Solรกrne kolektory v podmienkach bytovรฉho domu
Je vรฝhodnรฉ vyuลพiลฅ tepelnรบ energiu zรญskanรบ zo solรกrnych kolektorov na pohon chladiacich systรฉmov. Vย poslednom ฤase sa vraciame kย najjednoduchลกiemu vyuลพitiu slneฤnej energie โ priamemu ohrevu aย chladeniu, ฤiลพe kย tzv. solรกrnej architektรบre. Solรกrne chladenie je sรบฤasลฅou vyuลพรญvania obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie, ktorรฉ pomรกha bojovaลฅ proti klimatickรฝm zmenรกm, ลกรญreniu sklenรญkovรฝch efektov aย zniลพovaniu emisiรญ.
ย Slneฤnรก energia je najdostupnejลกou aย najฤistejลกou 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 slneฤnej energie dopadajรบcej na รบzemie Slovenska je asi 200-nรกsobne vรคฤลกie, ako je sรบฤasnรก spotreba primรกrnych energetickรฝch zdrojov uย nรกs. Poฤas dลa pri bezoblaฤnom poฤasรญ 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 slneฤnej energie na inรบ formu energie, najฤastejลกie je to premena na tepelnรบ aย elektrickรบ energiu.Vyuลพitie slneฤnรฉho ลพiarenia na chladenie
Vย ostatnom ฤase zaznamenรกvame poฤas letnรฝch mesiacov ฤoraz viac horรบcich dnรญ, preto stรบpa dopyt po klimatizรกcii vย rodinnรฝch domoch aย komerฤnรฝch budovรกch. Vย mnohรฝch krajinรกch patrรญ klimatizรกcia kย jednรฝm zย najvรคฤลกรญch spotrebiteฤพov energie vย budovรกch. Pritom platรญ, ลพe prรกve dni, poฤas ktorรฝch sa chladenie najviac vyลพaduje, zรกroveล ponรบkajรบ maximรกlne mnoลพstvo slneฤnej 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 pohรกลanรฝm teplom. Vย tomto procese sa slneฤnรฉ teplo zhromaลพฤuje aย vyuลพรญva na tepelno riadenรฝย chladiaci proces vย budove. Aby bol systรฉm efektรญvny, je nevyhnutnรฉ pouลพiลฅ kolektory sย ฤo najvyลกลกou รบฤinnosลฅou. Zvรคฤลกa sa pouลพรญvajรบ vรกkuovรฉ solรกrne kolektory. Prehฤพad systรฉmov solรกrneho chladenia ukazuje na obr. 2. Systรฉmy, ktorรฉ sรบ oznaฤenรฉ modrou farbou, sรบ vo vรฝskumnej aย skรบลกobnej fรกze. Systรฉmy oznaฤenรฉ zelenou farbou sa beลพne pouลพรญvajรบ. ฤalej sa budem zaoberaลฅ konkrรฉtne dvomi typmi solรกrnych chladiacich systรฉmovย โ absorpฤnรฝm aย adsorpฤnรฝm chladenรญm.
Absorpฤnรฉ chladenie
Princรญp absorpฤnรฉho 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 stlaฤenรญm pรกr chladiva vย kompresore (vรคฤลกinou elektricky pohรกลanรฝ), ktorรฝ je energeticky najnรกroฤnejลกou sรบฤasลฅou chladiaceho zariadenia. Pri systรฉme absorpฤnรฉho chladenia sa kompresia pรกr chladiva dosahuje termickรฝm princรญpom sย vyuลพitรญm solรกrneho tepla. Klasickรฝ proces kompresie nahrรกdza pouลพitie novรฝch ฤastรญ chladiaceho zariadenia โ absorbรฉra, generรกtora, obehovรฉho ฤerpadla, expanznรฉho ventilu, tepelnรฉho vรฝmennรญka โ aย vyuลพitie ฤalลกej pracovnej lรกtky (sorbentu). Pary chladiva sa vย absorbente absorbujรบ sorbentom, zatiaฤพ ฤo sa absorbฤnรฉ teplo odvรกdza do chladiacej veลพe. Vzniknutรฝ roztok sa obehovรฝm ฤerpadlom preฤerpรก na vyลกลกiu tlakovรบ รบroveล. Predhriaty roztok vย tepelnom vรฝmennรญku sa ฤalej preฤerpรก 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 zabezpeฤรญ regenerรกciu sorbenta aย expanznรฝ ventil znรญลพi jeho tlak. Pary chladiva sย vysokรฝm tlakom, ktorรฉ boli vypudenรฉ zย roztoku, pokraฤujรบ do kondenzรกtora, kde kondenzujรบ, priฤom sa kondenzaฤnรฉ teplo odvรกdza do chladiacej veลพe. Kondenzรกt chladiva sa pomocou expanznรฉho ventilu expanduje do niลพลกieho tlakuย aย sรบฤasne sa znรญลพi jeho teplota. Nรกsledne sa privรกdza do vรฝparnรญka (evaporรกtora), kde sa opรคtovne odparuje pri odobratรญ tepla chladiacej vode , priฤom klesรก jeho teplota. Na tomto tomto princรญpe funguje absorpฤnรฉ chladenie. Celรฝ cyklus sa dรก opakovaลฅ potom, ako sa pary chladiva privedรบ spรคลฅ do absorbenta. Pri nรกvrhu absorpฤnรฉho systรฉmu je veฤพmi dรดleลพitรฉ dbaลฅ na sprรกvny vรฝber pracovnรฝch lรกtok, lebo od ich chemickรฝch aย termodynamickรฝch vlastnostรญ zรกvisรญ รบฤinnosลฅ absorpฤnรฉho 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.
Adsorpฤnรฉ chladenie
Adsorpฤnรฉ jednotky sรบ na trhu dostupnรฉ len vo vyลกลกom vรฝkonovom rade 50 aลพ 500ย kW aย sรบ veฤพmi drahรฉ. Ich ฤalลกou nevรฝhodou oproti absorpฤnรฝm jednotkรกm je ich veฤพkรฝ objem aย hmotnosลฅ. Na druhej strane, vฤaka nรญzkym pracovnรฝm teplotรกm moลพno pri adsorpฤnom chladenรญ pouลพiลฅ ako zdroj tepla lacnejลกie plochรฉ selektรญvne kolektory alebo teplo zย vรฝrobnรฝch procesov. Adsorpฤnรก jednotka pracuje na podobnom princรญpe ako absorpฤnรก jednotka. Teplo sa spรคtne vyuลพije na tepelnรบ kompresiu chladiva. Jednotka sa skladรก zo ลกtyroch ฤastรญ โ dvoch sorpฤnรฝch komรดr, evaporรกtora (vรฝparnรญk) aย kondenzรกtora. Obidve sorpฤnรฉ komory obsahujรบ tepelnรฉ vรฝmennรญky, ktorรฉ sรบ obklopenรฉ sorbentom (vย prรญpade adsorpฤnรฉho chladenia je to lรกtka sย veฤพkou pรณrovitosลฅou).
Sorbent vย prvom priestore sa regeneruje pomocou horรบcej vody zย vonkajลกieho zdroja tepla (naprรญklad slneฤnรฝ kolektor), sorbent vย druhom priestore viaลพe vodnรฉ pary vystupujรบce zย vรฝparnรญka. Druhรฝ priestor musรญ byลฅ chladenรฝ tak, aby sa zabezpeฤila nepretrลพitรก adsorpcia. Vฤaka nรญzkemu tlaku chladivo vo vรฝparnรญku prechรกdza do plynnรฉho skupenstva, aย to od nรกstupu aลพ do odpareniaย tepla zย chladiaceho vodnรฉho cyklu, ฤรญm sa produkuje uลพitoฤnรฝ chladiaci efekt. Ak sa sorpฤnรฝ materiรกl vย adsorpฤnom priestore nasรฝti vodnou parou do urฤitej miery, cyklus sa opakuje. Vย sรบฤasnosti sa pri adsorpฤnom 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 slneฤnรบ energiu od nepamรคti. Vย poslednom ฤase sa vraciame kย najjednoduchลกiemu vyuลพitiu slneฤnej energie โ priamemu ohrevu aย chladeniu, ฤiลพe kย tzv. solรกrnej architektรบre. Solรกrne chladenie je sรบฤasลฅou vyuลพรญvania obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie, ktorรฉ pomรกha bojovaลฅ proti klimatickรฝm zmenรกm, ลกรญreniu sklenรญkovรฝch efektov aย zniลพovaniu emisiรญ. Medzi zรกkladnรฉ priority ฤพudstva dnes patrรญ dosiahnuลฅ ฤo najniลพลกiu spotrebu energie.
Obrรกzky: archรญv autorky, thinkstock.com
TEXT: Ing. Simona Michaliฤkovรก
Recenzovala: doc. Ing. Otรญlia Lulkoviฤovรก, 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.
ฤlรกnek byl uveลejnฤn v ฤasopisu TZB HAUSTECHNIK.