczęstszymi użytkownikami systemów parowanych są zarówno odbiorcy indywidualni (6), jak i szpitale i ośrodki edukacyjne, ośrodki sportowe, hotele i różne obiekty użyteczności publicznej.

6. Domowy system energetyczny

Dziś przeciętny pracownik zajmujący się energetyką domową ma już kilka technologii wytwarzania energii w domu i na podwórku: energię słoneczną, wiatrową i gazową. (biogaz – jeśli są rzeczywiście „własne”).

Można więc zamontować je na dachu, których nie należy mylić z generatorami ciepła, a które najczęściej służą do podgrzewania wody.

Może również osiągnąć małe Turbiny wiatrowedla indywidualnych potrzeb. Najczęściej umieszczane są na masztach wkopanych w ziemię. Najmniejsze z nich, o mocy 300-600 W i napięciu 24 V, można montować na dachach, jeśli dostosowana jest do tego ich konstrukcja.

W warunkach domowych najczęściej spotyka się elektrownie o mocy 3-5 kW, które w zależności od potrzeb, liczby użytkowników itp. - powinno wystarczyć na oświetlenie, obsługę różnych sprzętów AGD, pompy wody na CO i inne mniejsze potrzeby.

Instalacje o mocy cieplnej poniżej 10 kW i mocy elektrycznej 1-5 kW stosowane są głównie w gospodarstwach domowych. Ideą takiej „domowej mikrokogeneracji” jest umieszczenie źródła energii elektrycznej i ciepła wewnątrz zasilanego budynku.

Technologia domowej energetyki wiatrowej jest wciąż udoskonalana. Na przykład małe turbiny wiatrowe Honeywell oferowane przez WindTronics (7), z obudową przypominającą nieco koło rowerowe z zamontowanymi łopatkami, o średnicy około 180 cm, wytwarzają 2,752 kWh przy średniej prędkości wiatru 10 m/s. Podobną moc oferują turbiny Windspire o nietypowej pionowej konstrukcji.

7. Małe turbiny Honeywell zainstalowane na dachu domu

Wśród innych technologii pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych warto zwrócić uwagę biogaz. Tym ogólnym terminem określa się gazy palne powstające podczas rozkładu związków organicznych, takich jak ścieki, odpady bytowe, obornik, odpady przemysłu rolnego, rolno-spożywczego itp.

Technologia wywodząca się ze starej kogeneracji, czyli skojarzonego wytwarzania ciepła i prądu w elektrociepłowniach, w swojej „małej” wersji jest dość młoda. Poszukiwania lepszych i skuteczniejszych rozwiązań wciąż trwają. Obecnie można wyróżnić kilka głównych układów, m.in.: silniki tłokowe, turbiny gazowe, układy silników Stirlinga, organiczny obieg Rankine’a oraz ogniwa paliwowe.

Silnik Stirlinga zamienia ciepło w energię mechaniczną bez gwałtownego procesu spalania. Ciepło dostarczane jest do czynnika roboczego – gazu – poprzez ogrzewanie zewnętrznej ścianki grzejnika. Dzięki doprowadzeniu ciepła z zewnątrz silnik może być zasilany energią pierwotną z niemal każdego źródła: związków ropy naftowej, węgla, drewna, wszelkiego rodzaju paliw gazowych, biomasy, a nawet energii słonecznej.

W skład tego typu silnika wchodzą: dwa tłoki (zimny i ciepły), regeneracyjny wymiennik ciepła oraz wymienniki ciepła pomiędzy płynem roboczym a źródłami zewnętrznymi. Jednym z najważniejszych elementów pracujących w obiegu jest regenerator, który odbiera ciepło płynu roboczego przepływającego z przestrzeni nagrzanej do chłodzonej.

W układach tych źródłem ciepła są głównie spaliny powstające w procesach spalania paliw. Zamiast tego ciepło z obwodu jest przenoszone do źródła o niskiej temperaturze. Ostatecznie wydajność cyrkulacji zależy od różnicy temperatur pomiędzy tymi źródłami. Płynem roboczym tego typu silników jest hel lub powietrze.

Zaletami silników Stirlinga są: wysoka sprawność ogólna, niski poziom hałasu, oszczędność paliwa w porównaniu do innych systemów, niska prędkość obrotowa. Oczywiście nie możemy zapominać o wadach, z których główną jest cena instalacji.

Mechanizmy kogeneracyjne takie jak Cykl Rankine’a (odzysk ciepła w cyklach termodynamicznych) lub silnik Stirlinga wymaga do działania jedynie ciepła. Jej źródłem może być na przykład energia słoneczna lub geotermalna. Wytwarzanie energii elektrycznej w ten sposób za pomocą kolektora i ciepła jest tańsze niż przy użyciu fotowoltaiki.

Trwają także prace rozwojowe ogniwa paliwowe i ich zastosowanie w elektrociepłowniach. Jednym z innowacyjnych rozwiązań tego typu na rynku jest Wyraźne krawędzie. Oprócz funkcji specyficznych dla systemu, technologia ta przekształca gaz w butli w wodór przy użyciu zaawansowanej technologii. Zatem nie ma tutaj żadnego spalania.

Ogniwo wodorowe wytwarza energię elektryczną, która jest również wykorzystywana do produkcji ciepła. Ogniwa paliwowe to nowy rodzaj urządzeń, które z dużą wydajnością przekształcają energię chemiczną paliwa gazowego (najczęściej wodoru lub paliwa węglowodorowego) w drodze reakcji elektrochemicznej na energię elektryczną i ciepło - bez konieczności spalania gazu i wykorzystywania energii mechanicznej przypadku, na przykład, w silnikach lub turbinach gazowych.

Niektóre elementy mogą być zasilane nie tylko wodorem, ale także gazem ziemnym lub tzw. reformat (gaz reformowany) otrzymywany w wyniku przerobu paliw węglowodorowych.

Akumulator ciepłej wody

Wiemy, że ciepłą wodę, czyli ciepło, można gromadzić i magazynować przez pewien czas w specjalnym, przydomowym pojemniku. Często można je zobaczyć na przykład obok kolektorów słonecznych. Jednak nie każdy może wiedzieć, że istnieje coś takiego jak duże rezerwy ciepła, jak ogromne akumulatory energii (8).

8. Doskonałe magazynowanie ciepła w Holandii

Standardowe zbiorniki do krótkotrwałego magazynowania działają pod ciśnieniem atmosferycznym. Są dobrze izolowane i służą głównie do regulacji zapotrzebowania w godzinach szczytu. Temperatura w takich zbiornikach wynosi nieco poniżej 100°C. Warto dodać, że czasami na potrzeby systemu grzewczego stare zbiorniki na olej zamieniane są na akumulatory ciepła.

W 2015 roku w Norymberdze zwodowano pierwszy niemiecki statek. taca dwustrefowa. Technologia ta jest opatentowana przez Bilfinger VAM..

Rozwiązanie polega na zastosowaniu elastycznej warstwy pomiędzy górną i dolną strefą wodną. Ciężar górnej strefy powoduje nacisk na dolną strefę, dzięki czemu przechowywana w niej woda może mieć temperaturę przekraczającą 100°C. Woda w górnej strefie jest odpowiednio zimniejsza.

Zaletami tego rozwiązania są większa pojemność cieplna przy zachowaniu tej samej objętości w porównaniu do zbiornika atmosferycznego, a jednocześnie niższe koszty związane z normami bezpieczeństwa w porównaniu do zbiorników ciśnieniowych.

W ostatnich dziesięcioleciach decyzje dot podziemne magazyny energii. Zbiornik wody gruntowej może być wykonany z betonu, stali lub tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknami. Kontenery betonowe buduje się poprzez wylewanie betonu na miejscu lub przy użyciu elementów prefabrykowanych.

Aby zapewnić szczelność dyfuzyjną, po wewnętrznej stronie leja zasypowego instalowana jest zazwyczaj dodatkowa powłoka (polimer lub stal nierdzewna). Warstwę termoizolacyjną montuje się na zewnątrz kontenera. Istnieją również konstrukcje zakotwione wyłącznie w żwirze lub wkopane bezpośrednio w grunt, także w warstwę wodonośną.

Ekologia i ekonomia ramię w ramię

Ciepło w domu zależy nie tylko od tego, jak go ogrzejemy, ale przede wszystkim od tego, jak zabezpieczymy go przed utratą ciepła i zagospodarowujemy znajdującą się w nim energię. Rzeczywistością współczesnego budownictwa jest nacisk na efektywność energetyczną, tak aby powstałe obiekty spełniały najwyższe wymagania zarówno pod względem ekonomicznym, jak i eksploatacyjnym.

To podwójne „eko” – ekologia i ekonomia. Coraz częściej umieszczane budynki energooszczędne Charakteryzują się zwartą bryłą, w której istnieje ryzyko powstania tzw. mostków termicznych, tj. miejsca utraty ciepła. Jest to istotne ze względu na uzyskanie jak najniższych wskaźników dotyczących stosunku powierzchni przegród zewnętrznych, które są brane pod uwagę łącznie z parterem, do całkowitej kubatury ogrzewanej.

Powierzchnie buforowe, takie jak ogrody zimowe, należy przymocować do całej konstrukcji. Koncentrują potrzebną ilość ciepła, jednocześnie przekazując je na przeciwległą ścianę budynku, która staje się nie tylko jego magazynem, ale także naturalnym grzejnikiem.

Zimą tego typu buforowanie chroni budynek przed zbyt zimnym powietrzem. Wewnątrz zastosowano zasadę buforowego układu pomieszczeń – pomieszczenia zlokalizowano od strony południowej, zaś pomieszczenia gospodarcze od strony północnej.

Podstawą każdego domu energooszczędnego jest odpowiedni, niskotemperaturowy system ogrzewania. Stosuje się wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła, czyli z rekuperatorami, które wydmuchując „zużyte” powietrze, zatrzymują jego ciepło w celu ogrzania świeżego powietrza nawiewanego do budynku.

Norma sięga systemów solarnych, które umożliwiają podgrzewanie wody za pomocą energii słonecznej. Inwestorzy chcący w pełni korzystać z natury instalują także pompy ciepła.

Jednym z głównych zadań, jakie muszą spełniać wszystkie materiały, jest zapewnienie najwyższa izolacyjność cieplna. W związku z tym budowane są wyłącznie ciepłe przegrody zewnętrzne, które pozwolą dachowi, ścianom i stropom przyziemnym uzyskać odpowiedni współczynnik przenikania ciepła U.

Ściany zewnętrzne powinny składać się z co najmniej dwóch warstw, choć najlepsze rezultaty daje system trójwarstwowy. Inwestuje się także w okna najwyższej jakości, często z trzema szybami i odpowiednio szerokimi profilami termicznymi. Duże okna to przywilej południowej strony budynku, od strony północnej przeszklenia są umieszczone raczej punktowo i w najmniejszych rozmiarach.

Technologia idzie jeszcze dalej domy pasywne, znany od kilkudziesięciu lat. Twórcami tej koncepcji są Wolfgang Feist i Bo Adamson, którzy w 1988 roku na Uniwersytecie w Lund zaprezentowali pierwszy projekt budynku, który nie wymaga praktycznie żadnej dodatkowej izolacji poza ochroną przed energią słoneczną. W Polsce pierwszy obiekt pasywny powstał w 2006 roku w Smolcu pod Wrocławiem.

W projektach pasywnych promieniowanie słoneczne, odzysk ciepła z wentylacji (odzysk) i zyski ciepła ze źródeł wewnętrznych, takich jak urządzenia i mieszkańcy, są wykorzystywane do zrównoważenia zapotrzebowania budynku na ciepło. Jedynie w okresach szczególnie niskich temperatur dogrzewane jest powietrze nawiewane do użytkowanych pomieszczeń.

Dom pasywny to bardziej idea, jakiś projekt architektoniczny niż konkretna technologia i wynalazek. Ta ogólna definicja obejmuje wiele różnych rozwiązań budowlanych, które łączą dążenie do minimalizacji zapotrzebowania na energię – mniej niż 15 kWh/m² rocznie – i strat ciepła.

Aby osiągnąć takie parametry i oszczędności, wszystkie przegrody zewnętrzne w budynku charakteryzują się wyjątkowo niskim współczynnikiem przenikania ciepła U. Zewnętrzna powłoka budynku musi być szczelna dla niekontrolowanych wycieków powietrza. Podobnie stolarka okienna charakteryzuje się znacznie mniejszą utratą ciepła niż rozwiązania standardowe.

W oknach stosuje się różne rozwiązania minimalizujące straty, takie jak podwójne szyby z izolującą warstwą argonu pomiędzy nimi lub potrójne szyby. Technologia pasywna obejmuje także budowę domów z białymi lub jasnymi dachami, które latem odbijają energię słoneczną, zamiast ją pochłaniać.

Ekologiczne systemy ogrzewania i chłodzenia robią dalsze kroki do przodu. Systemy pasywne maksymalizują zdolność natury do ogrzewania i chłodzenia bez użycia pieców i klimatyzacji. Jednak koncepcje już istnieją domy aktywne – produkcja nadwyżek energii. Wykorzystują różne mechaniczne systemy ogrzewania i chłodzenia zasilane energią słoneczną, energią geotermalną lub innymi źródłami, tzw. zieloną energią.

Znalezienie nowych sposobów wytwarzania ciepła

Naukowcy wciąż poszukują nowych rozwiązań energetycznych, których twórcze wykorzystanie mogłoby dać nam niezwykłe nowe źródła energii, a przynajmniej sposoby na jej przywracanie i oszczędzanie.

Kilka miesięcy temu pisaliśmy o pozornie sprzecznej drugiej zasadzie termodynamiki. eksperyment prof. Andreasa Schillinga z Uniwersytetu w Zurychu. Stworzył urządzenie, które za pomocą modułu Peltiera schładzało dziewięciogramowy kawałek miedzi z temperatury ponad 100°C do temperatury znacznie poniżej temperatury pokojowej bez zewnętrznego źródła zasilania.

Ponieważ chłodzi, musi także ogrzewać, co mogłoby stworzyć możliwości dla nowych, bardziej wydajnych urządzeń, które nie wymagają na przykład pomp ciepła.

Z kolei profesorowie Stefan Seeleke i Andreas Schütze z Uniwersytetu Saary wykorzystali te właściwości do stworzenia wysoce wydajnego, przyjaznego dla środowiska urządzenia grzejno-chłodzącego, opartego na uwalnianiu ciepła lub chłodzeniu napędzanych drutów. System ten nie wymaga żadnych czynników pośrednich, co jest jego zaletą ekologiczną.

Doris Sung, adiunkt w Szkole Architektury Uniwersytetu Południowej Kalifornii, chce zoptymalizować zarządzanie energią w budynku za pomocą powłoki termobimetaliczne (9), inteligentne materiały, które zachowują się jak ludzka skóra - dynamicznie i szybko chronią pomieszczenie przed słońcem, zapewniając samowentylację lub w razie potrzeby izolując je.

9. Doris Sung i paski bimetaliczne

Korzystając z tej technologii, Sung opracował system okna termoutwardzalne. Gdy słońce przemieszcza się po niebie, każda płytka tworząca system porusza się niezależnie, równomiernie wraz z nim, a to wszystko optymalizuje warunki termiczne w pomieszczeniu.

Budynek staje się jak żywy organizm, który samodzielnie reaguje na ilość energii płynącej z zewnątrz. Nie jest to jedyny pomysł na „żywy” dom, różni się jednak tym, że nie wymaga dodatkowego zasilania ruchomych części. Wystarczą same właściwości fizyczne powłoki.

Prawie dwie dekady temu w Lindas w Szwecji, niedaleko Göteborga, powstał kompleks mieszkaniowy. bez systemów grzewczych w tradycyjnym znaczeniu (10). Pomysł mieszkania w domach bez pieców i grzejników w chłodnej Skandynawii budził mieszane uczucia.

10. Jeden z domów pasywnych bez ogrzewania w Lindos w Szwecji.

Narodziła się idea domu, w którym dzięki nowoczesnym rozwiązaniom architektonicznym i materiałowym oraz odpowiedniemu dostosowaniu do warunków naturalnych, tradycyjna idea ciepła jako niezbędnego wyniku połączenia z infrastrukturą zewnętrzną – ogrzewaniem, energii - lub nawet z dostawcami paliw został wyeliminowany. Jeśli zaczniemy myśleć w ten sam sposób o cieple we własnym domu, to jesteśmy na dobrej drodze.

Tak ciepło, cieplej... gorąco!

Słownik wymienników ciepła

Centralne ogrzewanie (CO) - we współczesnym znaczeniu oznacza instalację, w której ciepło dostarczane jest do elementów grzejnych (grzejników) znajdujących się w lokalu. Do rozprowadzania ciepła wykorzystywana jest woda, para wodna lub powietrze. Istnieją systemy CO obejmujące jedno mieszkanie, dom, kilka budynków, a nawet całe miasta. W instalacjach obejmujących jeden budynek woda krąży grawitacyjnie w wyniku zmian gęstości wraz z temperaturą, chociaż może to być wymuszone przez pompę. W większych instalacjach stosuje się wyłącznie układy z wymuszonym obiegiem.

Kotłownia - przedsiębiorstwo przemysłowe, którego głównym zadaniem jest produkcja czynnika wysokotemperaturowego (najczęściej wody) dla miejskiej sieci ciepłowniczej. Tradycyjne systemy (kotły zasilane paliwami kopalnymi) są dziś rzadkością. Wynika to z faktu, że przy skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej w elektrociepłowniach osiąga się znacznie wyższą sprawność. Z drugiej strony coraz popularniejsze staje się wytwarzanie ciepła wyłącznie z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. Najczęściej wykorzystuje się do tego celu energię geotermalną, ale budowane są na dużą skalę instalacje solarno-termalne, w których

kolektory podgrzewają wodę na potrzeby bytowe.

Dom pasywny, dom energooszczędny – standard budowlany charakteryzujący się wysokimi parametrami izolacyjnymi przegród zewnętrznych oraz zastosowaniem szeregu rozwiązań mających na celu minimalizację zużycia energii podczas eksploatacji. Zapotrzebowanie na energię w budynkach pasywnych wynosi poniżej 15 kWh/(m²·rok), podczas gdy w domach konwencjonalnych może dochodzić nawet do 120 kWh/(m²·rok). W domach pasywnych redukcja zapotrzebowania na ciepło jest tak duża, że ​​nie stosuje się tradycyjnego systemu ogrzewania, a jedynie dogrzewanie powietrza wentylacyjnego. Służy również do bilansowania zapotrzebowania na ciepło.

promieniowanie słoneczne, odzysk ciepła z wentylacji (odzysk) oraz zyski ciepła ze źródeł wewnętrznych, takich jak urządzenia elektryczne, a nawet sami mieszkańcy.

Gzeinik (potocznie kaloryfer, z francuskiego calorifère) – wymiennik ciepła woda-powietrze lub para-powietrze, będący elementem instalacji centralnego ogrzewania. Obecnie najczęściej stosowane są grzejniki płytowe wykonane ze spawanych blach stalowych. W nowych instalacjach centralnego ogrzewania grzejniki żebrowane praktycznie nie są już stosowane, chociaż w niektórych rozwiązaniach modułowość konstrukcji pozwala na dodanie większej ilości żeber, a co za tym idzie prostą zmianę mocy grzejnika. Przez podgrzewacz przepływa gorąca woda lub para, które zazwyczaj nie pochodzą bezpośrednio z elektrociepłowni. Woda zasilająca całą instalację podgrzewana jest w wymienniku ciepła z wodą z sieci ciepłowniczej lub w bojlerze, a następnie trafia do odbiorników ciepła, takich jak grzejniki.

Kocioł centralnego ogrzewania - urządzenie do spalania paliwa stałego (węgiel, drewno, koks itp.), gazowego (gaz ziemny, LPG), oleju opałowego (oleju opałowego) w celu podgrzania czynnika chłodzącego (najczęściej wody) krążącego w obiegu CO. W potocznym języku kocioł centralnego ogrzewania jest błędnie nazywany piecem. W przeciwieństwie do pieca, który oddaje wytworzone ciepło do otoczenia, kocioł oddaje ciepło substancji, która je przenosi, a nagrzany korpus trafia w inne miejsce, np. do grzejnika, gdzie jest używany.

kocioł kondensacyjny - urządzenie z zamkniętą komorą spalania. Kotły tego typu otrzymują dodatkową ilość ciepła ze spalin, które w tradycyjnych kotłach uchodzą przez komin. Dzięki temu działają z wyższą sprawnością, sięgającą nawet 109%, podczas gdy w tradycyjnych modelach jest to nawet 90% – tj. lepiej wykorzystują paliwo, co przekłada się na niższe koszty ogrzewania. Efekt działania kotłów kondensacyjnych najlepiej widać w temperaturze spalin. W tradycyjnych kotłach temperatura spalin przekracza 100°C, aw kotłach kondensacyjnych tylko 45-60°C.