ABC kolektorów słonecznych. Ciepła fasada


Reklama

Pompa ciepla Stiebel Eltron

Również tradycyjne elementy konstrukcyjne budynku zaczynają pełnić funkcje elementów instalacji. Tendencja ta staje się trendem. W krajach starej UE dosyć popularna jest integracja zewnętrznej fasady PV z przestrzenią powietrzną z budynkiem. Element fotowoltaiczny stanowi niejednokrotnie ciekawy i funkcjonalny element elewacji nowoczesnego budownictwa. Chłodzony jest on przez powietrze (poprawia to funkcjonowanie ogniwa). Ogniwo ochrania budynek przed zbyt intensywnym chłodzeniem fasady i zabezpiecza przed wiatrem. W USA i Kanadzie stosuje się powszechniej kolektory powietrzne zintegrowane z budynkiem. Pełnią one dodatkową funkcję analogiczną jak przytoczone powyżej PV (ocieplają przegrodę zewnętrzną). Integrację kolektorów cieczowych z budynkiem w Europie spotyka się rzadziej od wyżej wymienionych rozwiązań. Instalacja kolektora słonecznego (szczególnie większych rozmiarów) może być zintegrowana z elewacja budynku. Kolektory słoneczne wmontowane w elewację budynku (tzw. fasadowe) pełnią funkcje:
* kolektora słonecznego – dostarczają ciepły czynnik grzewczy do dalszego wykorzystania;
* izolacji cieplnej budynku;
* ochrony przed warunkami pogodowymi;
* strukturalnego elementu fasady (funkcja wizualna).
Fasada kolektora, poza funkcją grzewczą, spełnia dodatkowe korzyści: oszczędność kosztów dzięki pełnionej dodatkowej funkcji przez kolektor (izolacji, fasady). Całkowita integracja z budynkiem powoduje, iż izolacja cieplna kolektora staje się jednocześnie izolacją budynku. Kolektor staje się pasywnym słonecznym elementem, który obniża współczynnik U dla okresu zimowego: duże nasłonecznienie – nawet o 90%, niewielkie nasłonecznienie – nawet do 45%. Kolektor fasadowy posiada tę samą budowę co kolektor płaski cieczowy. Zbudowany jest jako prostopadłościenna skrzynka (przy czym może nie posiadać strony spodniej obudowy) ze szkła słonecznego, absorbera i izolacji. W kolektorach tego typu największe znaczenie mają wymiary i wygląd. One determinują wykorzystanie kolektora (danego typu) czy też rezygnację z jego zastosowania. Wygląd powierzchni kolektora można zmieniać poprzez:
* zmianę wymiarów paneli kolektorów;
* zmianę rodzaju i koloru obudowy;
* zmianę typu, koloru szklenia;
* zmianę koloru i typu absorbera.
Ze względu na to, iż standardowe wymiary kolektorów są często niekompatybilne z wymiarami fasad, (mimo że są produkowane w szerokim zakresie wielkości: 0,9-2,5 m2), stosuje się kolektory budowane na zamówienie. W takim przypadku kolektor może być dowolnie duży i może mieć dowolny kształt. Takie kolektory mogą być wykonane przez paru producentów krajowych. Kolektory wykonuje się w różnej obudowie. Elementem istotnym dla kolektorów fasadowych jest „kolor i kształt ramki obudowy” od strony frontowej. Stosuje się bezbarwne szklenie, choć może być ono przezroczyste, jak też mieć różny stopień i strukturę nieprzezroczystości (szkło pryzmatyczne). Absorber może być różnego rodzaju i koloru. Może być wykonany w postaci jednego pasa blachy, może być połączone kilka pasów ze sobą lub też może mieć postać tzw. stripów. Oprócz koloru czarnego i granatowego dostępne są również inne kolory absorbera – złoty, zielony itd. Kolory dają większą możliwość aranżacji urządzeń w architekturze budynku.
Problemem dla montowanych w fasadę kolektorów jest transport wilgoci przez konstrukcję. Należy dbać od początku o suche elementy kolektora. Wilgoć potrafi szybko uszkodzić elementy kolektora (szczególnie drewniane). Dlatego istotny jest swobodny przepływ wilgoci od budynku na zewnątrz. Nie zawsze istnieje możliwość oddania wilgoci do otoczenia zewnętrznego. W tym przypadku materiały wewnątrz powinny być możliwie otwarte na oddawanie wilgoci z powrotem do wnętrza pomieszczenia. Jeśli kolektor jest montowany bez szczeliny powietrznej, konstrukcja winna umożliwić suszenie do wewnątrz. Jeśli kolektor montowany jest w masywnej konstrukcji, należy się liczyć z dużymi stratami ciepła w zimie (mostki ciepła). W naszych szerokościach geograficznych na fasadę pionową południową dociera około 30% energii mniej niż na płaszczyznę zlokalizowaną optymalnie, tzn. ekspozycję południową i pod kątem 45o.
Należy zatem zastosować większą powierzchnię przetwornika. Zwiększenie powierzchni kolektora jest uzależnione od stopnia pokrycia zapotrzebowania na energię słoneczną. Im większy stopień pokrycia, tym mniejszą powierzchnię kolektorów należy stosować, zaś przy mniejszym stopniu pokrycia większa powierzchnia jest wymagana (w stosunku do ustawienia optymalnego). Charakterystyczną cechą kolektorów umieszczonych na fasadach pionowych jest stały dopływ energii w ciągu roku z niewielkimi wzrostami w okresie wiosny i jesieni. Umożliwia to łatwe zbilansowanie uzysku rocznego. Z innej strony straty energii z kolektorów umieszczonych pionowo są mniejsze niż umiejscowionych pod optymalnym nachyleniem. Wynika to ze sposobu transportu ciepła (pionowo do góry). Odbicie promieniowania jest jednak większe niż dla kolektorów pod kątem. Jeśli mamy jaśniejszą barwę absorbera, to odbicie jest mniejsze. Pionowe umiejscowienie kolektorów umożliwia stały uzysk energii. Ma to szczególnie zastosowanie przy wykorzystaniu energii do ogrzewania c.w.u.
Mniejsze zastosowanie może mieć do ogrzewania pomieszczeń, gdzie powierzchnia przetwornika jest często zbyt mała (zbyt mała ilość dostępnej energii słonecznej). Sektor kolektorów wbudowanych w elewację jest jeszcze niszowy. Trudności związane z montażem i konieczność współdziałania instalatorów i budowniczych ograniczają szerokie zastosowanie. Prognozuje się gwałtowny popyt na kolektory wbudowane wraz ze zwiększaniem ilości montowanych kolektorów, szczególnie w nowo powstającym budownictwie.
dr inż. Krystian Kurowski
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

 

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij