Napenergia-hasznosítás
►
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
A nap fűtötte házakról avagy A napenergia passzív hasznosításának lehetőségei
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. 40-50%-t teszi ki! A maradék 50-60% is (szolgáltatás, ipar, mg.) nyilvánvaló kapcsolatban van a személyes fogyasztással. forrás: Energiafogyasztók lapja
Havi fűtési költség Budapesten (2012. januárban) 52-54 m2-es központi fűtéses lakásban
~40-45 ezer Ft, vagyis egy fűtési idényre (6 hónapra) vetítve kb. 240-270 ezer Ft
A ház működése 2008. január 28-án, +3-5 °C-os külső hőmérsékletnél - kiegészítő fűtés nélkül °C
óra
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/m2. ►
A Föld felszínén ►
csúcsértéke (nyáron, a déli órákban, derült, tiszta égbolt esetén): 1000 W/m2
►
Átlagosan: 700 W/m2;
►
télen a szórt sugárzásban: 50 W/m2;
►
Hazánkban a napsütéses órák száma évi 2100 óra - 75%-a nyáron;
►
A besugárzott (kinyerhető) energia mennyisége Magyarországon 1300 kWh/m2/év – Spanyolországban > 2000 kWh/m2/év.
►
1040 PJ/év primer energiafelhaszn.: ~300 000 000 000 kWh/év
►
ez 230 km2 területről nyerhető ki (100%-os hatásfok mellett) = hazánk területének 2,5%-a
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.
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.
Alapfeltételek: 1) az ablakok benapozása - maximális a téli félévben, - minimális a nyári félévben, 2) pufferzónás alaprajz, 3) a hőtároló tömeggel 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.
Benapozás
Nyáron a besugárzás 40%-a a tetőre érkezik
Télen a besugárzás 47,5%-a déli oldalra érkezik dél
tető keletnyugat észak
A téli nap 9-15 között adja a besugárzott energia 93%-át. 930 és 1430 között már csak 74%-át. Reflexiós tó
Árnyékoló hatások kivédése a déli fronton szeptembertől áprilisig (a fűtési szezonban)
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
Dorogi városrehabilitáció tervpályázat 10. számú pályamű (Balázs Attila)
Az északi front védelme és az árnyékolás csökkentése (délre tekintő lejtő)
Megfelelő nyílászárók választása különleges ablak jó hőszigetelő képesség (U-érték = 1,1 W/m2K vagy kevesebb) Egy építőanyag U-értéke (hőszigetelési együttható) az az érték, ami megmutatja, hogy az építőanyag mindkét oldalán, 1 m2-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!!
Az ablakok ideális méretezése: a délre néző helyiségeknél minden négyzetméter alapterületre jusson 0,2-0,4 m2 dél felé tekintő ablakfelület. A többi égtáj felé a lehető legkevesebb!
Egyes anyagok hővezetése (W/m2K)
acél üveg beton mészkő föld könnyűbeton vályogtégla keményfa puhafa hőszigetelő hab
26,2 1,1- 3,6 1,73 0,9 0,78 0,65 0,57 0,21 0,06 0,02
Különféle társított szerkezetek hatása a hőátbocsátási (hőszigetelési) tényezőre
k-érték k-érték k-érték
k-érték
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
Pufferzónás alaprajz
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.
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.
Hőtároló tömeg • Hőszigetelés mögött;
• 1 m2-nyi nyílászáróhoz kb. 2000 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; • nyáron éjszaka szellőztetünk, hogy a hőtároló tömeget visszahűtsük - nappal a déli nagy ablakokat csukva tartjuk.
besugárzás a tömegfalra - CAT, Wales – Information Center
Árnyékolók, társított szerkezetek - tetőkiugrás kiszámítása (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) - redőnyök,
- hőszigetelt ablaktáblák (külső oldalra).
ÁRNYÉKOLÁS!! A zsaluzia 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.
Kormányzati épület - Berlin
Nyugati oldal
Jó hőszigetelés
zsiliprendszerű bejárat (double entry)
bejárat elé örökzöldek ültetése mindez akadályozza a légcserét, ezért fontos a „szolár-macska” alkalmazása
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
NO-TECH bio-szolár fűtés
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
