Bufory grzewczeNiezależność energetycznaOgrzewanie 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!
IMG_4775
Oblodzone rury 27.11.2013
IMG_4778
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/