V mojom pasívnom dome...

„V zime musí byť zima,“ povedal klasik. Ukazuje sa, že to nie je potrebné. Navyše, aby krátkodobo udržal teplo, nemusí byť špinavý, zapáchajúci a škodlivý pre životné prostredie.

V súčasnosti môžeme mať v našich domoch teplo nie nevyhnutne kvôli vykurovaciemu oleju, plynu a elektrickej energii. K starej zmesi palív a zdrojov energie sa v posledných rokoch pridala slnečná, geotermálna a dokonca aj veterná energia.

V tejto správe sa nebudeme dotýkať stále najpopulárnejších systémov na báze uhlia, ropy alebo plynu v Poľsku, pretože cieľom našej štúdie nie je predstaviť to, čo už dobre vieme, ale predstaviť moderné, atraktívne alternatívy z hľadiska ochranu životného prostredia, ako aj úsporu energie.

Vykurovanie na báze spaľovania zemného plynu a jeho derivátov je samozrejme aj celkom ekologické. Z poľského pohľadu má však nevýhodu, že nemáme dostatočné zdroje tohto paliva pre domácu potrebu.

Voda a vzduch

Väčšina domov a obytných budov v Poľsku je vykurovaná tradičnými kotlami a radiátorovými systémami.

Centrálny kotol je umiestnený vo vykurovacom stredisku alebo samostatnej kotolni objektu. Jeho práca je založená na dodávke pary alebo horúcej vody potrubím do radiátorov umiestnených v miestnostiach. Klasický radiátor – liatinová zvislá konštrukcia – býva umiestnený v blízkosti okien (1).

1. Tradičný ohrievač

V moderných radiátorových systémoch horúca voda cirkuluje do radiátorov pomocou elektrických čerpadiel. Teplá voda odovzdáva svoje teplo v radiátore a ochladená sa vracia do kotla na ďalšie vykurovanie.

Radiátory možno z estetického hľadiska nahradiť menej „agresívnymi“ panelovými alebo nástennými – niekedy sa im dokonca hovorí tzv. dekoratívne radiátory, vyvinuté s prihliadnutím na dizajn a výzdobu priestorov.

Radiátory tohto typu majú oveľa nižšiu hmotnosť (a zvyčajne aj rozmery) ako radiátory s liatinovými lamelami. V súčasnosti je na trhu množstvo typov radiátorov tohto typu, líšia sa najmä vonkajšími rozmermi.

Mnoho moderných vykurovacích systémov zdieľa spoločné komponenty s chladiacimi zariadeniami a niektoré poskytujú vykurovanie aj chladenie.

Menovanie HVAC (kúrenie, vetranie a klimatizácia) sa používa na označenie všetkého a vetrania v dome. Bez ohľadu na to, aký systém HVAC sa používa, účelom všetkých vykurovacích zariadení je využiť tepelnú energiu zo zdroja paliva a preniesť ju do obytných priestorov na udržanie príjemnej okolitej teploty.

Vykurovacie systémy využívajú rôzne palivá ako zemný plyn, propán, vykurovací olej, biopalivá (napríklad drevo) alebo elektrinu.

Použitie systémov s núteným obehom vzduchu fúkacia rúra, ktoré privádzajú ohriaty vzduch do rôznych oblastí domácnosti prostredníctvom siete potrubí, sú populárne v Severnej Amerike (2).

2. Systémová kotolňa s núteným obehom vzduchu

Toto je v Poľsku stále pomerne zriedkavé riešenie. Používa sa najmä v nových komerčných budovách a v súkromných domoch, zvyčajne v kombinácii s krbom. Systémy nútenej cirkulácie vzduchu (vrátane mechanické vetranie s rekuperáciou tepla) upravte izbovú teplotu veľmi rýchlo.

V chladnom počasí slúžia ako ohrievač a v horúcom počasí ako chladiaca klimatizácia. Pre Európu a Poľsko sú typické CO systémy s kachľami, kotolňami, vodnými a parnými radiátormi, ktoré sa používajú len na vykurovanie.

Systémy s núteným obehom vzduchu ich zvyčajne tiež filtrujú, aby odstránili prach a alergény. V systéme sú zabudované aj zvlhčovacie (alebo sušiace) zariadenia.

Nevýhody týchto systémov spočívajú v potrebe inštalovať vetracie kanály a rezervovať pre ne priestor v stenách. Okrem toho sú ventilátory niekedy hlučné a pohybujúci sa vzduch môže šíriť alergény (ak nie je jednotka správne udržiavaná).

Okrem u nás najznámejších systémov, t.j. radiátory a jednotky prívodu vzduchu, existujú aj iné, väčšinou moderné. Od systémov hydronického ústredného kúrenia a núteného vetrania sa líši tým, že ohrieva nielen vzduch, ale aj nábytok a podlahy.

Vyžaduje kladenie vnútri betónových podláh alebo pod drevené podlahy plastových rúrok určených na teplú vodu. Je to tichý a celkovo energeticky efektívny systém. Nezohrieva sa rýchlo, ale udržuje teplo dlhšie.

Existuje aj „dlažba podlahy“, ktorá využíva elektroinštaláciu inštalovanú pod podlahou (spravidla keramickú alebo kamennú dlažbu). Sú menej energeticky účinné ako systémy teplej vody a zvyčajne sa používajú iba v menších priestoroch, ako sú kúpeľne.

Iný, modernejší typ vykurovania. hydraulický systém. Soklové ohrievače vody sú namontované nízko na stene, aby mohli nasávať studený vzduch spod miestnosti, potom ho ohrievať a vracať späť dovnútra. Pracujú pri nižších teplotách ako mnohé iné.

Tieto systémy využívajú aj centrálny kotol na ohrev vody, ktorá preteká potrubným systémom do samostatných vykurovacích zariadení. V skutočnosti ide o aktualizovanú verziu starých vertikálnych radiátorových systémov.

Elektrické panelové radiátory a iné typy sa bežne nepoužívajú v hlavných vykurovacích systémoch domov. elektrické ohrievačehlavne kvôli vysokým nákladom na elektrinu. Zostávajú však obľúbenou možnosťou doplnkového vykurovania, napríklad v sezónnych priestoroch (ako sú verandy).

Elektrické ohrievače sú jednoduché a lacné na inštaláciu, nevyžadujú žiadne potrubie, ventiláciu alebo iné distribučné zariadenia.

Okrem klasických panelových ohrievačov existujú aj elektrické sálavé ohrievače (3) alebo výhrevné lampy, ktoré prenášajú energiu na predmety s nižšou teplotou prostredníctvom elektromagnetické žiarenie.

3. Infračervený ohrievač

Vlnová dĺžka infračerveného žiarenia sa v závislosti od teploty vyžarujúceho telesa pohybuje od 780 nm do 1 mm. Elektrické infražiariče vyžarujú až 86 % svojho príkonu ako sálavú energiu. Takmer všetka zozbieraná elektrická energia sa premení na infračervené teplo z vlákna a posiela sa ďalej cez reflektory.

Geotermálne Poľsko

Geotermálne vykurovacie systémy – veľmi vyspelé, napríklad na Islande, sa tešia stále väčšiemu záujmukde sa vrtní inžinieri pod (IDDP) ponárajú stále ďalej do vnútorného zdroja tepla planéty.

V roku 2009 sa pri vŕtaní EPDM náhodne vyliala do zásobníka magmy nachádzajúceho sa asi 2 km pod povrchom Zeme. Získal sa tak historicky najvýkonnejší geotermálny vrt s kapacitou asi 30 MW energie.

Vedci dúfajú, že sa im podarí dosiahnuť stredoatlantický hrebeň, najdlhší stredooceánsky hrebeň na Zemi, prirodzenú hranicu medzi tektonickými platňami.

Magma tam ohrieva morskú vodu na teplotu 1000°C a tlak je dvestokrát vyšší ako atmosférický tlak. Za takýchto podmienok je možné generovať superkritickú paru s energetickým výkonom 50 MW, čo je asi desaťkrát viac ako u typického geotermálneho vrtu. To by znamenalo možnosť doplnenia o 50 tis. Domy.

Ak by sa projekt ukázal ako efektívny, podobný by sa mohol realizovať aj v iných častiach sveta, napríklad v Rusku. v Japonsku alebo Kalifornii.

4. Vizualizácia tzv. plytká geotermálna energia

Teoreticky má Poľsko veľmi dobré geotermálne podmienky, keďže 80 % územia krajiny zaberajú tri geotermálne provincie: stredoeurópska, karpatská a karpatská. Reálne možnosti využitia geotermálnych vôd sa však týkajú 40 % územia krajiny.

Teplota vody v týchto nádržiach je 30-130°C (niekde aj 200°C), hĺbka výskytu v sedimentárnych horninách je od 1 do 10 km. Prirodzený odtok je veľmi zriedkavý (Sudety - Cieplice, Löndek-Zdrój).

Toto je však niečo iné. hlboké geotermálne so studňami do 5 km, a ešte niečo, tzv. plytké geotermálne, v ktorej sa zdrojové teplo odoberá zo zeme pomocou relatívne plytkej zakopanej inštalácie (4), zvyčajne od niekoľkých do 100 m.

Tieto systémy sú založené na tepelných čerpadlách, ktoré sú základom podobne ako geotermálna energia na získavanie tepla z vody alebo vzduchu. Odhaduje sa, že v Poľsku sú už desaťtisíce takýchto riešení a ich obľuba postupne rastie.

Tepelné čerpadlo odoberá teplo zvonku a odovzdáva ho vnútri domu (5). Spotrebuje menej elektriny ako bežné vykurovacie systémy. Keď je vonku teplo, môže pôsobiť ako opak klimatizácie.

5. Schéma jednoduchého kompresorového tepelného čerpadla: 1) kondenzátor, 2) škrtiaca klapka - alebo kapilára, 3) výparník, 4) kompresor

Obľúbeným typom vzduchového tepelného čerpadla je mini split systém, známy aj ako ductless. Je založená na relatívne malej externej kompresorovej jednotke a jednej alebo viacerých vnútorných vzduchotechnických jednotkách, ktoré možno jednoducho pridať do miestností alebo odľahlých oblastí domu.

Tepelné čerpadlá sa odporúčajú na inštaláciu v relatívne miernom podnebí. Zostávajú menej účinné vo veľmi horúcom a veľmi chladnom počasí.

Absorpčné vykurovacie a chladiace systémy nie sú poháňané elektrinou, ale solárnou energiou, geotermálnou energiou alebo zemným plynom. Absorpčné tepelné čerpadlo funguje takmer rovnako ako akékoľvek iné tepelné čerpadlo, má však iný zdroj energie a ako chladivo používa roztok čpavku.

Hybridy sú lepšie

Energetická optimalizácia bola úspešne dosiahnutá v hybridných systémoch, ktoré môžu využívať aj tepelné čerpadlá a obnoviteľné zdroje energie.

Jednou z foriem hybridného systému je tepelné čerpadlo v kombinácii s kondenzačným kotlom. Čerpadlo čiastočne preberá zaťaženie, zatiaľ čo potreba tepla je obmedzená. Pri potrebe väčšieho množstva tepla prevezme úlohu vykurovania kondenzačný kotol. Podobne je možné kombinovať tepelné čerpadlo s kotlom na tuhé palivo.

Ďalším príkladom hybridného systému je kombinácia kondenzačná jednotka so solárnym tepelným systémom. Takýto systém môže byť inštalovaný v existujúcich aj nových budovách. Ak chce majiteľ inštalácie väčšiu nezávislosť z hľadiska zdrojov energie, tepelné čerpadlo je možné skombinovať s fotovoltaickou inštaláciou a využiť tak elektrickú energiu vyrobenú vlastnými domácimi riešeniami na vykurovanie.

Solárna inštalácia poskytuje lacnú elektrickú energiu na napájanie tepelného čerpadla. Prebytočnú elektrinu vyrobenú elektrinou, ktorá sa priamo nevyužíva budovou, možno použiť na nabitie batérie budovy alebo ju predať do verejnej siete.

Je potrebné zdôrazniť, že moderné generátory a tepelné inštalácie sú zvyčajne vybavené internetové rozhrania a možno ho ovládať na diaľku pomocou aplikácie v tablete alebo smartfóne, často z ľubovoľného miesta na svete, čo navyše umožňuje majiteľom nehnuteľností optimalizovať a šetriť náklady.

Nie je nič lepšie ako domáca energia

Samozrejme, každý vykurovací systém bude aj tak potrebovať zdroje energie. Trik je v tom, aby to bolo najekonomickejšie a najlacnejšie riešenie.

V konečnom dôsledku takéto funkcie majú energiu generovanú „doma“ v modeloch tzv mikrokogenerácia () alebo microTPP ,

Podľa definície ide o technologický proces spočívajúci v kombinovanej výrobe tepla a elektriny (off-grid) založenom na využití malých a stredných výkonovo pripojených zariadení.

Mikrokogeneráciu je možné využiť vo všetkých zariadeniach, kde je súčasná potreba elektriny a tepla. Najčastejšími užívateľmi párových systémov sú tak individuálni príjemcovia (6), ako aj nemocnice a vzdelávacie centrá, športové centrá, hotely a rôzne verejné služby.

6. Domáci energetický systém

Priemerný domáci energetik má dnes už niekoľko technológií na výrobu energie doma aj na dvore: solárnu, veternú a plynovú. (bioplyn – ak sú naozaj „vlastné“).

Na strechu tak môžete namontovať, ktoré si nezamieňajte s generátormi tepla a ktoré sa najčastejšie používajú na ohrev vody.

Môže dosiahnuť aj malé veterné turbínypre individuálne potreby. Najčastejšie sa umiestňujú na stožiare zakopané v zemi. Najmenšie z nich s výkonom 300 – 600 W a napätím 24 V je možné inštalovať na strechy, ak je tomu prispôsobená ich konštrukcia.

V domácich podmienkach sa najčastejšie nachádzajú elektrárne s výkonom 3-5 kW, ktoré v závislosti od potrieb, počtu používateľov atď. - malo by stačiť na osvetlenie, prevádzku rôznych domácich spotrebičov, vodných čerpadiel na CO a iné menšie potreby.

V individuálnych domácnostiach sa využívajú najmä systémy s tepelným výkonom pod 10 kW a elektrickým výkonom 1-5 kW. Myšlienkou prevádzkovania takejto „domácej mikrokogenerácie“ je umiestniť zdroj elektriny aj tepla vo vnútri zásobovanej budovy.

Technológia výroby domácej veternej energie sa stále zdokonaľuje. Napríklad malé veterné turbíny Honeywell ponúkané WindTronics (7) s plášťom trochu pripomínajúcim koleso bicykla s pripevnenými lopatkami, s priemerom asi 180 cm, generujú 2,752 kWh pri priemernej rýchlosti vetra 10 m/s. Podobný výkon ponúkajú turbíny Windspire s nezvyčajným vertikálnym dizajnom.

7. Malé turbíny Honeywell namontované na streche domu

Okrem iných technológií na získavanie energie z obnoviteľných zdrojov stojí za pozornosť bioplyn. Tento všeobecný pojem sa používa na označenie horľavých plynov vznikajúcich pri rozklade organických zlúčenín, ako sú splašky, domový odpad, hnoj, odpady z poľnohospodárskeho a agropotravinárskeho priemyslu atď.

Technológia pochádzajúca zo starej kogenerácie, teda kombinovaná výroba tepla a elektriny v kombinovaných teplárňach a elektrárňach, je vo svojej „malej“ verzii pomerne mladá. Hľadanie lepších a efektívnejších riešení stále pokračuje. V súčasnosti je možné identifikovať niekoľko hlavných systémov vrátane: piestových motorov, plynových turbín, systémov Stirlingových motorov, organického Rankinovho cyklu a palivových článkov.

Stirlingov motor premieňa teplo na mechanickú energiu bez prudkého spaľovacieho procesu. Prívod tepla do pracovnej tekutiny - plynu sa uskutočňuje ohrevom vonkajšej steny ohrievača. Dodávkou tepla zvonku môže byť motor zásobovaný primárnou energiou takmer z akéhokoľvek zdroja: ropné zlúčeniny, uhlie, drevo, všetky druhy plynných palív, biomasa a dokonca aj slnečná energia.

Tento typ motora obsahuje: dva piesty (studený a teplý), regeneračný výmenník tepla a výmenníky tepla medzi pracovnou kvapalinou a vonkajšími zdrojmi. Jedným z najdôležitejších prvkov pracujúcich v cykle je regenerátor, ktorý odoberá teplo pracovnej tekutiny pri jej prúdení z vyhrievaného do ochladzovaného priestoru.

V týchto systémoch sú zdrojom tepla najmä výfukové plyny vznikajúce pri spaľovaní paliva. Naopak, teplo z okruhu sa odovzdáva nízkoteplotnému zdroju. V konečnom dôsledku účinnosť cirkulácie závisí od teplotného rozdielu medzi týmito zdrojmi. Pracovnou kvapalinou tohto typu motora je hélium alebo vzduch.

Medzi výhody Stirlingových motorov patrí: vysoká celková účinnosť, nízka hladina hluku, úspora paliva v porovnaní s inými systémami, nízka rýchlosť. Samozrejme nesmieme zabudnúť na nedostatky, z ktorých hlavným je cena inštalácie.

Kogeneračné mechanizmy ako napr Rankinov cyklus (rekuperácia tepla v termodynamických cykloch) alebo Stirlingov motor potrebuje na svoju činnosť iba teplo. Jeho zdrojom môže byť napríklad slnečná alebo geotermálna energia. Výroba elektriny týmto spôsobom pomocou kolektora a tepla je lacnejšia ako pomocou fotovoltaických článkov.

Prebiehajú aj vývojové práce palivové články a ich využitie v kogeneračných zariadeniach. Jedným z inovatívnych riešení tohto typu na trhu je ClearEdge. Okrem funkcií špecifických pre systém táto technológia premieňa plyn vo valci na vodík pomocou pokročilej technológie. Takže tu nie je žiadny oheň.

Vodíkový článok vyrába elektrinu, ktorá sa využíva aj na výrobu tepla. Palivové články sú novým typom zariadenia, ktoré umožňuje s vysokou účinnosťou premeniť chemickú energiu plynného paliva (spravidla vodíka alebo uhľovodíkového paliva) prostredníctvom elektrochemickej reakcie na elektrinu a teplo – bez potreby spaľovania plynu a využívania mechanickej energie, ako je to napríklad v motoroch alebo plynových turbínach.

Niektoré prvky môžu byť poháňané nielen vodíkom, ale aj zemným plynom alebo tzv. reformát (reformačný plyn) získaný ako výsledok spracovania uhľovodíkového paliva.

Akumulátor teplej vody

Vieme, že horúcu vodu, teda teplo, môžeme nejaký čas akumulovať a skladovať v špeciálnej nádobe pre domácnosť. Často ich možno vidieť napríklad vedľa solárnych kolektorov. Nie každý však môže vedieť, že existuje niečo ako veľké zásoby teplaako obrovské akumulátory energie (8).

8. Vynikajúci tepelný akumulátor v Holandsku

Štandardné zásobníky na krátkodobé skladovanie pracujú pri atmosférickom tlaku. Sú dobre izolované a používajú sa hlavne na riadenie dopytu počas špičiek. Teplota v takýchto nádržiach je mierne pod 100°C. Je potrebné dodať, že niekedy pre potreby vykurovacieho systému sa staré olejové nádrže premenia na akumulátory tepla.

V roku 2015 prvý Nemec dvojzónový zásobník. Táto technológia je patentovaná spoločnosťou Bilfinger VAM..

Riešenie je založené na použití pružnej vrstvy medzi hornou a spodnou vodnou zónou. Hmotnosť hornej zóny vytvára tlak na spodnú zónu, takže voda v nej uložená môže mať teplotu viac ako 100°C. Voda v hornej zóne je primerane chladnejšia.

Výhodou tohto riešenia je vyššia tepelná kapacita pri zachovaní rovnakého objemu v porovnaní s atmosférickým zásobníkom a zároveň nižšie náklady spojené s bezpečnostnými normami v porovnaní s tlakovými nádobami.

V posledných desaťročiach sa rozhodnutia súvisiace s podzemné úložisko energie. Zásobník podzemnej vody môže mať betónovú, oceľovú alebo vláknom vystuženú plastovú konštrukciu. Betónové kontajnery sa stavajú liatím betónu na mieste alebo z prefabrikovaných prvkov.

Dodatočný náter (polymér alebo nehrdzavejúca oceľ) sa zvyčajne inštaluje na vnútornú stranu násypky, aby sa zabezpečila difúzna tesnosť. Tepelnoizolačná vrstva je inštalovaná mimo kontajnera. Existujú aj konštrukcie upevnené iba štrkom alebo vyhĺbené priamo do zeme, aj do vodonosnej vrstvy.

Ekológia a ekonomika ruka v ruke

Teplo v dome závisí nielen od toho, ako ho vykurujeme, ale predovšetkým od toho, ako ho chránime pred tepelnými stratami a hospodárime s energiou v ňom. Realitou moderného stavebníctva je dôraz na energetickú efektívnosť, vďaka čomu výsledné objekty spĺňajú najvyššie nároky ako z hľadiska ekonomiky, tak aj prevádzky.

Ide o dvojité „eko“ – ekológiu a ekonomiku. Čoraz viac umiestnené energeticky úsporné budovy Vyznačujú sa kompaktným telom, pri ktorom hrozí riziko vzniku takzvaných studených mostov, t.j. oblasti tepelných strát. To je dôležité z hľadiska získania najmenších ukazovateľov, pokiaľ ide o pomer plochy vonkajších priečok, ktoré sa berú do úvahy spolu s podlahou na zemi, k celkovému vykurovanému objemu.

Nárazníkové plochy, ako sú zimné záhrady, by mali byť pripevnené k celej konštrukcii. Sústreďujú správne množstvo tepla a zároveň ho odovzdávajú protiľahlej stene budovy, ktorá sa stáva nielen jej zásobníkom, ale aj prirodzeným radiátorom.

V zime tento typ nárazníkov chráni budovu pred príliš studeným vzduchom. Vo vnútri sa používa princíp nárazníkového usporiadania priestorov - izby sú umiestnené na južnej strane a technické miestnosti - na sever.

Základom všetkých energeticky efektívnych domov je vhodný nízkoteplotný vykurovací systém. Používa sa mechanické vetranie s rekuperáciou tepla, teda rekuperátormi, ktoré vyfukovaním „použitého“ vzduchu zadržujú teplo na ohrievanie čerstvého vzduchu vháňaného do budovy.

Štandard dosahujú solárne systémy, ktoré umožňujú ohrev vody pomocou solárnej energie. Tepelné čerpadlá si inštalujú aj investori, ktorí chcú naplno využiť výhody prírody.

Jednou z hlavných úloh, ktoré musia všetky materiály vykonávať, je zabezpečiť najvyššia tepelná izolácia. V dôsledku toho sa stavajú iba teplé vonkajšie priečky, ktoré umožnia, aby strecha, steny a stropy pri zemi mali primeraný súčiniteľ prestupu tepla U.

Vonkajšie steny by mali byť aspoň dvojvrstvové, aj keď na dosiahnutie najlepších výsledkov je najlepší trojvrstvový systém. Investuje sa aj do okien najvyššej kvality, často s tromi sklami a dostatočne širokými tepelne chránenými profilmi. Akékoľvek veľké okná sú výsadou južnej strany budovy - na severnej strane je presklenie umiestnené skôr bodovo a v najmenších rozmeroch.

Technológia ide ešte ďalej pasívne domyznámy už niekoľko desaťročí. Tvorcami tohto konceptu sú Wolfgang Feist a Bo Adamson, ktorí v roku 1988 na univerzite v Lunde predstavili prvý návrh budovy, ktorá si okrem ochrany pred slnečnou energiou nevyžaduje takmer žiadnu dodatočnú izoláciu. V Poľsku bola prvá pasívna stavba postavená v roku 2006 v Smolci pri Wroclawi.

V pasívnych konštrukciách sa na vyrovnanie potreby tepla v budove využíva slnečné žiarenie, rekuperácia tepla z vetrania (rekuperácia) a vstup tepla z vnútorných zdrojov, akými sú elektrické spotrebiče a obyvatelia. Iba v obdobiach obzvlášť nízkych teplôt sa využíva prídavný ohrev vzduchu privádzaného do priestorov.

Pasívny dom je skôr nápad, nejaký architektonický návrh, ako konkrétna technológia a vynález. Táto všeobecná definícia zahŕňa mnoho rôznych stavebných riešení, ktoré spájajú túžbu minimalizovať spotrebu energie – menej ako 15 kWh/m² za rok – a tepelné straty.

Pre dosiahnutie týchto parametrov a úsporu peňazí sa všetky vonkajšie priečky v budove vyznačujú extrémne nízkym súčiniteľom prestupu tepla U. Vonkajší plášť budovy musí byť nepriepustný pre nekontrolované úniky vzduchu. Podobne aj okenné stolárstvo vykazuje výrazne nižšie tepelné straty ako štandardné riešenia.

Okná využívajú rôzne riešenia na minimalizáciu strát, napríklad dvojsklo s izolačnou vrstvou argónu medzi nimi alebo trojsklo. Pasívna technológia zahŕňa aj stavbu domov s bielymi alebo svetlými strechami, ktoré v lete slnečnú energiu skôr odrážajú, než aby ju pohlcovali.

Zelené vykurovacie a chladiace systémy robia ďalšie kroky vpred. Pasívne systémy maximalizujú schopnosť prírody vykurovať a chladiť bez kachlí alebo klimatizácie. Koncepty však už existujú aktívne domy – výroba prebytočnej energie. Využívajú rôzne mechanické vykurovacie a chladiace systémy poháňané solárnou energiou, geotermálnou energiou alebo inými zdrojmi, takzvanou zelenou energiou.

Hľadanie nových spôsobov výroby tepla

Vedci stále hľadajú nové energetické riešenia, ktorých kreatívnym využitím by sme mohli získať mimoriadne nové zdroje energie alebo aspoň spôsoby, ako ju obnoviť a zachovať.

Pred pár mesiacmi sme písali o zdanlivo protichodnom druhom termodynamickom zákone. experiment prof. Andreas Schilling z univerzity v Zürichu. Vytvoril zariadenie, ktoré pomocou Peltierovho modulu ochladilo deväťgramový kus medi z teploty nad 100 °C na teplotu hlboko pod izbovú teplotu bez externého zdroja energie.

Keďže funguje na chladenie, musí aj vykurovať, čo môže vytvárať príležitosti pre nové, efektívnejšie zariadenia, ktoré si nevyžadujú napríklad inštaláciu tepelných čerpadiel.

Profesori Stefan Seeleke a Andreas Schütze z univerzity v Sársku zase využili tieto vlastnosti na vytvorenie vysoko efektívneho, ekologického vykurovacieho a chladiaceho zariadenia založeného na vytváraní tepla alebo chladenia poháňaných drôtov. Tento systém nepotrebuje žiadne medzifaktory, čo je jeho environmentálna výhoda.

Doris Soong, odborná asistentka architektúry na University of Southern California, chce optimalizovať energetické hospodárenie budovy prostredníctvom termobimetalické povlaky (9), inteligentné materiály, ktoré pôsobia ako ľudská pokožka – dynamicky a rýchlo chránia miestnosť pred slnkom, zabezpečujú samovetranie alebo v prípade potreby izolujú.

9. Doris Soong a bimetaly

Pomocou tejto technológie Soong vyvinul systém termosetové okná. Pri pohybe slnka po oblohe sa každá dlaždica, ktorá tvorí systém, pohybuje nezávisle, rovnomerne s ním, a to všetko optimalizuje tepelný režim v miestnosti.

Budova sa stáva ako živý organizmus, ktorý samostatne reaguje na množstvo energie prichádzajúcej zvonku. Toto nie je jediný nápad na "živý" dom, ale líši sa tým, že nevyžaduje dodatočnú energiu pre pohyblivé časti. Samotné fyzikálne vlastnosti povlaku sú dostatočné.

Takmer pred dvoma desaťročiami bol vo švédskom Lindase neďaleko Göteborgu postavený obytný komplex. bez vykurovacích systémov v tradičnom zmysle (10). Myšlienka bývania v domoch bez pecí a radiátorov v chladnej Škandinávii vyvolala zmiešané pocity.

10. Jeden z pasívnych domov bez vykurovacieho systému vo švédskom Lindose.

Zrodila sa myšlienka domu, v ktorom sa vďaka moderným architektonickým riešeniam a materiálom, ako aj vhodnému prispôsobeniu prírodným podmienkam, presadila tradičná predstava tepla ako nevyhnutného výsledku prepojenia s externou infraštruktúrou - vykurovaním, energie – alebo aj s dodávateľmi palív bola vyradená. Ak začneme rovnako premýšľať o teple vo vlastnom dome, tak sme na správnej ceste.

Tak teplo, teplejšie... horúce!

Slovník výmenníkov tepla

Ústredné kúrenie (CO) - v modernom zmysle znamená inštaláciu, v ktorej sa teplo dodáva do vykurovacích telies (radiátorov) umiestnených v priestoroch. Na rozvod tepla sa používa voda, para alebo vzduch. Existujú systémy CO pokrývajúce jeden byt, dom, niekoľko budov a dokonca aj celé mestá. V inštaláciách pokrývajúcich jednu budovu voda cirkuluje gravitáciou v dôsledku zmien hustoty s teplotou, hoci to môže byť nútené čerpadlom. Vo väčších inštaláciách sa používajú iba systémy s núteným obehom.

Kotolňa - priemyselný podnik, ktorého hlavnou úlohou je výroba vysokoteplotného média (najčastejšie vody) pre mestskú tepelnú sieť. Tradičné systémy (kotly na fosílne palivá) sú dnes zriedkavé. Je to spôsobené tým, že pri kombinovanej výrobe tepla a elektriny v tepelných elektrárňach sa dosahuje oveľa vyššia účinnosť. Na druhej strane získava na popularite výroba tepla len s využitím obnoviteľných zdrojov energie. Najčastejšie sa na tento účel využíva geotermálna energia, ale budujú sa rozsiahle solárne tepelné zariadenia, v ktorých

kolektory ohrievajú vodu pre potreby domácnosti.

Pasívny dom, energeticky úsporný dom – stavebný štandard vyznačujúci sa vysokými izolačnými parametrami vonkajších priečok a využitím množstva riešení zameraných na minimalizáciu spotreby energie pri prevádzke. Spotreba energie v pasívnych budovách je nižšia ako 15 kWh/(m²·rok), zatiaľ čo v bežných domoch môže dosiahnuť až 120 kWh/(m²·rok). V pasívnych domoch je zníženie potreby tepla také veľké, že nevyužívajú klasický vykurovací systém, ale len dohrievanie vetracieho vzduchu. Používa sa aj na vyrovnanie potreby tepla.

slnečné žiarenie, rekuperácia tepla z vetrania (rekuperácia), ako aj tepelné zisky z vnútorných zdrojov ako sú elektrospotrebiče alebo aj samotní obyvatelia.

Gžeinik (hovorovo - radiátor, z francúzskeho calorifère) - výmenník tepla voda-vzduch alebo para-vzduch, ktorý je prvkom systému ústredného kúrenia. V súčasnosti sa najčastejšie používajú panelové radiátory vyrobené zo zváraných oceľových dosiek. V nových systémoch ústredného kúrenia sa rebrové radiátory už prakticky nepoužívajú, aj keď pri niektorých riešeniach modulárnosť konštrukcie umožňuje pridanie viacerých rebier, a teda jednoduchú zmenu výkonu radiátora. Ohrievačom prúdi horúca voda alebo para, ktoré väčšinou nepochádzajú priamo z KGJ. Voda, ktorá napája celú inštaláciu, sa ohrieva vo výmenníku tepla vodou z vykurovacej siete alebo v kotli a potom ide do prijímačov tepla, ako sú radiátory.

Kotol ústredného kúrenia - zariadenie na spaľovanie tuhého paliva (uhlie, drevo, koks a pod.), plynného (zemný plyn, LPG), vykurovacieho oleja (nafty) za účelom ohrevu chladiacej kvapaliny (najčastejšie vody) cirkulujúcej v okruhu ÚK. V bežnej reči sa kotol ústredného kúrenia nesprávne označuje ako sporák. Na rozdiel od pece, ktorá vzniknuté teplo odovzdáva do okolia, kotol odovzdá teplo látky, ktorá ho nesie, a ohriate teleso ide na iné miesto, napríklad do ohrievača, kde sa využije.

kondenzačný kotol - zariadenie s uzavretou spaľovacou komorou. Kotly tohto typu získavajú dodatočné množstvo tepla zo spalín, ktoré v tradičných kotloch vystupujú komínom. Vďaka tomu pracujú s vyššou účinnosťou, dosahujúcou až 109%, pričom u tradičných modelov je to až 90% - t.j. lepšie využívajú palivo, čo sa premieta do nižších nákladov na vykurovanie. Vplyv kondenzačných kotlov sa najlepšie prejaví na teplote spalín. V tradičných kotloch je teplota spalín viac ako 100°C a v kondenzačných len 45-60°C.