sezonna akumulacia tepla znizuje spotrebu energie
Galรฉria(4)

Sezรณnna akumulรกcia tepla zniลพuje spotrebu energie

Partneri sekcie:

Pod pojmom sezรณnna akumulรกcia tepla si mรดลพeme predstaviลฅ sezรณnne uskladnenie tepelnej energie zo solรกrnych kolektorov vย obdobรญ sย vyลกลกou intenzitou slneฤnรฉho ลพiarenia (letnรฉ obdobie) aย minimรกlnou potrebou tepelnej energie na obdobie sย vyลกลกรญmi nรกrokmi na tepelnรบ energiu poฤas obdobia sย nรญzkou intenzitou slneฤnรฉho ลพiarenia (zimnรฉ obdobie).

obr1 big image
obr2 big image
sezonna akumulacia tepla znizuje spotrebu energie 6081 big image
ย Energetickรก bezpeฤnosลฅ krajรญn sa zakladรก na energetickej aย ekonomickej situรกcii medzi jednotlivรฝmi krajinami, ale najdรดleลพitejลกou รบlohou je zabezpeฤenie takรฝch zรกkladnรฝch รบloh, ako sรบ รบzemnรก celistvosลฅ, suverenita ลกtรกtu, bezpeฤnosลฅ obyvateฤพstva vย kaลพdej situรกcii aย podpora vedy aย vรฝskumu.

Vย 70. aย 80. rokov 20. storoฤia sa svet dlho otriasal vo svetovรฝch energetickรฝch krรญzach, ktorรฉ vznikli vย dรดsledku prudkรฉho nรกrastu cien ropy aย inรฝch energetickรฝch surovรญn na svetovรฝch trhoch, ฤo prinieslo aj nรกrast cien za energiu. Vฤaka tรฝmto udalostiam sa hฤพadanie novรฝch energetickรฝch moลพnostรญ aย zaistenie energetickej bezpeฤnosti stalo prioritou mnohรฝch ลกtรกtov. Preto aย takisto vย dรดsledku globalizรกcie aย zvyลกujรบcich sa nรกrokov ฤพudstva na potrebu energie, sa zaฤali hฤพadaลฅ novรฉ technolรณgie ลกetriace surovinovรฉ zdroje aย energiu aย vznikali novรฉ รบvahy oย alternatรญvnych energetickรฝch zdrojoch prรญrodnรฉho charakteru, tzv. obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie.

Za jeden zย moลพnรฝch zdrojov energie sa pokladรก slneฤnรก energia, ktorej zdroj, slnko, mรก najvรคฤลกรญ energetickรฝ potenciรกl spomedzi vลกetkรฝch obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie. Na zem vyลพaruje za hodinu viac energie, neลพ je jej celoroฤnรก spotreba, aย pri dneลกnej intenzite ลพiarenia tento proces potrvรก eลกte vyลกe 4 miliardy rokov. Preto ho prรกvom povaลพujรบ za nevyฤerpateฤพnรฝ zdroj najฤistejลกej energie. Napriek tomu podiel solรกrnej energie vย ลกtruktรบre celkovej spotreby je vย sรบฤasnosti veฤพmi malรฝ. Hlavnou prรญฤinou je, ลพe rozdiel medzi obdobรญm sย najvรคฤลกou dostupnosลฅou aย obdobรญm sย najvรคฤลกou potrebou je pribliลพne 6 mesiacov. Tento nedostatok sa dรก odstrรกniลฅ len sezรณnnou akumulรกciou tepla.
ย 
Sezรณnna akumulรกcia tepla
Slneฤnรก energia je zรกkladom takmer vลกetkรฝch prรญrodnรฝch procesov vrรกtane ฤพudskรฉho ลพivota. Intenzรญvnejลกie vyuลพรญvanie slneฤnej energie je nevyhnutnou podmienkouย zabezpeฤenia trvalo udrลพateฤพnรฉho zรกsobovania energiou, teda chrรกniลฅ naลกu planรฉtu aย zdravie budรบcich generรกciรญ.

Vย 80. rokoch minulรฉho storoฤia sa zaฤalo vย severskรฝch krajรญn sย vรฝskumom vyuลพรญvania slneฤnej energie poฤas celรฉho roka. Najฤastejลกรญm spรดsobom vyuลพitia tepla zย fototermรกlnej premeny vย solรกrnych kolektoroch predstavuje prรญprava teplej vody. Najvรคฤลกรญm spotrebiteฤพom tepelnej energie vย naลกich klimatickรฝch podmienkach vลกak predstavujรบ budovy, ktorรฉ treba poฤas zimnรฉho obdobia vykurovaลฅ aย vย letnom obdobรญ chladiลฅ. Vย dรดsledku tejto potreby sa zย energetickรฉho hฤพadiska zaฤalo uvaลพovaลฅ oย vyuลพitรญ slneฤnej energie na zรกsobovanie budov teplom aj vย zimnom obdobรญ, keฤ potreba tepla je najvรคฤลกia, aleย na strane druhej je intenzita slneฤnรฉho ลพiarenia najniลพลกia, zย hฤพadiska krytia tepelnรฝch strรกt budov takmer bezcennรก. Rieลกenie na aspoลˆ ฤiastoฤnรฉ odstrรกnenie tohto problรฉmu naลกli prvรฝkrรกtย vย severskรฝch krajinรกch aplikรกciou princรญpu sezรณnnej akumulรกcie tepla.

Samotnรฉ systรฉmy so sezรณnnou akumulรกciou tepla sa zakladajรบ na pouลพitรญ solรกrnych kolektorov sย plochou niekoฤพko 100 ย aลพ niekoฤพko 1 000 m2ย aย veฤพkokapacitnej akumulaฤnej nรกยญdrลพe (sezรณnneho zรกsobnรญka) sย objemom niekoฤพko 100 aลพ niekoฤพko 1ย 000 m3 akumulaฤnej lรกtky. Mnoลพstvo zachytenรฝch solรกrnych ziskov zรกvisรญ od mnohรฝch faktorov, ako sรบ รบฤinnosลฅ solรกrnych kolektorov, spรดsob obehu mรฉdia, aย najmรค kvalitne navrhnutรฉ aย zrealizovanรฉ tepelnรฉ zรกsobnรญky.

Pri procese sezรณnnej akumulรกcie tepla vย letnom obdobรญ, vย obdobรญ sย maximรกlnym slneฤnรฝm ziskom, sa sezรณnne zรกsobnรญky takzvane nabรญjajรบ. Takto naakumulovanรฉ teplo sa poฤas roka pouลพije na prรญpravu teplej vody aย vย zimnom obdobรญ na podporu vykurovania. Vย dรดsledku spotreby tepla sa sezรณnny zรกsobnรญk takzvane vybรญja. Predpokladanรฝ ฤas vybitia zรกsobnรญka je tri aลพ ลกtyri mesiace.
ย 
Sezรณnne zรกsobnรญky tepla
รšlohou zรกsobnรญkov tepla je akumulรกcia tepla, vyrovnรกvanie teplotnรฝch rozdielov aย dosiahnutie ฤo najefektรญvnejลกieho vyuลพitia zachytenej energie. Samotnรฉ rozhodnutie oย tom, akรฝ typ zรกsobnรญka zvoliลฅ, vย znaฤnej miere zรกvisรญ od miestnych podmienok, objemu zรกsobnรญka, ako aj od geologickรฝch aย hydrogeologickรฝch podmienok vย podloลพรญ danej lokality.

Pri vรฝvoji novej generรกcie solรกrnych systรฉmov so sezรณnnou akumulรกciou tepla poฤรญtame sย preferovanรญm teplovodnรฝch zรกsobnรญkov, lebo majรบ najvรคฤลกiu akumulaฤnรบ kapacitu. Pri akumulรกcii tepla vย teplovodnรฝch zรกsobnรญkoch sa akumuluje citeฤพnรฉ teplo, ktorรก je najvyuลพรญvanejลกรญm spรดsobom akumulรกcie tepla. Najdรดleลพitejลกou vlastnosลฅou pracovnej lรกtky je tepelnรก kapacita, ktorej hodnota by mala byลฅ ฤo najvรคฤลกia aย sรบฤasne by nรกklady na pracovnรบ lรกtku mali byลฅ ฤo najniลพลกie. Najvhodnejลกรญm materiรกlom je voda, ktorej tepelnรก kapacita predstavuje hodnotu 4,187 kJ/(kg . K). Inรฝmi pracovnรฝmi lรกtkami mรดลพu byลฅ kamenivo aย inรฉ pevnรฉ lรกtky, ktorรฉ vลกak majรบ omnoho niลพลกiu tepelnรบ kapacitu. Vรฝhodou tรฝchto teplovodnรฝch zรกsobnรญkov je nรญzka cena, nevรฝhodou je veฤพkรฝ objem akumulรกtora aย jeho pomerne rรฝchle vybรญjanie.

Akumulรกcia mรดลพe prebiehaลฅ aj ako akumulรกcia latentnรฉho tepla, kde sa vyuลพรญva fรกzovรก premena lรกtok, pri ktorej sa menia niektorรฉ vlastnosti. Najvhodnejลกia je fรกzovรก premena medzi kvapalinou aย pevnou lรกtkou. Vรฝhodou je konลกtantnรก teplota aย menลกรญ objem, nevรฝhodou je vysokรก cena pracovnej lรกtky.

Najvhodnejลกรญm rieลกenรญm pri vรฝbere zรกsobnรญka tepla je pouลพitie stratifikaฤnรฉho zรกsobnรญka, ktorรฝ pracuje na podobnom princรญpe ako verejnosti dobre znรกme krรกtkodobรฉ zรกsobnรญky tepla (bojlery). Tieto zรกsobnรญky vyuลพรญvajรบ princรญp teplotnej stratifikรกcie, t.ย j. teplotnรฉho vrstvenia vody vย zรกsobnรญku tepla, ktorรก vznikรก vplyvom rรดznych hustรดt rรดznych teplรดt vody (obr. 1 aย 2). Maximรกlna teplota vody vย zรกsobnรญku je 90 ยฐC. Tรกto teplota sa vลกak vplyvom neustรกleho odoberania tepelnej energie menรญ, vย dรดsledku ฤoho sa zรกsobnรญk postupne vybรญja.


Obr. 1ย  Zรกvislosลฅ hustoty vody od teploty


Obr. 2ย  Teplotnรก stratifikรกcia vody vย teplovodnom zรกsobnรญku

Za najdรดleลพitejลกiu vlastnosลฅ sezรณnneho zรกsobnรญka sa povaลพuje schopnosลฅ udrลพaลฅ teplo ฤo najdlhลกie aย sย ฤo najniลพลกรญmi tepelnรฝmi stratami do okolia. Postupom ฤasu sa vyvinuli rรดzne novรฉ technolรณgie aย materiรกly pouลพรญvanรฉ na vรฝstavbu sezรณnnych zรกsobnรญkov (tab.).

Sezรณnna akumulรกcia tepla aย vykurovanie
Najvรคฤลกรญ pokrok vo vykurovanรญ pomocou solรกrnej energie dosiahli vย severnรฝch krajinรกch, kde sa na jednej strane obdobie zimy vyznaฤuje krรกtkym ฤasom slneฤnรฉho ลพiarenia, priฤom slnko je veฤพmi nรญzko, aย na druhej strane studenรฝmi klimatickรฝmi podmienkami aย vysokou potrebou tepla. Vย tรฝchto regiรณnoch sa na vykurovanie budov vynakladรก znaฤne vysokรฝ podiel spotreby energie. Vย niektorรฝch krajinรกch predstavuje tento podiel aลพ 50 percent zย celkovej spotreby energie. Vzhฤพadom naย vysokรบ potrebu energie na vykurovanie aย nรญzku intenzitu slneฤnรฉho ลพiarenia sa solรกrne systรฉmy sย podporou vykurovania budov dostรกvajรบ do istรฝch principiรกlnych ลฅaลพkostรญ. Prรกve tieto problรฉmy vลกak mรดลพu pomรดcลฅ vyrieลกiลฅ sezรณnne zรกsobnรญky tepla (dlhodobรฉ zรกsobnรญky tepla).

Systรฉmy sย diaฤพkovรฝm vykurovanรญm sย vyuลพiยญtรญm solรกrneho systรฉmu sa vย zahraniฤรญ vyuลพรญvajรบ pri podpore vykurovania objektov sย najmenej 100 bytovรฝmi jednotkami. Vย pilotnรฝch projektoch vย Nemecku dosahuje podiel solรกrnej energie aลพ 40 aลพ 60 percent zย celkovej potreby tepla na vykurovanie aย prรญpravu teplej vody.
ย 
Zรกver
Jednรฝm zย cieฤพov vรฝstavby sezรณnnych zรกsobnรญkov tepla je myลกlienka trvalej udrลพateฤพnosti, ktorou by sa vย znaฤnej miere prispelo kย znรญลพeniu spotreby fosรญlnych palรญv. Nevรฝhodou systรฉmov so sezรณnnou akumulรกciou tepla sรบ vลกak vysokรฉ investiฤnรฉ nรกklady, ktorรฉ zahล•ลˆajรบ nรกklady na vรฝstavbu zรกsobnรญka aย kรบpu solรกrnych kolektorov.

Potrebnรฉ sรบ vลกak aj finanฤnรฉ prostriedky na samotnรฝ vรฝskum vย podloลพรญ, urฤenie hladiny aย smeru prรบdenia spodnรฝch vรดd. Vzhฤพadom na vysokรฉ nรกklady je momentรกlne tรฉma sezรณnnej akumulรกcie na Slovensku nepravdepodobnรก.
ย 
TEXT: Ing. Emese ล ivรกkovรก, doc. Ing. Ladislav Bรถszรถrmรฉnyi, PhD.
FOTO: TUKE, Energetickรฉ centrum Bratislava

Ing. Emese ล ivรกkovรก a doc. Ing. Ladislav Bรถszรถrmรฉnyi, PhD., pรดsobia vย รšstave pozemnรฉho staviteฤพstva Stavebnej fakulty Technickej univerzite vย Koลกiciach.
ย 
Tento prรญspevok vznikol vฤaka podpore vย rรกmci operaฤnรฉho programu Vรฝskum aย vรฝvoj pre projekt Centrum vรฝskumu รบฤinnosti integrรกcie kombinovanรฝch systรฉmov obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie, ย kรณd ITMS: 26220220064, spolufinancovanรฝ zo zdrojov Eurรณpskeho fondu regionรกlneho rozvoja.

Literatรบra
1ย ย ย  Bรถszรถrmรฉnyi, L. โ€“ Bรถszรถrmรฉnyi, L.: Vรฝznam obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie vย zรกsobovanรญ budov teplom. www.tzbportal.sk, 2011.
2ย ย ย  ล ivรกkovรก, E.: Integrรกcia tepelnรฉho ฤerpadla do solรกrnej sรบstavy so sezรณnnou akumulรกciou tepla. Prรกca naย vykonanie dizertaฤnej skรบลกky. Koลกice: TU, 2011.
3ย ย ย  Schmidt, T. โ€“ Mangold, D. โ€“ Mรผller-Steinhagen, H.: Seasonal thermal energy storage in Germany. Gรถteborg, 2003.
4ย ย ย  Vancรกk, I. โ€“ Tauลก, P.: Sezรณnne uskladnenie solรกrneho tepla pre vzduchovรฉ vykurovacie systรฉmy. In: Techcon, ฤ. 8, 2004.
5ย ย ย  Schmidt, T. โ€“ Benner, M., Heideman, W. โ€“ Mรผller-
-Steinhagen, H.: Saisonale Wรคrmespeicher โ€“ aktuelle Speichertechnologien und Entwicklungen bei HeiรŸwasser-Wรคrmespeichern). www.itw-uni-stuttgart.de.
6ย ย ย  Mangold, D. โ€“ Riegger, M. โ€“ Schmidt, T.: Solare Nahwรคrme und Langzeit-Wรคrmespeicher. Mรผnchen, 2007.
7ย ย ย  ล ivรกkovรก, E.: Matematickรฝ opis teplotnej stratifikรกcie vody vย zรกsobnรญku tepla. Koลกice: TU, 2012.
8ย ย ย  ล ivรกkovรก, E.: Akumulรกcia tepla do podzemnรฝch zรกsobnรญkov. In: Poruchy aย obnova obalovรฝch konลกtrukciรญ budov. Konferencia, Vysokรฉ Tatry, Podbanskรฉ, 2012.

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZBย HAUSTECHNIK.

Najฤรญtanejลกie