ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov
Budovy a energie Obnovitelné zdroje energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.
Verze 2.17
Globální oteplování
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818112001658
1
Fakta • Dochází k růstu globální teploty • Teplota oceánů a koncentrace CO2 v atmosféře má souvislost • Spalování fosilních paliv má vliv na koncentraci CO2
NASA Goddard Institute for Space Studies (http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs/)
Solární energie
4
2
Slunce ☉ • • • • •
Nejbližší hvězda (150 mil km =1AU) Koule žhavých plynů Stáří 4,6 miliardy let Teplota na povrchu Slunce cca 5 800 K =žlutá barva Teplota v jádru 1,5 . 107 K a hustota plazmy se zde pohybuje okolo 130 000 kg.m-3. V tomto prostředí se vodík postupně a velmi pomalu mění na helium za uvolnění obrovského množství energie
Slunce jako zdroj elektromagnetického záření
• Energie se šíří vakuem rychlostí světla • Zemský povrch záření buď odráží, nebo ho absorbuje a transformuje do vyšších vlnových délek a opět emituje.
3
Elektromagnetické spektrum
Působení slunce na Zemi (magnetosféru) Slunce ovlivňuje ostatní tělesa Sluneční soustavy
ž gravitačně ž zářením v širokém spektru vlnových délek ž magnetickým polem ž proudem nabitých částic
4
Solární konstanta • Na vnějším okraji zemské atmosféry na ploše kolmé k záření je intenzita záření průměrně 1 367 W/m2, (solární konstanta Io) • Atmosférou projde jen část záření -v závislosti na vlnové délce záření.
Solární záření • Přímé sluneční ozáření Gb (W/m2) –přímé záření na jednotku plochy bez rozptylu v atmosféře –Intenzita záření velmi závislá na směru dopadu paprsků
• Difúzní sluneční ozáření Gd (W/m2) –difúzní záření vzniká rozptylem o molekuly plynů ve vzduchu, částečky prachu, vodní páru při prostupu atmosférou –Intenzita záření je stejná ve všech směrech
• zaclonění mraky (vodní pára, kouř, ..)
5
Solární energie
• Roční úhrn globálního záření
Průměrně 3800 MJ/m2.rok
Skutečné množství dopadající energie MJ/m2 rok Atlas podnebí ČR
Solární soustavy Soustavy pro využití solární energie Fototermické (fototermální) Pasivní
Fotoelektrické (fotovoltaické)
Aktivní
Kapalinové
Vzduchové
6
Fototermické soustavy
13
Pasivní využití solární energie • Architektura domů – Prosklené plochy orientované na jih – Teplotní zónování – Akumulační konstrukce
• Akumulační stěny – Trombeho stěna • sálání • Konvekce
• Zimní zahrada
7
Pasivní využití solární energie • Energetická fasáda – Vzduchový kolektor – Zima-snížení tep. ztrát, využití pro vytápění – Léto-snížení tepelné zátěže odvětrávání
• Dvojitá fasáda – Sklo před stínícími prvky – Ochrana proti hluku, odvod tepelné zátěže, ..
Pasivní využití solární energie • Energetická střecha – Vzduchový kolektor v šikmé střeše – Možné propojení s výměníkem tepla
• Transparentní tepelná izolace – Izolační schopnost, propustnost slunečního záření, odolnost proti UV záření – Sklo, plasty – S orientovanými komůrkami, pěnové – Přenos tepelné energie s časovým posunem (léto?)
8
Solární komín • Podpora přirozeného větrání objektu • Ohřev odváděného vzduchu způsobuje větší průtok větracího vzduchu • Funguje pouze při působení slunečního záření • Bilance celoročního provozu
Aktivní solární soustava • Kapalinová – (hydronický)-“hydronic“-využití vody pro vytápění případně chlazení
• Vzduchová – využití vzduchu pro přenos tepla
9
Schéma (kapalinové) solární soustavy
1. Solární kolektory 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Solární jednotka Pojistný ventil Odvod kapaliny Zásobník Výměník tepla Regulátor Čidlo teploty, termostat Odvzdušnění Výměník tepla
Kapalinové solární kolektory •
•
•
•
Základní dělení dle tvaru: – Ploché (deskové) – Trubkové (trubicové) – Koncentrační Dělení dle média – kapalinové – vzduchové Dělení dle zasklení – bez zasklení – jednoduché – vícevrstvé – prizmatické Dělení podle umístění – horizontální – vertikální
10
Účinnost solárního kolektoru
11
Kapalinové solární kolektory • Hlavní technické vlastnosti – – – – – –
Selektivní povrch Kontakt absorbéru s registrem Typ zasklení Výstupní teplota Průtok kolektorem Použití odrazných ploch
12
