solarne kolektory v podmienkach bytoveho domu
Galรฉria(7)

Solรกrne kolektory v podmienkach bytovรฉho domu

Partneri sekcie:

Je vรฝhodnรฉ vyuลพiลฅ tepelnรบ energiu zรญskanรบ zo solรกrnych kolektorov na pohon chladiacich systรฉmov. Vย poslednom ฤase sa vraciame kย najjednoduchลกiemu vyuลพitiu slneฤnej energie โ€“ priamemu ohrevu aย chladeniu, ฤiลพe kย tzv. solรกrnej architektรบre. Solรกrne chladenie je sรบฤasลฅou vyuลพรญvania obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie, ktorรฉ pomรกha bojovaลฅ proti klimatickรฝm zmenรกm, ลกรญreniu sklenรญkovรฝch efektov aย zniลพovaniu emisiรญ.

solarne kolektory v podmienkach bytoveho domu 7300 big image
5 big image
4 big image
3 big image
2 big image
1 big image
ย Slneฤnรก energia je najdostupnejลกou aย najฤistejลกou formou obnoviteฤพnej energie, ktorรบ mรดลพeme zรญskaลฅ. Je hnacรญm strojom ลพivota na Zemi โ€“ zohrieva atmosfรฉru aย pevninu, vytvรกra vietor, zohrieva oceรกny, spรดsobuje odparovanie vody, dรกva silu vodnรฝm tokom aย rastlinรกm, aby mohli rรกsลฅ, aย zย dlhodobรฉho hฤพadiska vytvรกra aj fosรญlne palivรก. Kaลพdรฝ rok dopadne zo Slnka na Zem asi desaลฅtisรญckrรกt viac energie, ako ฤพudstvo za toto obdobie spotrebuje. Mnoลพstvo slneฤnej energie dopadajรบcej na รบzemie Slovenska je asi 200-nรกsobne vรคฤลกie, ako je sรบฤasnรก spotreba primรกrnych energetickรฝch zdrojov uย nรกs. Poฤas dลˆa pri bezoblaฤnom poฤasรญ dopadne zo Slnka na zemskรฝ povrch vย priemere 1000ย W/m2. Celkovo tak na Slovensku za rok dopadne na vodorovnรบ plochu pribliลพne 950 aลพ 1 200 kWh na 1 m2. Existuje mnoho princรญpov premeny slneฤnej energie na inรบ formu energie, najฤastejลกie je to premena na tepelnรบ aย elektrickรบ energiu.

Vyuลพitie slneฤnรฉho ลพiarenia na chladenie
Vย ostatnom ฤase zaznamenรกvame poฤas letnรฝch mesiacov ฤoraz viac horรบcich dnรญ, preto stรบpa dopyt po klimatizรกcii vย rodinnรฝch domoch aย komerฤnรฝch budovรกch. Vย mnohรฝch krajinรกch patrรญ klimatizรกcia kย jednรฝm zย najvรคฤลกรญch spotrebiteฤพov energie vย budovรกch. Pritom platรญ, ลพe prรกve dni, poฤas ktorรฝch sa chladenie najviac vyลพaduje, zรกroveลˆ ponรบkajรบ maximรกlne mnoลพstvo slneฤnej energie. Teplo je najvรฝznamnejลกou poloลพkou vย energetickej bilancii, preto je nevyhnutnรฉ zaoberaลฅ sa jeho spotrebou โ€“ eliminovaลฅ ju alebo pouลพรญvaลฅ efektรญvne systรฉmy.
Existujรบ tri druhy chladenia:

  • pasรญvne chladenie
  • solรกrne chladenie
  • fotovoltickรฉ chladenie.

Solรกrne tepelnรฉ chladenie
Technolรณgia solรกrneho chladenia vyuลพรญva tepelnรบ energiu zรญskanรบ zo solรกrnych kolektorov na pohon chladiacich systรฉmov. Tento systรฉm pozostรกva zo znรกmeho fototermรกlneho systรฉmu (kolektory, zรกsobnรญk, vรฝmennรญk, riadiaca jednotka, rozvody), ktorรฝ je doplnenรฝ chladiacim strojom pohรกลˆanรฝm teplom. Vย tomto procese sa slneฤnรฉ teplo zhromaลพฤuje aย vyuลพรญva na tepelno riadenรฝย  chladiaci proces vย budove. Aby bol systรฉm efektรญvny, je nevyhnutnรฉ pouลพiลฅ kolektory sย ฤo najvyลกลกou รบฤinnosลฅou. Zvรคฤลกa sa pouลพรญvajรบ vรกkuovรฉ solรกrne kolektory. Prehฤพad systรฉmov solรกrneho chladenia ukazuje na obr. 2. Systรฉmy, ktorรฉ sรบ oznaฤenรฉ modrou farbou, sรบ vo vรฝskumnej aย skรบลกobnej fรกze. Systรฉmy oznaฤenรฉ zelenou farbou sa beลพne pouลพรญvajรบ. ฤŽalej sa budem zaoberaลฅ konkrรฉtne dvomi typmi solรกrnych chladiacich systรฉmovย  โ€“ absorpฤnรฝm aย adsorpฤnรฝm chladenรญm.

Absorpฤnรฉ chladenie
Princรญp absorpฤnรฉho chladenia sa podobรก na klasickรฉ kompresorovรฉ chladenie, rozdiel je len vย spรดsobe zรญskavania vyลกลกieho tlaku pรกr chladiva potrebnรฉho na kondenzรกciu. Pri kompresorovom chladenรญ sa vyลกลกรญ tlak dosahuje stlaฤenรญm pรกr chladiva vย kompresore (vรคฤลกinou elektricky pohรกลˆanรฝ), ktorรฝ je energeticky najnรกroฤnejลกou sรบฤasลฅou chladiaceho zariadenia. Pri systรฉme absorpฤnรฉho chladenia sa kompresia pรกr chladiva dosahuje termickรฝm princรญpom sย vyuลพitรญm solรกrneho tepla. Klasickรฝ proces kompresie nahrรกdza pouลพitie novรฝch ฤastรญ chladiaceho zariadenia โ€“ absorbรฉra, generรกtora, obehovรฉho ฤerpadla, expanznรฉho ventilu, tepelnรฉho vรฝmennรญka โ€“ aย vyuลพitie ฤalลกej pracovnej lรกtky (sorbentu). Pary chladiva sa vย absorbente absorbujรบ sorbentom, zatiaฤพ ฤo sa absorbฤnรฉ teplo odvรกdza do chladiacej veลพe. Vzniknutรฝ roztok sa obehovรฝm ฤerpadlom preฤerpรก na vyลกลกiu tlakovรบ รบroveลˆ. Predhriaty roztok vย tepelnom vรฝmennรญku sa ฤalej preฤerpรก do generรกtora (desorbera). Pomocou vykurovacej vody zo solรกrnych kolektorov, prรญpadne doplnkovรฉho zdroja tepla sa chladivo sย nรญzkym bodom varu vypudรญ zย roztoku. Ochudobnenรฝ roztok (sorbent) sa cez tepelnรฝ vรฝmennรญk aย expanznรฝ ventil vrรกti spรคลฅ do absorbenta.

Tepelnรฝ vรฝmennรญk zabezpeฤรญ regenerรกciu sorbenta aย expanznรฝ ventil znรญลพi jeho tlak. Pary chladiva sย vysokรฝm tlakom, ktorรฉ boli vypudenรฉ zย roztoku, pokraฤujรบ do kondenzรกtora, kde kondenzujรบ, priฤom sa kondenzaฤnรฉ teplo odvรกdza do chladiacej veลพe. Kondenzรกt chladiva sa pomocou expanznรฉho ventilu expanduje do niลพลกieho tlakuย  aย sรบฤasne sa znรญลพi jeho teplota. Nรกsledne sa privรกdza do vรฝparnรญka (evaporรกtora), kde sa opรคtovne odparuje pri odobratรญ tepla chladiacej vode , priฤom klesรก jeho teplota. Na tomto tomto princรญpe funguje absorpฤnรฉ chladenie. Celรฝ cyklus sa dรก opakovaลฅ potom, ako sa pary chladiva privedรบ spรคลฅ do absorbenta. Pri nรกvrhu absorpฤnรฉho systรฉmu je veฤพmi dรดleลพitรฉ dbaลฅ na sprรกvny vรฝber pracovnรฝch lรกtok, lebo od ich chemickรฝch aย termodynamickรฝch vlastnostรญ zรกvisรญ รบฤinnosลฅ absorpฤnรฉho chladenia. Najpouลพรญvanejลกรญmi pracovnรฝmi lรกtkami pary sรบ bromid/voda (LiBr/H2O) aย voda/amoniak (H20/NH3). Vย prvom prรญpade je chladivom voda aย vย druhom amoniak.

Adsorpฤnรฉ chladenie
Adsorpฤnรฉ jednotky sรบ na trhu dostupnรฉ len vo vyลกลกom vรฝkonovom rade 50 aลพ 500ย kW aย sรบ veฤพmi drahรฉ. Ich ฤalลกou nevรฝhodou oproti absorpฤnรฝm jednotkรกm je ich veฤพkรฝ objem aย hmotnosลฅ. Na druhej strane, vฤaka nรญzkym pracovnรฝm teplotรกm moลพno pri adsorpฤnom chladenรญ pouลพiลฅ ako zdroj tepla lacnejลกie plochรฉ selektรญvne kolektory alebo teplo zย vรฝrobnรฝch procesov. Adsorpฤnรก jednotka pracuje na podobnom princรญpe ako absorpฤnรก jednotka. Teplo sa spรคtne vyuลพije na tepelnรบ kompresiu chladiva. Jednotka sa skladรก zo ลกtyroch ฤastรญ โ€“ dvoch sorpฤnรฝch komรดr, evaporรกtora (vรฝparnรญk) aย kondenzรกtora. Obidve sorpฤnรฉ komory obsahujรบ tepelnรฉ vรฝmennรญky, ktorรฉ sรบ obklopenรฉ sorbentom (vย prรญpade adsorpฤnรฉho chladenia je to lรกtka sย veฤพkou pรณrovitosลฅou).

Sorbent vย prvom priestore sa regeneruje pomocou horรบcej vody zย vonkajลกieho zdroja tepla (naprรญklad slneฤnรฝ kolektor), sorbent vย druhom priestore viaลพe vodnรฉ pary vystupujรบce zย vรฝparnรญka. Druhรฝ priestor musรญ byลฅ chladenรฝ tak, aby sa zabezpeฤila nepretrลพitรก adsorpcia. Vฤaka nรญzkemu tlaku chladivo vo vรฝparnรญku prechรกdza do plynnรฉho skupenstva, aย to od nรกstupu aลพ do odpareniaย  tepla zย chladiaceho vodnรฉho cyklu, ฤรญm sa produkuje uลพitoฤnรฝ chladiaci efekt. Ak sa sorpฤnรฝ materiรกl vย adsorpฤnom priestore nasรฝti vodnou parou do urฤitej miery, cyklus sa opakuje. Vย sรบฤasnosti sa pri adsorpฤnom chladenรญ pouลพรญvajรบ pracovnรฉ lรกtky pary โ€“ silikagel/voda, silikagel/metanol, aktรญvne uhlie/amoniak, zeolit/voda aย zeolit/metanol. Najbeลพnejลกou kombinรกciou je silikagel ako sorbent aย voda ako chladivo.

Zรกver
ฤฝudstvo vyuลพรญva slneฤnรบ energiu od nepamรคti. Vย poslednom ฤase sa vraciame kย najjednoduchลกiemu vyuลพitiu slneฤnej energie โ€“ priamemu ohrevu aย chladeniu, ฤiลพe kย tzv. solรกrnej architektรบre. Solรกrne chladenie je sรบฤasลฅou vyuลพรญvania obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie, ktorรฉ pomรกha bojovaลฅ proti klimatickรฝm zmenรกm, ลกรญreniu sklenรญkovรฝch efektov aย zniลพovaniu emisiรญ. Medzi zรกkladnรฉ priority ฤพudstva dnes patrรญ dosiahnuลฅ ฤo najniลพลกiu spotrebu energie.

Obrรกzky: archรญv autorky, thinkstock.com
TEXT: Ing. Simona Michaliฤkovรก
Recenzovala: doc. Ing. Otรญlia Lulkoviฤovรก, PhD.
Autorka pรดsobรญ na Katedre technickรฝch zariadenรญ budov SvF STU vย Bratislave.

Literatรบra
1.ย ย ย  Eicker, U.: Active Thermal Cooling Technologies (Chapter 5). In: Low Energy Cooling for Sustainable Buildings, Chichester: Wiley, 2009.
2.ย ย ย  Szรฉkyovรก, M. โ€“ Ferstl, K. โ€“ Novรฝ, R.: Vetranie aย klimatizรกcia. Bratislava: JAGA GROUP, 2004.
3.ย ย ย  Dostupnรฉ na: http://www.tzbportal.sk/kurenie-voda-plyn/solarne-chladenie.html.

ฤŒlรกnek byl uveล™ejnฤ›n v ฤasopisu TZB HAUSTECHNIK.

Najฤรญtanejลกie