Pasivna raba sončne energije

Pasivna raba sončne energije se največkrat uporablja pri gradnji bivalnih prostorov. Pomeni rabo takšnih gradbenih elementov za ogrevanje zgradb, osvetljevanje in prezračevanje prostorov, s pomočjo katerih neposredno izrabljamo energijo Sonca. Elementi, ki se uporabljajo pri pasivnem izkoriščanju sončne energije so predvsem okna, sončne strehe in stekleni vrtovi.

4.1.1.1 Pasivna hiša

Najpogosteje se pasivna raba sončne energije uvaja v pasivne hiše, to je hiše z nizko porabo energije na enoto površine (porabi manj kot 15 bruto kWh/m²/leto). Pasivne hiše porabijo za

Vse prej navedene energente lahko s primernimi tehnologijami izkoriščamo za pridobivanje obnovljivih virov energije. Pri tem imamo v mislih pasivne in aktivne ukrepe za izrabo naravnih virov, začenši pri pasivni izrabi sončne energije kot najenostavnejšega načina izrabe naravnega vira energije pa vse do jedrske tehnologije in tehnologije izrabe vodika kot najzahtevnejšega in še ne povsem raziskanega energetskega področja. V nadaljevanju tega poglavja so predstavljeni načini in tehnologije izrabe obnovljivih virov energije.

Sončno energijo in energijo toplote okolice lahko izkoriščamo na številne načine, primerne za velike energetske porabnike ali za enodruţinske hiše. Sončno in toplotno energijo okolice lahko izkoriščamo za pridobivanje električne energije ali toplote za ogrevanje sanitarne vode ali bivalnih prostorov. Tehnologije in moţnosti so različne, zato v nadaljevanju predstavljamo pasivno izrabo sončne energije, izkoriščanje sončne energije preko kolektorjev in fotovoltaičnih sistemov in izkoriščanje toplote s pomočjo toplotnih črpalk. Vsem tem tehnologijam je skupen vir energije – Sonce, ki ga izkoriščamo neposredno (npr. s fotovoltaiko) ali posredno, ko Sonce segreje tla, vodo, zrak in to toploto preko toplotnih črpalk spremenimo v nam uporabno energijo.

uporabo fotovoltaičnih sistemov in drugimi obnovljivimi viri energije pa lahko celo proizvedemo več energije, kot jo porabimo. V slednjem primeru govorimo o plus energijski hiši.

Načrtovanje pasivne hiše vključuje pasivne in aktivne ukrepe. Pasivni sistemi izkoriščajo naravne danosti okolja (teren, osončenost, meteorološke posebnosti ipd.) in ustrezno arhitekturno zasnovo (oblika zgradbe, debelina toplotne izolacije, vgradnja energetsko učinkovitih oken ipd.). Običajna orientacija pasivne hiše je v smeri sever – jug. Pri tem je potrebna optimalna zasteklitev na juţni strani zgradbe, s katero lahko koristimo tudi do 40 % solarne energije za pasivno ogrevanje prostorov. Obratno se pri načrtovanju pasivne zgradbe izogibamo zastekljenih površin na severni strani zgradbe. Bivalni prostori naj bodo v juţnem delu zgradbe, ostali pomoţni prostori pa na severnem delu (Grobovšek, 2011).

Pri načrtovanju pasivne hiše moramo upoštevati sledeče kriterije (Grobovšek, 2011):

- letna raba energije za ogrevanje je lahko največ 15 kWh/m²,

- skupna raba primarne energije (topla voda, električna energija za naprave v hiši) je pod 120 kWh/m²,

- toplotne izgube so pod 10 W/m², - menjava zraka je n50 < 0,6 h^-1.

Ne glede na omenjene kriterije mora hiša zagotavljati bivalno ugodje, ki ga lahko doseţemo pri višjih površinskih temperaturah tudi pri relativno nizki temperaturi zraka, kar pomeni, da pri boljši izolaciji ob enaki temperaturi zraka povečamo površinsko temperaturo na notranji strani stene. To pomeni, da lahko za enako bivalno udobje pri dobro izoliranih hišah zniţamo temperaturo zraka v prostoru v primerjavi s slabo izolirano hišo in pri tem prihranimo energijo zgolj zaradi ogrevanja, kar prikazuje spodnja tabela.

Tabela 12: Načini doseganja enakega bivalnega ugodja v hiši pri zunanji temperaturi –10 °C pri različno izoliranih zgradbah (vrednost U pomeni prevodnost toplote skozi material)

U - vrednost zunanje

Za gradnjo pasivne hiše moramo torej zmanjšati toplotno prevodnost (U vrednost) gradbenih elementov na minimum, in sicer na vrednosti v naslednji preglednici.

Tabela 13: Dopustne toplotne prevodnosti različnih materialov pri gradnji pasivne hiše

Material U vrednost sistema zračenja (rekuperacija toplote). Zahtevana menjava zraka n50 < 0,6 h^-1 pomeni, da se celotna količina notranjega zraka zamenja v pribliţno dveh urah. Pri zamenjavi zraka v pasivnih hišah (kontrolirano prezračevanje) se izkorišča toplota odtočnega zraka za segrevanje dotočnega zraka.

Zato je v sistem zračenja potrebno namestiti protismerni prenosnik toplote zrak/zrak. Toplota

odtočnega zraka se lahko uporabi tudi za segrevanje vode s pomočjo toplotnih črpalk zrak/voda.

Več o izgradnji pasivne hiše si lahko ogledate na spletni strani: http://www.fa.uni-lj.si/default.asp?id=2497.

4.1.1.2 Energetski pregled zgradb

Toplotno prevodnost materialov, uporabljenih pri gradnji pasivnih hiš, lahko preverimo s pomočjo meritve temperature posameznih delov zgradbe, kar kaţe spodnja slika. Deli hiše z večjo prevodnostjo toplote (slabšo izolacijo) imajo višjo temperaturo na zunanji strani kot deli zgradbe z boljšo izolacijo. To metodo pogosto uporabljamo pri izdelavi energetskega pregleda zgradbe.

Slika 26: Slika pasivne hiše Vir: ZRMK, 2011 Vaja

S pomočjo podatkov o porabi energije v domači hiši analizirajte letno porabo energije in določite, v katero energetsko skupino stavb spada vaša hiša.

termografskih posnetkov, s katerimi pozimi izmerimo temperaturo na zunanji površini stavbe.

Površina stavb je tedaj toplejša od temperature okolice, zato oddaja infrardeče sevanje, ki ga zazna slikovni senzor v toplotni kameri. Ta prikaţe na sliki stavbe toplejša mesta svetlejše in obratno.

Svetlejša mesta so običajno mesta toplotnih mostov ali mesta, kjer je ovoj stavbe netesen (Medved, 2009).

Skupen energetski pregled in energetsko knjigovodstvo stavbe kot celote pa lahko opravimo sami na podlagi zbiranja podatkov o porabi energije za ogrevanje in za ostale energetske porabnike.

Običajno imajo zgradbe ločene vire energije za ogrevanje (kurilno olje, plin, biomasa idr.) kot za ostale porabnike električne energije (luči, gospodinjski aparati ipd.). Zato pri energetskem pregledu lahko preverimo posamezne porabnike in ugotovimo njihovo potrošnjo. Pri energetskem knjigovodstvu pa sproti beleţimo porabnike energije in porabo energije v časovni enoti z namenom primerjave porabe energije med leti ali deli leta. Namen tega je spremljanje učinkovitosti uvajanja različnih varčevalnih ukrepov in metod za učinkovito rabo energije.

Več o energetskih izkaznicah stavb si lahko preberete v publikaciji Energetska izkaznica stavbe na spletnem naslovu: energije s pomočjo sončnih kolektorjev. Običajno se uporabljajo za pripravo tople vode (sanitarne vode in/ali za ogrevanje prostorov), novejši sistemi pa izrabljajo toploto Sonca za neposredno segrevanje zraka. Sončni kolektorji izrabljajo infrardeče valovanje Sonca za segrevanje tekočine ali zraka.

Bistveni del sončnega kolektorja je absorber (SSE), na katerem je plast, ki absorbira sončno energijo. Glavna naloga absorberja je prenos prejete toplote iz te plasti na vodo ali zrak, ki teče skozenj. Medij za prenos toplote prenese absorbirano toploto v hranilnik toplote (HT), kjer jo odda mediju za shranjevanje toplote. Ohlajen prenosnik toplote se nato vrne v absorber, kjer prejme novo energijo. S kroţenjem medija za prenos toplote se absorbirana energija prenaša v hranilnik toplote, kjer se le-ta shranjuje in se porablja v času, ko ni več sončnega sevanja. S pomočjo dovolj velikega hranilnika si lahko s tem sistemom zagotovimo toplo sanitarno vodo ali celo toploto za nizkotemperaturno ogrevanje zgradb. Sončne kolektorje običajno poveţemo skupaj v sistem sončnih kolektorjev in ga postavimo na strehe ali druge osončene površine.

Vaja

Pripravite skupen energetski pregled domače stanovanjske hiše in določite porabo energije za ogrevanje in pripravo sanitarne vode ter porabo energije za ostale porabnike.