Czy możliwe jest wybudowanie w Polsce domu o zerowym lub

Czy możliwe jest wybudowanie w Polsce domu
o zerowym lub ujemnym zapotrzebowaniu na
energię ?
Budynki o ujemnym potencjale energetycznym są szczytem w dążeniu do oszczędności
energetycznych w budownictwie. Idea takiego budownictwa zakłada, że budynek wytwarza więcej
energii niż zużywa, co jest możliwe wyłącznie dzięki samodzielnemu wytwarzaniu energii w
systemach przydomowych. „Uboższą wersją” są budynki o zerowym zapotrzebowaniu na energię.
Zasada ich działanie opiera się na tym samym co budynków o potencjale dodatnim, z tą jednak
różnicą, że wytwarzają energię wyłącznie w ilości zapewniającej pokrycie ich własnego
zapotrzebowania. W tym przypadku nie występuje nadmiar energii.
Strefa klimatyczna w której znajduje się Polska charakteryzuje się dużą zmiennością krótko i
długookresowych warunków pogodowych, co w przypadku samodzielnej produkcji energii w oparciu
o źródła odnawialne, niekorzystnie wpływa na możliwość pokrycia zapotrzebowania energetycznego
obiektu wyłącznie z jednego źródła oraz utrudnia obliczenie energii produkowanej przez takie
urządzenia.
W związku z tym w Polsce najlepiej sprawdzą się systemy hybrydowe korzystające z energii
odnawialnej w różnych postaciach. Poza tym, w porównaniu do innych krajów UE polska strefa
klimatyczna charakteryzuje się m.in.:
●
●
niskim poziomem nasłonecznienia, (ok. 1000 kWh/m2/ rok), w związku z czym w celu pokrycia
zapotrzebowania energetycznego kolektorami słonecznymi lub panelami fotowoltaicznymi (PV)
konieczna jest instalacja zestawów o mocach zdecydowanie większych niż ma to miejsce w strefach
bardziej nasłonecznionych. Przez co doświadczyć tu można problemów związanych z zapewnieniem
wystarczającego miejsca w obrębie obiektu, które można przeznaczyć pod instalację systemów, a
także związanych z problemem nadprodukcji energii (przewymiarowania instalacji). W związku z
tym w gospodarstwach domowych kolektory słoneczne używa się do podgrzewania wody użytkowej,
rzadziej do wspomagania c.o. W tym drugim przypadku nadwyżka energii w lecie, spowodowana
przewymiarowaniem instalacji wykorzystywana jest do ogrzewania wody basenowej. W przypadku
fotowoltaiki mało prawdopodobna wydaje się możliwość całkowitego pokrycia zapotrzebowania
elektroenergetycznego obiektu zestawem przydomowym.
niską temperaturą średnioroczną, co wymusza stosowanie efektywniejszej izolacji termicznej
budynków, niż ma to miejsce w cieplejszych strefach klimatycznych. Ponadto temperatury
krótkookresowe w warunkach polskich osiągają bardzo niskie wartości, co ma wpływ m.in. system
wentylacyjny zaopatrzony w gruntowy lub powietrzny wymiennik ciepła, zmuszając projektantów
do odpowiedniego zwymiarowania instalacji pod tym względem.
●
●
●
duże opady śniegu, co z niskim nasłonecznieniem powoduje skrócenie czasu pracy kolektorów
słonecznych i paneli PV przez zaleganie śniegu na powierzchni czynnej urządzeń.
niski potencjał geotermalny, co wymusza konieczność docierania do głębszych warstw gruntu w
przypadku stosowania pomp ciepła, niż ma to miejsce np. w Islandii.
dobry potencjał wietrzny, szczególnie w rejonach nadbałtyckich, sytuacja ta sprawia, że w Polsce
dobrze sprawdzają się turbiny wiatrowe,
Rys.1. Polska strefa klimatyczna charakteryzuje się dużą zmiennością pogodową, w związku z czym
trudne jest pokrycie całkowitego zapotrzebowania energetycznego budynku wyłącznie z jednego
źródła energii odnawialnej
Uwzględniając wszystkie powyższe aspekty, dochodzi się do wniosku, że najlepsze efekty uzyskamy
jeżeli w domu wybudowanym według technologii domu pasywnego z wentylacją mechaniczną
wykorzystującą rekuperacyjny system podgrzewania powietrza z dobudowanym gruntowym
wymiennikiem podgrzewania wstępnego tzn. zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynku i
ciepłej wody użytkowej zredukujemy poniżej 15kW/m2.
Rys.2. W naszych warunkach klimatycznych najlepiej sprawdzają się systemy hybrydowe, złożone z
urządzeń korzystających z kilku odnawialnych źródeł energii
W celu zapewnienia akumulacji ciepła i chłodu do budowy ścian należy użyć materiałów z dodatkiem
PCM, co pozwoli wykorzystać w lepszym stopniu energii słonecznej.
Pełny komfort termiczny bez korzystania z zewnętrznych źródeł i wykorzystując jedynie technologię
OZE uzyskamy, gdy zastosujemy system ogrzewania niskotemperaturowy z połączeniem ogrzewania
podłogowego i grzejników niskotemperaturowych. Do prawidłowej pracy systemu grzewczego oraz
do podgrzewania c.w.u. zastosujemy system zbudowany z wykorzystaniem pompy ciepła
wspomaganej kolektorem słonecznym. Jako źródło energii elektrycznej do zasilania tych urządzeń
należy zastosować urządzenie zbudowane z ogniw fotowoltaicznych i przydomowej pionowej
elektrowni wiatrowej, połączonej z baterią akumulatorów, sterownikiem elektronicznym i układem
falownikowym. Nadwyżki energii elektrycznej po naładowaniu baterii akumulatorów będą
wykorzystywane do zasilania grzałek elektrycznych zainstalowanych w zasobniku ciepłej wody. Dla
zapewnienia nieprzerwanych dostaw ciepła przy przedłużających się okresach niekorzystnych
warunków pogodowych należy zastosować akumulator ciepła ponieważ magazynowanie ciepła jest
bardziej efektywne od magazynowania energii elektrycznej. Sterowanie pracą wszystkich urządzeń
będzie realizowany przez wspólny dla wszystkich „inteligentny” sterownik elektroniczny.
W celu zapewnienia magazynowania nadwyżek energii z okresu lata kiedy nie wykorzystujemy
energii do ogrzewania budynku, najlepsze efekty przyniesie zastosowanie akumulatora
zawierającego materiały zmiennofazowe, zabudowanego poniżej gruntu w rejonie budynku.
Rys.2. Jednym z warunków pozwalających osiągnąć status domu zero lub plus dodatniego jest
efektywne wykorzystanie energii, czyli przede wszystkim odzysk energii z wentylacji (rekuperacja)
oraz akumulowanie energii w materiałach zmiennofazowych (PCM)
W warunkach naszego klimatu należy przypuszczać iż możliwość wybudowania takiego budynku,
będzie ściśle związane z lokalizacją obiektu, zatem należy na bazie koncepcji, a następnie projektu
dokonać szczegółowej analizy wielowariantowej przed dokonaniem wyboru źródła zasilania
pochodzącego z OZE najlepiej w tym celu wykorzystać narzędzia do modelowania zużycia energii
przy pomocy programów komputerowych.
Można jednak wysunąć wniosek, że dążenie do ograniczenia konsumpcji energii w budynku, a także
do samodzielnego jej wytwarzania, dzięki zastosowaniu układów korzystających z OZE, ale rozwój
technologii, która przyczyni się w przyszłości do wybudowania domu o „zerowym” lub „dodatnim”
potencjale energetycznym, możliwy będzie dzięki zastosowaniu układów aktywnych – hybrydowych a
to wymaga dalszych szczegółowych badań w tym zakresie zarówno na obiektach w warunkach
laboratoryjnych jak i rzeczywistych.
Opracowanie: mgr. inż. Joanna Kopica. mgr inż. Radosław Turski.
Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.
KONTAKT
Biuro Obsługi Klienta
E-mail: [email protected]
WWW: www.pasywny-budynek.pl
Tel: 42 653-57-03
Adres:
Morgowa 4
90-950 Łódź