Instalacja solarna z pomocą dla spełnienia Warunków Technicznych

Wprowadzone 1 stycznia 2017 r. Warunki Techniczne WT 2017 dla projektowanych budynków, wprowadzają m.in. określone standardy dla izolacyjności przegród oraz dopuszczalny poziom zużycia energii pierwotnej EPMAX. Ostatni z warunków jest kluczowym dla doboru odpowiednio efektywnego systemu ogrzewania, chłodzenia i wentylacji budynku oraz podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Zużycie energii pierwotnej dla tych potrzeb nie może przekraczać w przeliczeniu na powierzchnię użytkową domu jednorodzinnego 95 kWh/m²rok. Według wcześniejszych warunków WT 2014 było to 120 kWh/m²rok, a z kolei w przyszłości według warunków WT 2021 będzie to tylko 70 kWh/m²rok.

Instalacja solarna z pomocą dla spełnienia Warunków Technicznych WT 2017 w nowych domach jednorodzinnych.



Jak zmniejszać zużycie energii w domu?
Warunki techniczne WT 2017 określają maksymalny poziom zużycia energii pierwotnej EP, która wiąże się bezpośrednio z obciążeniem środowiska naturalnego – wydobyciem, a także transportem i przetworzeniem paliw kopalnych. Bezpośrednim ograniczeniem zużycia energii pierwotnej EP jest ograniczanie zużycia paliw, ale także korzystanie z energii odnawialnej. Szczególnie energia słoneczna wykorzystywana do wytwarzania ciepła przez instalację solarną cechuje się wyjątkową efektywnością energetyczną. Tzw. nakład energii pierwotnej dla pracy instalacji solarnej jest „zerowy” zgodnie z Warunkami Technicznymi WT 2017. Wynika to z minimalnego zużycia energii elektrycznej przez pompę w obiegu solarnym (20-30 W). Stanowi ona w stosunku do wytwarzanego ciepła około 0,5%.


 
Energia pierwotna, końcowa i użytkowa
Energia pierwotna EP to energia nieodnawialna jaką trzeba zużyć do wytworzenia energii docierającej do budynku. Największych nakładów wymaga pod tym względem energia elektryczna. Współczynnik nakładu 3,0 oznacza, że aby dostarczyć do budynku 1 kWh energii końcowej, należy zużyć 3 kWh energii pierwotnej (zwykle w elektrowni węglowej). Najniższym zużyciem nieodnawialnej energii pierwotnej cechują się urządzenia korzystające z energii odnawialnej, szczególnie kolektory słoneczne.



Pompy ciepła korzystają do prawda z energochłonnej energii elektrycznej, ale wykorzystują ją z wysoką efektywnością COP rzędu nawet 4-5 (4-5 kWh ciepła z 1 kWh energii elektrycznej). Dlatego zastosowanie pomp ciepła obniża potrzeby energii końcowej EK. Daje to możliwość obniżenia poboru energii pierwotnej EP i pozwala spełnić wymagania warunków WT 2017 (< 95 kWh/m²rok). Niższe potrzeby energii pierwotnej EP wynikają także z niższych potrzeb energii użytkowej EU. Aby obniżyć potrzeby energii użytkowej EU, należy zadać o jak najwyższy standard izolacji cieplnej budynku i zastosowanie wentylacji mechanicznej  z odzyskiem ciepła. Także praca instalacji solarnej ogranicza bezpośrednio zużycie energii użytkowej EU dla potrzeb podgrzewania wody użytkowej. Tym samym wprost redukuje zapotrzebowanie na energię pierwotną EP. Ostatecznie najważniejsze jest zachowanie warunków zużycia nie więcej niż 95 kWh/m²rok energii pierwotnej EP.

W jaki sposób spełnić wymagania warunków WT 2017 dzięki instalacji solarnej?
Zastosowanie nawet wysokoefektywnego gazowego kotła kondensacyjnego może być niewystarczające dla osiągnięcia dopuszczalnego zużycia energii pierwotnej (WT 2017:  EPMAX = 95 kWh/m²rok). Skutecznym sposobem obniżenia tego zużycia będzie zastosowanie instalacji solarnej, nawet w podstawowym standardzie – podgrzewania ciepłej wody użytkowej CWU.



Jaka instalacja solarna dla domu jednorodzinnego?
Instalację solarną można wykorzystać zarówno standardowo do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, jak również do wspomagania centralnego ogrzewania. Standardowa instalacja solarna przeznaczona dla podgrzewania wody jest zwykle złożona z 3-4 kolektorów płaskich i podgrzewacza wody użytkowej o pojemności 250 do 400 litrów.
Dobór instalacji solarnej dla podgrzewania wody użytkowej jest stosunkowo łatwym zadaniem i najczęściej opartym o metodę wskaźnikową. Jeżeli dzienne zużycie ciepłej wody przez 1 osobę wynosi 60 dm³ (przeciętna wartość w domach 1-rodzinnych), to można przyjąć dobór 1 m² powierzchni czynnej (apertury) na jedną osobę. Można tak samo skorzystać ze wskaźnika 1,5 m² powierzchni apertury kolektora na każde 100 litrów zużywanej ciepłej wody o temperaturze 45^oC. Pojemność podgrzewacza powinna wynosić ok. 50 litrów na każdy 1 m² powierzchni apertury.





Jakie kolektory słoneczne dla domu jednorodzinnego?
Biorąc pod uwagę  kryteria techniczne i ekonomiczne zwykle uzasadnione jest zastosowanie kolektorów płaskich. Ich cena jednostkowa (zł/m² powierzchni czynnej, apertury) jest przeciętnie od 3 do 5 razy niższa w porównaniu do wysokoefektywnych kolektorów próżniowych (zbudowanych z 1-ściennych rur próżniowych). Dostępne w niższych cenach kolektory próżniowe zbudowane z rur 2-ściennych, uzyskują wyraźnie niższą sprawność w standardowym zakresie pracy instalacji solarnej. Wynika to konstrukcji podwójnych rur szklanych ograniczających dostęp promieniowania słonecznego do absorbera, a także niskiej skuteczności odbioru ciepła.



Kiedy kolektory próżniowe?
Wysokoefektywne kolektory próżniowe mogą zapewniać wyższe niż kolektory płaskie uzyski ciepła.  Należy się jednak liczyć z wyraźnie wyższymi kosztami inwestycyjnymi. Są także sytuacje, gdy zastosowanie kolektorów próżniowych może być jednym rozwiązaniem w danym budynku. Jedną z takich sytuacji jest zabudowa kolektorów próżniowych na południowej elewacji domu. Jeśli połacie dachu skierowane są niekorzystnie, to może być to jedyne wyjście. Niektóre z wysokoefektywnych kolektorów próżniowych pozwalają na montaż pionowy na elewacji. Poszczególne rury próżniowe można obrócić, tym samym korygując niekorzystne nachylenie absorberów.