Napenergia-hasznosítás

Átírás

1 Napenergia-hasznosítás

2 PASSZÍV direkt vagy indirekt AKTÍV HŐTERMELÉS Fototermikus hőenergia Naptűzhely Napkollektoros HMV-előállítás, fűtés levegős vagy folyadékos; egykörös vagy kétkörös Hőszivattyú légtermikus, hidrotermikus, talajhő (sekély geotermikus) ÁRAMTERMELÉS Fotovillamos (napelemmel) CPV koncentráló fotovillamos rendszerek (+100%) Napkövető fotovillamos rendszerek (+35-50%) Termovillamos megoldások Fókuszálás: Napvályú, Naptányér, Naptorony Napkémény KOGENERÁCIÓ Hibrid panelekkel hőtermelésre vagy áramtermelésre optimalizált Levegős vagy folyadékos

3 A nap fűtötte házakról avagy A napenergia passzív hasznosításának lehetőségei

4 Magyar háztartások átlagos energiafogyasztása: 54% fűtés 26% autó 11% melegvíz 6% hűtés, sütés-főzés, mosás 2% háztartási kisgépek 1% világítás Mindez a teljes hazai energiafogyasztás kb %-t teszi ki! A maradék 50-60% is (szolgáltatás, ipar, mg.) nyilvánvaló kapcsolatban van a személyes fogyasztással. forrás: Energiafogyasztók lapja

5 Havi fűtési költség Budapesten (2012. januárban) m 2 -es központi fűtéses lakásban ~40-45 ezer Ft, vagyis egy fűtési idényre (6 hónapra) vetítve kb ezer Ft

6 óra A ház működése január 28-án, +3-5 C-os külső hőmérsékletnél - kiegészítő fűtés nélkül - C

7 A napenergia mennyiségi jellemzői Napállandó: átlagos Föld- Nap távolság esetén, a légkör felső határán, a sugárzásra merőleges egységnyi felületre időegység alatt mennyi energia esik: 1370 W/m 2. A Föld felszínén csúcsértéke (nyáron, a déli órákban, derült, tiszta égbolt esetén): 1000 W/m 2 Átlagosan: 700 W/m 2 ; télen a szórt sugárzásban: 50 W/m 2 ; Hazánkban a napsütéses órák száma évi 2100 óra - 75%-a nyáron; A besugárzott (kinyerhető) energia mennyisége Magyarországon 1300 kwh/(m 2 *év) Spanyolországban > 2000 kwh/(m 2 *év). 1 kw (5 m 2 ) napelem termel ~1100 kwh/év áramot

8 A napsütéses órák havi összegei 2015-ben az es átlag normál százalékában

9 A passzív napenergia-hasznosítás lépései: 1. a napsugárzás energiájának elnyelése, 2. az energia tárolása, 3. az energia leadása (megőrzése). Passzív rendszerek típusai az egyes funkciók térbelisége alapján: A) Direkt Mindhárom funkció ugyanabban a térben. Egyszerű építészeti megoldások B) Indirekt A funkciók térben szétválnak bonyolult építészeti és gépészeti megoldások.

10 A) Direkt: Egyszerű építészeti megoldások; Kisebb szoláris részarány; Járulékos költségek nélkül. B) Indirekt: Bonyolult építészeti és gépészeti megoldások; Nagyobb szoláris részarány; Akár jelentős beruházási költséggel.

11 Feltételek: 1) az ablakok benapozása - maximális a téli félévben, - minimális a nyári félévben, 2) pufferzónás alaprajz (északi front fűtetlen), 3) hőtároló tömeg és ezzel összehangolt méretű ablakok, 4) Árnyékvetőkkel vagy társított szerkezetekkel (pl. hőszigetelő táblákkal)a nyári túlmelegedés mérséklése a nyári félévben, védekezés a téli lehűlés ellen, 5) jó hőszigetelés (általános elvárás).

12 A nap járása az év egyes kitüntetett napjain

13

14 Benapozás évszakos változása a déli(!) oldalon

15 Nyáron a besugárzás 40%-a a tetőre érkezik Télen a besugárzás 47,5%-a déli oldalra érkezik dél tető keletnyuga t észak

16 A téli nap 9-15 között adja a besugárzott energia 93%-át és között már csak 74%-át. Reflexiós tó Árnyékoló hatások kivédése a déli fronton szeptembertől áprilisig (a fűtési szezonban)

17 Megfelelő építési telek keresése lehetőség szerint dél felé lejtő terep de legalább dél felé nyitott, sem épület, sem fa, sem a domborzat nem árnyékol a téli időszámítás szerinti 9 és 15 óra között (vigyázat, télen sokkal hosszabbak az árnyékok!!) építési hatósággal egyeztetés a beépítés lehetőségeiről szomszédok

18

19

20

21 Az északi front védelme és az árnyékolás csökkentése (délre tekintő lejtő)

22 Dorog városrehabilitáció városfejlesztési ötletpályázaton első helyezést elért pályamű

23 Dorogi városrehabilitáció tervpályázat 10. számú pályamű (Balázs Attila)

24 Megfelelő nyílászárók választása különleges ablak jó hőszigetelő képesség (U-érték (korábban k-érték) = 1,1 W/m 2 K vagy kevesebb) Egy építőanyag U-értéke (hőszigetelési együttható) az az érték, ami megmutatja, hogy az építőanyag mindkét oldalán, 1 m 2 -es területen a levegő 1 K (C) hőmérsékletkülönbsége esetén 1 másodperc alatt (J-ban mérve) mekkora hőmennyiség áramlik át. jó fényáteresztő képesség (g-érték = 65% vagy több) de méginkább: hagyományos ablak + hőszigetelt tábla, amellyel mind a hőszigetelés, mind a fényáteresztő-képesség nagy mértékben növelhető!!

25

26 Az ablakok ideális méretezése: a délre néző helyiségeknél minden négyzetméter alapterületre jusson 0,2-0,4 m 2 dél felé tekintő ablakfelület. A többi égtáj felé a lehető legkevesebb!

27 Egyes anyagok hővezetése (W/m 2 K) acél 26,2 üveg 1,1-3,6 beton 1,73 mészkő 0,9 föld 0,78 könnyűbeton 0,65 vályogtégla 0,57 keményfa 0,21 puhafa 0,06 parafa 0,04 birkagyapjú vagy len 0,04 üveg- vagy ásványgyapot 0,035-0,05 hőszigetelő PU hab 0,02-0,04

28 Különféle társított szerkezetek hatása a hőátbocsátási (hőszigetelési) tényezőre Működése: Kint: -7 C Zsalu és üvegezés között: +13 C Lakásban +18 C Kint: -10 C Zsalu és üvegezés között : +11 C Lakásban +18 C

29 Pufferzónás alaprajz

30 Észak Pufferzóna mélysége = 3-4 m Értékes helyiségek mélysége = ablak legmagasabb pontja x 2,5 = 5-6 m Dél Az ideális téli benapozás érdekében célszerű az épület méretezésénél a fentieket figyelembe venni.

31 Ugyancsak a puffer-zóna szerepét tölti be a pince és a padlástér is - a tetőteret lehetőleg ne építsük be; - ha mégis, a beépítés a lehető legkisebb mértékű legyen; - ne használjunk ferde síkban elhelyezett tetőablakot.

32 Hőszigetelés mögött; Hőtároló tömeg 1 m 2 -nyi nyílászáróhoz kb kg aktív hőtároló tömegre van szükség. E nélkül a helyiségbe bejutó sugárzási energia nyáron túlmelegedést okoz, télen viszont elmarad a hőtárolás; anyaga terméskő, kavics, vályog vagy víz; passzív hűtés: nyáron éjszaka szellőztetünk, hogy a hőtároló tömeget visszahűtsük - nappal árnyékolunk!

33

34 Besugárzás biztosítása a tömegfalra - CAT, Wales Information Centre

35 ELTE könyvtár

36 Északi épület, tanulmányi osztály folyosója

37 Árnyékolók, társított szerkezetek KÜLSŐ ÁRNYÉKOLÁS!! - Tető túlnyúlása - falvastagsággal együtt kb. 1 méter, - tornác (csak dél felé tájolva) - lombhullató fák telepítése a déli fronton (DNy és DK felé), - szőlőlugas a déli fronton (pergola) - zsaluzia; - redőnyök, - hőszigetelt zsalugáterek (külső oldalra).

38 A zsaluzia (jalousie) működési elve azonos a reluxáéval, de masszívabb, az időjárás viszontagságainak ellenálló. Lamellái tetszőleges szögbe forgatva kirekesztik a vakító napfényt, de a szórt fény és a friss levegő bejutását lehetővé teszik. Tompítja a külső zajokat és megakadályozza szennyező anyagok, por bejutását a lakótérbe. A külső kíváncsi tekinteteket kizárja, de belülről biztosítja a kitekintést a lamella résein keresztül.

39

40 Kormányzati épület - Berlin

41

42

43

44 Nyugati oldal

45

46 Jó hőszigetelés zsiliprendszerű bejárat (double entry) bejárat elé örökzöldek ültetése mindez akadályozza a légcserét, ezért fontos a szolár-macska alkalmazása

47 Környezetvédelmi szempontok a) Energiatakarékosság: az elsődleges energia fogalma: az a kwh energia, amit 1 m³ építőanyag előállításához kell befektetni. b) Egyéb szempontok: Alapanyaga megújuló-e? Ártalmatlanítása milyen környezeti hatásokkal jár? Lásd polisztirol és fagyapot összehasonlítás

48 Építőanyag életciklus általában Födém: Fa vagy Beton Padlóburkolat: Parafa vagy Járólap Falazat: Vályog vagy Égetett tégla

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66 A rendszer Hőenergia-termelés Tömegkályha Alap hő HMV télen Hőszivattyú rásegítés helyiségenként Napkollektor HMV nyáron Passzív napenergia hasznosítás (télen és nyáron) Villamosenergia-termelés Napelem (1,2 kw) Hőtárolás Épület szerkezet (60-80 tonna) Tömegkályha (2 tonna) Szolár bojler HMV tároló (0,2 tonna)

67 Hőszivattyú Low-tech bio-szolár fűtés

68

69 Hővédelem 2*5 cm nádpadló 8 cm lábazati hőszigetelés cm födém szigetelés Meleg burkolat (parafa) Hőszigetelő nyitható-csukható ablak és ajtó zsalugáterek

70

71

72 Indirekt passzív hasznosítással elérhető az 50%-os szoláris részarány a fűtésben (Pécs 1986)

73

74 Összefoglaló gondolatok A napház nem statikus rendszer, mindig maximálisan alkalmazkodik a külső körülményekhez! - árnyékolás, - hőszigetelő ablaktábla, - szellőztetés Sőt a passzív napházban való energiahatékony életvezetés feltételezi a benne élők részéről is alkalmazkodást! - télen egyes helyiségek más feladatkört kapnak, - a melegvízigény átgondolása