Badania i RozwójSolarne sieci cieplne

Osiedle domów pasywnych z lokalną siecią solarną

Dokładne planowanie, to połowa sukcesu

Żeby solarna energia cieplna w przyszłości odgrywała znaczącą rolę na rynku niemieckim, konieczne jest znacznie większe rozpowszechnienie lokalnych sieci ciepłowniczych niż obecnie. Korporacja Ritter i jej, wyspecjalizowana w solarnej technice grzewczej, firma PARADIGMA zbudowały osiedle dla 12 dwunastu rodzin, od początku dokładnie i kompleksowo traktując wszystkie znane problemy i ryzyka. Opracowano i z sukcesem wdrożono w życie projekt pełen innowacyjnych rozwiązań, wyznaczający nowe kierunki rozwoju w tej dziedzinie. Prawdopodobnie po raz pierwszy w historii dużych systemów solarnych, już po pierwszym roku korzyści przekroczyły najśmielsze oczekiwania projektantów.

Odnawialne Źródła Energii (OZE), stan i perspektywy

Odnawialne Źródła Energii (OZE) muszą do połowy stulecia osiągnąć znaczący udział w rynku energetycznym, tak by zapobiec ciągłemu deficytowi w bieżącym zaopatrzeniu i wyeliminować lub przynajmniej znacząco złagodzić skutki dotychczasowej polityki energetycznej, mianowicie negatywne zmiany klimatyczne, wyczerpywanie się zasobów kopalnych, ryzyko związane z techniką jądrową i globalną nierównością w dostępie do energii. Jak na razie niewielką, ale szybko rosnącą częścią tego rynku jest technika bezpośredniego wykorzystania energii słonecznej do ogrzewania. W tej dziedzinie, jakościowo Niemcy są na absolutnym szczycie, a ilościowo daleko z przodu. Aktualnie, niemiecka i europejska polityka energetyczna ma na celu podwoić wykorzystanie OZE do roku 2010. Przy tym, powierzchnia kolektorów słonecznych w Niemczech powinna się powiększyć dziesięciokrotnie. Jako instrumenty tej polityki można rozważyć na przykład:

  • konsekwentne stopniowe zaostrzanie przepisów budowlanych
  • wspieranie rozwoju i czasowe subwencjonowanie OZE
  • podatek „ekologiczny”
  • decyzja o odejściu od energetyki jądrowej

Badania ukazują problemy, które przy przestawieniu konwencjonalnych systemów grzewczych na OZE muszą być przezwyciężone. Do tego, niezbędna byłaby znacząca zmiana strukturalna, która nie została jeszcze dostrzeżona. Z badań (poniżej) wyraźnie wynika, jaką centralna rolę muszą odgrywać lokalne sieci ciepłownicze.

passivritter-pic3
Powierzchnia kolektorów słonecznych zainstalowanych w Europie w roku 2000
passivritter-pic2
Powierzchnia kolektorów słonecznych zainstalowanych na świecie w roku 1999
 
Zalety i wady dużych grzewczych instalacji solarnych

Najważniejszym obszarem zastosowań OZE powinien być rynek grzewczy. Duży udział OZE w obszarze grzewczym wymaga m.in. użycia dużych instalacji z lokalnymi sieciami ciepłowniczymi, dla których dzisiaj nie ma odpowiednich instrumentów wspierających. Na duże instalacje udziela się dotacji co najmniej o połowę mniejszych niż zwykle. Przyszłość rynku instalacji solarnych, to jednak instalacje duże. Mimo że, jak dotąd, rzadko kiedy udawało się dobrze wykorzystać wszystkie potencjalne zalety tkwiące w tej koncepcji. Niektóre z nich, to:

  • małe straty ciepła
  • korzystniejsze profile zapotrzebowania
  • niższe koszty jednostkowe urządzeń
  • niższe koszty jednostkowe wykonania i obsługi
  • niższe zużycie materiałów (izolacja, miedź, stal, itd.)
  • mniejsze jednostkowe zapotrzebowanie na powierzchnię (kolektory i technika w kotłowni)

Przyczynami tych zaległości, w porównaniu do małych instalacji domowych, są:

  • brak motywacji u inwestorów (żadne lub za małe wsparcie)
  • mały rynek z kosztownymi indywidualnymi rozwiązaniami
  • złe rozwiązania architektoniczne w starym budownictwie
  • hamująca hierarchia ważności u inwestorów i architektów w nowym budownictwie
  • niepewność projektantów i wykonawców
  • logistyka dużych inwestycji
Systemy solarnych lokalnych sieci ciepłowniczych

Znane doświadczenia z szeregiem zrealizowanych solarnych sieci cieplnych są co najmniej złe. Jest kilka podstawowych zasad, które muszą być przestrzegane, często jednak są niedoceniane:

  • warstwowe ładowanie i utrzymanie warstw ciepła w zbiornikach
  • nie przekraczanie krytycznych długości przewodów
  • minimalizacja ilości przewodów
  • minimalizacja przekroju przewodów
  • maksymalizacja izolacji przewodów
  • konsekwentna technika niskotemperaturowa

Zlekceważenie choćby jednej z powyższych zasad prowadzi do zburzenia całego systemu. Przy modernizacjach zdarzają się czasami ograniczenia, które po prostu muszą być zaakceptowane. I tak powstają projekty, które nie tylko pochłoną wiele środków, ale i w działaniu zawsze będą nieefektywne. Wyjaśnienie zasady „nie przekraczać krytycznych długości przewodów” zilustrujmy przykładem. Dla standardowych sieci ciepłowniczych, zawodowcy stosują zasadę, że na 1 kW w danej gałęzi sieci, można zaplanować maksymalnie 1 metr przewodów, przeciwnym razie straty własne rurociągu będą zbyt duże. Znaczenie ma także fakt, że energię solarną uzyskuje się okresowo i kumuluje czasem przy małym obciążeniu sieci, bezwarunkowo konieczne jest więc jej magazynowanie. To prowadzi do kolejnych problemów. Zawsze źle kończy się wykorzystywanie solarnych sieci lokalnych na osiedlach o małej gęstości zabudowy lub sieci „nieszczęśliwie” poprowadzonej. Wszystko to, dotyczy standardowych sieci lokalnych. Co rozumiemy pod pojęciem: standardowa sieć lokalna ? Standardowa sieć lokalna jest to sieć niskotemperaturowa np. 65/40 stopni C, która jedną centralna pompą obsługuje wszystkich odbiorców. Im więcej odbiorców, tym większe zapotrzebowanie i więcej ciepła godzinami krążącego w sieci. Poza tym, w praktyce oznacza to, że dysponowana moc grzewcza cały czas musi być na poziomie zbliżonym do maksymalnego. Krytyczny warunek długości przewodów (maksymalna długość przewodów <1mb / kW)może być przezwyciężony, tylko jeśli przezwycięży się problemy samej sieci.

Osiedle domów pasywnych w Centrum Biznesowym korporacji Ritter

Idea
passivritter-pic4
Alfret T. Ritter – inicjator budowy osiedla domów pasywnych. Wyróżniony tytułem Eko-Menadżera roku 1997 za działania proekologiczne, laureat nagrody Prognos-Preis 1998, Federalny Krzyż Zasługi 1999

Od roku 1994 Paradigma rozwija koncepcję dużych i średnich instalacji solarnych oraz niezbędnych komponentów, jak kolektory, zbiorniki, regulacja, ogrzewanie płaszczyznowe i źródła ciepła. Za sprawą zainicjowanego i sfinansowanego przez Alfreda Rittera osiedla domów pasywnych, Paradigma uzupełniła tę koncepcję o nowy typ lokalnej sieci cieplnej. Projektantom i budowniczym postawiono za cel wyeliminowanie wszystkich wyżej wymienionych, dobrze znanych słabych punktów i ryzyk.

Przedsięwzięcie rozpoczęto w roku 2000 i wiosną 2002 z powodzeniem ukończono.

Pierwsze wyniki działania

W projekcie zaplanowano określone uzyski ciepła (tabela 1).
Pierwsze domy oddano do użytku jesienią 2001, a ostatnie wiosną 2002

Na etapie budowy, w czasie pierwszej zimy domy były ciągle ogrzewane, brakowało jeszcze niektórych przeszkleń i drzwi. Przedłużone do lata testy wartości granicznych, prowadzono bez zwracania uwagi na straty ciepła. Pierwsze ostrożne oceny były możliwe od wiosny 2002. Oparto je na zużyciu pellet. Odczyty liczników ciepła z instalacji solarnej i z każdego domu zamieszczono w tabeli 2.

Całkiem subiektywnie autor tego artykułu, który zasiedlił we wrześniu jeden z budynpassivritter-pic6ków wraz ze swoją czteroosobową rodziną, może z zadowoleniem stwierdzić, że jego koszty ogrzewania w porównaniu do dotychczasowych przy podobnej powierzchni mieszkalnej, ogólnie były zredukowane do jednej piątej,

Profil zużycia energii był ustawiony na wysoki komfort. Pasywne osiedle przygotowano z myślą o osobach w średnim wieku i głównie z małymi dziećmi. Tym samym, zapotrzebowanie na ciepłą wodę jest bardzo wysokie. Poza tym, pralki i zmywarki są częściowo zasilane ciepłą wodą użytkową ze zbiorników warstwowych. Mimo to, zbiornik buforowy także w zimie nagrzewany był głównie kolektorami słonecznymi. Latem 2002 instalacja solarna, zgodnie z oczekiwaniami, była permanentnie „nie dociążona”.

Planowane przeciętne zapotrzebowanie energii 15 kWh/m2 rocznie (wg certyfikatów od 11 kWh do 17 kWh w zależności od położenia) zostało spełnione. Planowane zapotrzebowanie 79,8 MWh nie zostało osiągnięte. Z jednej strony, zużycie ciepłej wody w budynkach zasiedlonych było większe niż zakładano, z drugiej, zawsze był co najmniej jeden budynek nie zasiedlony. Straty energii utrzymały się na poziomie około 24,1 MWh. Uzysk solarny około 30,7 MWh, przy częściowym obciążeniu, był nieco niższy niż oczekiwane 35 MWh z pewnością również dlatego, że latem instalacja była wyłączona na około 3 tygodnie. Imponująco wygląda udział Słońca w przygotowaniu ciepłej wody i ogrzewaniu 38,7%, tylko dla cwu+straty 69,6%, a tylko ogrzewanie i straty 85,9%. Te wyniki są znakomite, mimo istniejącej jeszcze niepewności. Publikowane dane pokazują, że przewidywanie tylko 3% strat w sieci lokalnej jest jeszcze bardziej wiarygodne. Pomiary będą kontynuowane. Uzysk solarny będzie wzrastał, ponieważ wkrótce wszystkie 12 domów będzie w pełni zasiedlonych i niektóre subtelności w działaniu systemu mogą być zoptymalizowane dzięki elektronicznej regulacji, bez pogorszenia komfortu.

Tabela 1

Prognoza zapotrzebowania na ciepło dla 4 osób w domu pasywnym o powierzchni referencyjnej 155 m2
Planowane zużycie 1 dom 12 domów Udział %
Ciepła woda 580 kWh/osoba/rok 2320 kWh 27840 kWh 34,9 %
Ogrzewanie 15 kWh/m2/rok 2325 kWh 27900 kWh 34,9 %
Razem 4645 kWh 55740 kWh 69,8 %
Planowane straty 12 domów Udział %
Sieć lokalna 1545 kWh/r CWU + 658 kWh/r CO 2204 kWh 2,8 %
Centrala grzewcza 2,5 kW *(245cwu +120co)dni *24h=14700 kwh +7200kWh 21900 kWh 27,4 %
Razem zapotrzebowanie ciepła (zużycie + straty) 79844 kWh 100 %

Tabela 2

Zużycie energii wg pomiarów w okresie 25.03.2002 do 24.03.2003
Rzeczywiste zużycie 1 dom 12 domów Udział %
Paliwo 9,7 ton pellet 500 kWh/t 48540 kWh 61,3 %
Energia słoneczna Odczyt z licznika z dokładnością +-5% 30700 kWh 38,7 %
Zmierzone łączne zapotrzebowanie 79240 kWh 100,0 %
Energia słoneczna dla CWU   69,6 %
Energia słoneczna do CO   85,9 %
Planowane koszty ogrzewania dla 1 domu miesięcznie (0,035 euro/kWh pellet, 0,01 euro/kWh solar) 14 euro
Zmierzone zapotrzebowanie ciepła w jednym domu, 4 osoby (rodzina Meissner)
CO + CWU 4066 kWh    
Aktualne koszty miesięczne (CO+CWU) dla 1 domu miesięcznie (dom nr 4) 12,8 euro
passivritter-pic8passivritter-pic7
 
Architektura

01_021_2005_RGB

Zaprojektowano 12 trzykondygnacyjnych, jednorodzinnych domów po około 170 m2 powierzchni mieszkalnej w pasywnej wersji, podzielonych na 3 bloki, po 4,3 i 5 w jednym rzędzie, częściowo z mieszkaniem dla trzeciego, najstarszego pokolenia. Zastosowane architektoniczne zasady są znane, prosto, ale skutecznie. Na wschód i zachód nie wychodzą żadne okna, od północy jest tylko tyle okien, by zapewnić wystarczające doświetlenie. Utrzymano mały stosunek powierzchni zewnętrznej bloków do powierzchni mieszkalnej. Od strony północnej najniższa kondygnacja wbudowana jest w naturalne zbocze. Izolację zewnętrzną wykonaną z segmentów dodatkowo pokryto pianą izolacyjną (I-sofloc, kDach=0,10 W/m2K, ksciana=0,107 W/m2K). Ściany zewnętrzne i stropy z betonu tworzą naturalne, chociaż pokryte drewnianymi podłogami i okładzinami, akumulatory ciepła. Wykończenie wewnętrzne wykonano w lekkiej zabudowie z naturalnego drewna i innych ekologicznych materiałów. Duże przestrzenie, otwarte centralne schody, szczeliny pod drzwiami wewnętrznymi gwarantują naturalną cyrkulację powietrza i uzupełniają wentylację mechaniczną. Od południa, domy mają okna trzy-szybowe o powierzchni około 50 m2 (Uv-Wert DIN o,6 W/m2K). Przed oknami rozciągają się balkony i sterowane elektrycznie rolety do ewentualnego zacieniania. Zawsze dostępna jest wystarczająca ilość światła. Na parterze od południa przewidziano tarasy. Dzięki przeszkleniu, przez cały rok przy słonecznej pogodzie dociera do wnętrza dużo ciepła. Nocą i przy złej pogodzie większe straty ciepła przez południowe okna muszą być zaakceptowane. Średni współczynnik strat z uwzględnieniem okien południowych wynosi tylko 0,3 W/m2K. Zapotrzebowanie na energię zaprojektowano na 11 do 17 kWh/m2a, w zależności od położenia domu, dopuszczalny ułamek energii pierwotnej zgodnie z normami WSVO 95 lub EnEV. W domu pasywnym nie ma żadnych mostków cieplnych ani innych zbędnych powietrznych. Suma wszystkich nieszczelności każdego domu nie przekracza wielkości karty bankomatowej (Blower-Door-Test: n50=0,27..0,45 h-1), to jest mniej więcej 1/10 „naturalnej wentylacji”. Mimo to, dzięki technice budowy, wilgotność powietrza jest przez cały rok przyjemnie niska. Ogrzewanie wnętrz odbywa się przez ogrzewanie ścienne z centralnej ściany, która obok klatki schodowej przenika przez wszystkie kondygnacje.

Technika domowa

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej

si200Każdy dom jest wyposażony w warstwowy zbiornik Paradigma SI-201 o pojemności 200 litrów przeznaczony do przygotowania ciepłej wody użytkowej. To jeden ze sposobów znaczącego zmniejszenia zapotrzebowania na energię. Zbiorniki zorganizowane w kaskadach, ładowane są tylko w określonych momentach. Ładowanie odbywa się w energooszczędnym trybie Low-Flow z przepływem maksimum 8 litrów /min i trwa najwyżej 20 minut, a dla wszystkich domów razem około 1 godziny. Przez cały zwykły dzień obieg grzewczy pozostaje zimny lub całkiem wyłączony. Kiedy jakiś zbiornik nie jest doładowany, krążenie pozostaje wyłączone. Kiedy jakiś zbiornik poza okresem ładowania opróżni się, każdy mieszkaniec może uruchomić ładowanie indywidualnie. Temperatura powrotu z sieci w czasie ładowania zawsze pozostaje na poziomie 20 do 35 stopni, ponieważ wymiana ciepła w zbiorniku warstwowym odbywa się przeciwprądowo w zewnętrznym wymienniku płytowym. Pompy z automatyczną regulacją obrotów ładują zbiornik warstwowo z dokładnie ustalona temperaturą. W każdym domu ustawiana indywidualnie, zwykle między 45 a 52 stopnie. Przy czym, maksymalna temperatura zasilania nie przekracza 58 stopni C. Przekroje przewodów ciepłej wody są zaprojektowane możliwie najmniejsze, odpowiednio do przepływów. Cyrkulacja ciepłej wody może być włączona przyciskiem na krótko, z każdego miejsca poboru. Zwykłe systemy zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową unikają zdecentralizowanych zbiorników warstwowych i dlatego działają tylko źle. Przewody sieciowe są gorące bez przerwy, zarządzanie temperaturą powrotu często zawodzi, szczególnie przy znacznych zmianach poboru, jeszcze bardziej przy ciągle działającej cyrkulacji cwu. Sytuację pogarszają jeszcze długie przewody i ich duże przekroje.passivritter-pic13

System ogrzewania pomieszczeń

lagoJeżeli bezpośrednie promieniowanie słoneczne jest niewystarczające do ogrzewania, to uruchamia się system ogrzewania ściennego. System Paradigma Lago składa się z segmentów równolegle połączonych rurek miedzianych, zatynkowanych na centralnej ścianie mieszkania. Z około 12 m2 powierzchni grzewczej uzyskuje się gwarantowane 3-4 kW na każdy dom. Pojedyncze pomieszczenia od strony północnej wyposażone są dodatkowo w ogrzewanie ścienne w wersji Lago-Mont, czyli podobne konstrukcje z rurek miedzianych, jednak przysłonięte lekką zabudową z płyt gipsowych.

Niewielka pompa obiegowa, sterowana temperaturą pomieszczenia, zasila ogrzewanie ścienne bezpośrednio z lokalnej sieci cieplnej. Wielkość przepływu maksymalnie 4 litry/min. Maksymalna temperatura zasilania nie przekracza 40 stopni C, temperatura powrotu zwykle poniżej 35 stopni, najczęściej poniżej 30 stopni. W słoneczne dni, z racji formy architektonicznej oraz pasywnej konstrukcji budynku, nawet przy dość niskich temperaturach zewnętrznych poniżej zera, system grzewczy może być wyłączony.

Kotłownia

Bufor grzewczy o pojemności 5000 litrów (zapas energii 240-300 kWh ) w izolacji polistyrolowej o grubości 50-80 cm, kocioł na pellet Paradigma Pelleti 32 kW, elektroniczna, modułowa regulacja Paradigma MES i cała hydraulika z rozdzielaczami mieści się w piwnicy. Tuż obok mieści się również niewielki magazyn pellet w wersji Sacksilo.

Dla potrzeb centralnego ogrzewania, kocioł na pellet ogrzewa w buforze tylko górne 600 litrów wody do temperatury 60-65 stopni C, pod warunkiem, że wcześniej słońce nie ogrzało jej wystarczająco. Ten minimalny obszar gotowości magazynuje około 30 kWh. Pozostałe 4400 litrów bufora ogrzewane jest wyłącznie przez słońce. Kolektory zasilają bufor na dwóch różnych poziomach. Ciepło słoneczne dostarczane jest tak, że temperatura zasilania obiegu solarnego zawsze jest nieco wyższa od temperatury danego poziomu w buforze. Temperatura zasilania, dzięki regulacji obrotów pompy obiegowej, zawsze osiąga wymagany poziom, a system, najwyższą możliwą sprawność.

Lokalna sieć ciepłownicza

Wszystkie 12 domów uzyskuje energię cieplną z bufora za pośrednictwem sieci cieplnej, która posiada pewne cechy, wydatnie podnoszą sprawność w porównaniu do tradycyjnych, standardowych sieci cieplnych. Jej długość wynosi 100 metrów, a pojemność około 180 litrów. Długość jednostkowa, dla projektowanej mocy grzewczej 50 kW, wynosi około 2 m/kW.

schemat

System Lokalnej Sieci Paradigma

jest:

  1.  … pasywny. Nie ma żadnej centralnej pompy obiegowej. Każdy z 24 odbiorników pobiera indywidualnie z bufora tyle energii, ile potrzebuje. 12 niskotemperaturowych układów ogrzewania ściennego i 12 warstwowych zbiorników ciepłej wody wyposażono w energooszczędne pompy, które pracują tylko w krótkich chwilach zapotrzebowania na ciepło. Zbędne stało się przy tym dławienie pomp, jak to dzieje się w zwykłych układach hydraulicznych. W porównaniu do aktywnego systemu, gdzie pompa pracuje bez przerwy, zaoszczędzono około 75% energii elektrycznej. Przez uzależnienie przepływu dla każdego odbiornika od jego potrzeb, temperatury powrotu w granicach 35 stopni C są gwarantowane dla całego systemu.
  1. otwarty. Między zasilaniem i powrotem znajdują się tylko przyłącza do 24 odbiorników. Kiedy wszystkie są nieaktywne, nieaktywny jest również cały system sieciowy. Kiedy tylko jeden odbiornik na początku sieci zgłosi zapotrzebowanie na ciepło, cała reszt systemu pozostaje nieaktywna. Standardowe sieci natomiast, nawet bez odbioru zawsze mają uruchomione krążenie. Przy małym poborze trudno jest utrzymać poprawną temperaturę powrotu.
  2. chwilowy i samo rozładowujący się. Proces przygotowania ciepłej wody ograniczony jest do kilku godzin dziennie. Ogrzewanie działa tylko przez kilka miesięcy w roku i w przeważnie w okresach wyżowych jest całkowicie wyłączone. Po każdym okresowym uruchomieniu systemu, z racji warstwowego ładowania bufora i w zależności od odległości do odbiornika ciepła, w sieci pozostaje maksymalnie 90 litrów wody o temperaturze 55..60 stopni C i 90 litrów wody powrotnej o temperaturze 25..35 stopni C. To ciepło zostało by zmarnowane, gdyby obieg pozostał nie aktywne przez 2..3 godziny. Dlatego, kiedy ostatnia kaskada zbiorników warstwowych zostanie naładowana i nie przewiduje się w najbliższym czasie poboru energii, to za sprawą zaworu elektromagnetycznego i niewielkiej pompy cały zapas energii z rurociągu przywracany jest do bufora. Tylko przez ten krótki moment rozładowania sieci system nie spełnia warunku pasywności z punktu 1.
  3. Low-Flow lub Matched-Flow-System. Ponieważ wszystkie odbiorniki zaprojektowano na dużą różnicę między temperaturą zasilania a powrotu, (około 8 litrów/min przy 55/25 15/50 dla bufora i maksymalnie 4 litry/min przy 40/30 dla niskotemperaturowego ogrzewania ściennego) to przepływ w sieci zawsze jest mały i odpowiedni do oporów przepływu. Dzięki temu, przekroje przewodów mogą być zminimalizowane. Przekroje rur w większej odległości od bufora również mają mniejsze średnice niżby to wynikało z sumy przepływów. Optymalizacja takiej sieci nie byłaby możliwa bez odpowiedniego programu komputerowego, który uwzględnia wszystkie opory przepływu i charakterystyki pomp. Kaskady zbiorników warstwowych zostały tak dobrane, że dla każdej z nich cała sieć lokalna zawsze ma zbliżone wartości strat ciśnienia. W sezonie grzewczym możliwy jest priorytet dla ciepłej wody, tak że podczas krótkiego okresu ładowania zbiornika warstwowego pompa centralnego ogrzewania jest wyłączona. Ta opcja nie jest niezbędna, ale stanowi ważną rezerwę w systemie grzewczym.
  4. dwuczęściowy. Standardowe sieci lokalne składają się często z więcej niż dwóch przewodów. Trzeci lub czwarty przewód ma za zadanie kompensować wady systemu, jak silnie wahająca się temperatura zasilania lub powrotu lub dystrybuować dodatkowe media (wodę grzewczą, obieg solarny, woda pitna). Jednak każdy dodatkowy przewód tylko zaostrza i tak istniejące problemy ze stratami ciepła. Koncepcja Paradigmy dla dużych systemów – warstwowego ładowania i rozładowania, w połączeniu z pasywnym, otwartym i czasowym działaniem, wymaga tylko dwóch przewodów: zasilania i powrotu. Opierając się pokusie zaoszczędzenia przez zastosowanie tańszych rur z tworzyw sztucznych, cały system wykonano jako zamknięty, w technologii miedzianej, gwarantującej odporność na dyfuzje tlenu. Przewody z tworzyw sztucznych pozwalają na niewielką dyfuzję tlenu do obiegu, co jest przyczyną gromadzenia się szlamu w rurach, zmiany punktu pracy pomp obiegowych, zanieczyszczenia wymienników ciepła lub wręcz należy liczyć się z uszkodzeniami korozyjnymi bufora.
  5. warstwowo ładowany i rozładowany. Zasilanie obiegu sieciowego zawsze pobierane jest z tego poziomu bufora, który gwarantuje aktualnie potrzebną temperaturę. Ponieważ bufor co najmniej na samej górze jest znacznie cieplejszy niż, wymagana przez 4/5 dnia temperatura 40 stopni, to cenne słoneczne ciepło o temperaturze ponad 60 stopni jest zarezerwowane dla przygotowania ciepłej wody. Dodatkowo, zasilanie zawsze jest mieszane z wodą powrotną, tak by uzyskać właściwą żądaną temperaturę zasilania. Również po to, by nie była zbyt gorąca, kiedy bufor bliski jest zagotowania. Powrót kierowany jest na różne poziomy bufora. Dlatego dolne warstwy bufora są przepompowywane tylko wtedy, gdy temperatura powrotu jest mniejsza niż temperatura na poziomie przyłącza powrotu. Dzięki takiemu zarządzaniu zasilaniem i powrotem maksymalizuje się użyteczną pojemność bufora i minimalizuje straty na orurowaniu z powodu niepotrzebnie wysokich temperatur.
Regulacja
MES
Regulacja MES

Całym systemem zarządza mikrokomputerowa modułowa regulacja Paradigma MES. Prawie wszystkie pompy pracują z automatyczną regulacją obrotów, dbającą o utrzymanie żądanej temperatury zasilania. W samej kotłowni znajdują się moduły do sterowania obiegiem solarnym, kotłem na pellet, buforem i siecią lokalną. W każdym domu znajdują się moduły sterujące ładowaniem warstwowych zbiorników ciepłej wody. Wszystkie moduły komunikują się między sobą i palnikiem automatu kotła na pellet za pośrednictwem magistrali LON-bus. Wentylacja mechaniczna w każdym domu sterowana jest indywidualnie.

Instalacja solarna

W pobliżu kotłowni, na płaskim dachu zamontowano pole kolektorów próżniowo-rurowych CPC Star azzurro o powierzchni 56 m2 powierzchni czynnej, kąt nachylenia 45 stopni. Ta instalacja, wykonana w technologii Low-Flow, o maksymalnej mocy około 35 kW, ładuje bufor od góry jeśli może dostarczyć temperatur wymaganych do przygotowania ciepłej wody lub poniżej obszaru gotowości dla cwu, jeśli temperatura jest niższa. Rocznie może dostarczyć około 25.000 kWh energii.

Wentylacja

12_152_DN2001 12_153_DN2001Każdy pasywny dom wyposażony jest w wentylacje mechaniczną z odzyskiem ciepła. W sezonie grzewczym oszczędza to wiele energii. Nowo stawiane domy są tak szczelne, że wentylacja grawitacyjna nie daje żadnych gwarancji. Już w budynkach wykonanych wg WSVO95 wymagane normą DIN 1946 minimalne wymiany powietrza z zasady osiągane są od wiatru o sile 5 stopni. Wentylacja przez otwieranie okien jest niepraktyczna, dla optymalnego efektu należałoby co 2 godziny otwierać wszystkie okna na 5 minut. Przez niewłaściwą wentylację z domu nisko-energetycznego szybko zrobiłby się całkiem normalny budynek.

System Paradigma AirA pracuje z wysoką sprawnością dzięki wymiennikowi krzyżowemu. Pokoje są nawiewane świeżym powietrzem, a z łazienek i kuchni powietrze jest wywiewane. Tłumiki wyciszają ewentualne szumy. Ciepło z pomieszczeń odzyskiwane jest w krzyżowym wymienniku przeciw prądowym. Duży wymiennik gruntowy podgrzewa powietrze zimą i chłodzi latem. System dokładnych filtrów chroni wnętrza przed pyłami i owadami. System jest regulowany automatycznie , w oparciu o dane z czujników gazu i wilgotności, przez algorytmy Fuzzy-Logic. Użytkownik może wybrać w 8-stopniowej skali między maksymalną energooszczędnością, a maksymalnym komfortem.

Podsumowanie

Osiedle domów pasywnych w Centrum Biznesowym Ritter zostało zaprojektowane i wykonane kompleksowo. Głównym celem i ideą było osiągnięcie maksymalnej możliwej sprawności i efektywności energetycznej przez budownictwo pasywne i kompleksowe zastosowanie ekologicznej techniki firmy Paradigma. Dzięki temu, że firma również ma swoją siedzibę w pobliżu, to cała wiedza inżynierska była bezpośrednio dostępna nie tylko w biurze, ale i na budowie. Zarówno główny inwestor Pan Alfred Ritter, architekci, kierownicy budowlani, biuro projektowe utrzymywali bliskie kontakty z inżynierami odpowiedzialnymi za poszczególne produkty w Paradigmie, którzy wielokrotnie pomagali podejmować małe i duże decyzje przybliżające projekt do głównego celu. Pomijając kilka błędów w wykonaniu (niewielka nieszczelność w fundamentach pojedynczych domów), które z techniką grzewczą nie mają związku, projekt jest wzorcowo udany.
Sieć lokalna jest całkowicie innowacyjna i funkcjonuje wspaniale. Twórcy wierzą, że ta koncepcja będzie jeszcze często realizowana, by pomóc w rozwoju solarnych systemów grzewczych.

01_013_2006_RGB


Źródło: Artykuł w SANITÄR&HEIZUNGSTECHNIK   nr 7/2003

Autor: Dr Rolf Meissner, Ritter Energie und Umwettechnik, Karlsbad