Domy ogrzewane energią słoneczną

Sposób, w jaki Słońce ogrzewa naszą planetę, może być modelem do zaprojektowania domu zasilanego tą energią. Energia słoneczna jest pochłaniana przez atmosferę i powierzchnię Ziemi (zarówno przez lądy, jak i wody) i zamieniana na ciepło. Wiatry i prądy morskie w sposób samoistny rozprowadzają ciepło po naszej planecie.

Aby dom mógł być ogrzewany energią słoneczną, muszą zaistnieć cztery następujące zjawiska – pochłonięcie promieniowania, zatrzymanie, przechowywanie i cyrkulacja. Promieniowanie słoneczne, dostające się do wnętrza domu, musi zostać pochłonięte i zatrzymane przez materiały, z których jest zbudowany dom, a także przez przedmioty znajdujące się we wnętrzach. Oddawane ciepło jest rozprowadzane dzięki ruchowi powietrza wewnątrz domu.

Do ogrzewania energią słoneczną dobrze nadają się właściwie zaprojektowane domy osłonięte ziemią (patrz str. 90-91). W biernej metodzie ogrzewania domu energią słoneczną, słońce ogrzewa budynek bezpośrednio przez przeszklone miejsca – okna, oszklone ściany lub dach budynku. Struktura budynku jest zaprojektowana w taki sposób, aby ciepło gromadzące się w ciągu dni słonecznych było oddawane w dni pochmurne i w ciągu nocy. Bardzo często zdarza się, że naturalny ruch powietrza w zupełności wystarcza do wytworzenia właściwego obiegu ciepła, chociaż zawsze są pomocne wentylatory umieszczone pod sufitem. (W gorącym klimacie konieczne jest zastosowanie jakiejś formy ocienienia budynku w czasie miesięcy letnich.) Czynna metoda ogrzewania polega na zastosowaniu dodatkowych elementów, na przykład kolektorów słonecznych, które pochłaniają energię słoneczną, magazynowaną następnie w specjalnych pojemnikach z wodą lub warstwach skalnych. Ogrzane powietrze rozprowadza się wewnątrz budynku siecią rur i kanałów, przy użyciu pomp i wentylatorów.

Stosowanie biernego systemu ogrzewania ma wiele zalet. Nie wymaga specjalnej sieci obiegu ciepła – odpada więc tym samym konieczność konserwacji. Koszt inwestycji (przeszklone części, specjalny projekt) jest relatywnie niski i zwraca się w stosunkowo krótkim czasie po rozpoczęciu eksploatacji budynku. Bardzo często, w trakcie budowy nowego domu lub nawet podczas adaptacji starego budynku, można zastosować bierny system ogrzewania energią słoneczną, nie ponosząc właściwie żadnych dodatkowych kosztów, a uzyskując zauważalną oszczędność energii. Uwarunkowania klimatyczne mogą jednak sprawić, że optymalnym sposobem ogrzewania budynku będzie połączenie obu systemów – biernego i czynnego.

Czynny system ogrzewania energią słoneczną

Energia słoneczna jest zbierana przez pokryte szkłem lub plastikiem płaskie, metalowe kolektory słoneczne, umieszczone w kilku rzędach po nasłonecznionej stronie dachu. Ogrzane w kolektorze powietrze lub ciecz jest odprowadzane do wymiennika ciepła w postaci warstw kamieni pod podłogą (sprawdź, czy nie jest wtedy emitowany radon) lub dużego zbiornika z wodą (stosowane raczej w krajach o gorącym klimacie). W razie potrzeby ogrzania budynku, ciepła woda lub powietrze są rozprowadzane za pomocą pomp i wentylatorów, systemem rur i kanałów. Można też wybudować dodatkowe, przeszklone pomieszczenie i traktować go jak wielki zbiornik ciepła.

Zależnie od klimatu, system wodnego ogrzewania słonecznego może pokryć 50-75% domowego zapotrzebowania na ciepłą wodę.

W gorącym klimacie nagrzana słońcem woda w kolektorze ogrzewa bezpośrednio wodę w wymienniku, natomiast w klimacie zimnym stosuje się dodatkowa podgrzewanie w bojlerach.