Režimi funkcionisanja pasivne solarne kuće

Prilikom projektovanja solarne kuće cilj je bio da se ostvare što stabilniji mikroklimatski uslovi u kući bez obzira na temperature izvan kuće.

Dvostruka ljuska od koje je objekat izgrađen omogućuje cirkulaciju vazduha kroz kameni akumulator toplote I vraćanje istog kroz centralnu vazdušnu komoru u unutrašnjosti objekta što omogućuje zimi grejanje, a leti hlađenje u objektu.

Režim zima – dan

Kada postoji sunčevo zračenje, svetlosna energija kroz staklenu površinu ulazi u objekat, zagreva vazduh koji se kao lakši diže prema vrhu objekta, gde ga ventilator kroz gornje sabirne komore potiskuju između ferocementnih ljusaka objekta u donji tehnološki nivo gde prolazi kroz kameni toplotni akumulator I tako ga zagreva. Sav taj vazduh se sabira u centralnoj vazdušnoj komori kroz čiji izlaz dolazi ponovo u proctor dnevnog boravka. Na taj način centralnom unutrašnjom cirkulacijom vazduha toplota nastala sunčevim zračenjem se skladišti u kameni toplotni akumulator.

Istovremeno automatika uključuje vodenu pumpu koja potiskuje vodu iz bazena u nižu horizontalnu cev kolektora, puni solarni kolektor, voda se zagreva, pa se iz gornje horizontalne cevi odvodi u izmenjivač voda – vazduh koji je montiran u otvor između centralne vazdušne komore I prostora dnevnog boravka, nalazi se dakle na putu centralne unutrašnje cirkulacije vazduha, pa tako predaje deo toplote vazduhu.

Daljim prolaskom vode kroz cevni izmenjivač ugrađen u podu kamenog akumulatora toplote, deo toplote predaje akumulatoru, pa se nakon toga voda vraća zagrevajući I njega.

Na taj način se ostvaruje ujednačenje temperature vode I vazduha, a to onemogućuje stvaranje prevelike relativne vlage u objektu.

Kada prestane sunčevo zračenje diferencijalni thermostat isključuje vodenu pumpu, nakon čega se sva voda iz kolektora vraća u bazen, što zimi onemogućuje zamrzavanje kolektora (tako su konstruisani padovi cevi).

U period kada sunca nema dovoljno, na raspolaganju je kamin u centralnom delu kuće čijim se loženjem zagreva vazduh koji cirkuliše oko ložišta I uključuje se u centralni tok cirkulacije vazduha.

Ne treba strahovati od pregrevanja prostora jer se sav višak toplote akumulira u kamenom akumulatoru toplote.

Pored toga, ugrađuje se I toplotna pumpa koja će toplotu vode iz bunara (+10°C) prenosi u drugi izmenjivač koji je smešten iznad prvog, dakle, takođe na putu centralne cirkulacije vazduha pa se ostvaruje isti efekat – zagreva se vazduh unutar objekta, a višak toplote se akumulira u kamenom spremniku.

Saniratna topla voda za potrebe kuće zagreva se većinskim delom korišćenjem energije sunca (cca 85% potrebne energije). Oko 10% sučevog kolektora je organizovano kao zasebna celina. Cevi kolektora konstantno napunjene tečnošću koja ne mrzne do -50°C. Kada ima sunčevog zračenja automatika uključuje cirkularnu pumpu koja gura zagrejanu tečnost u 500 litarski izmenjivač gde zagreva sanitarnu vodu. Samo u slučaju da sunčeva energija ne može da zagreje vodu na zadanu

temperature ona se dogreva električnim grejačem (do 15% energije potrebne za zagrevanje sanitarne vode).

Režim zima – noć

Noću topla akumulirana energija u kamenom akumulatoru toplote koji se nalazi ispod dnevnog boravka po principu podnog grejanja održava toplotu u dnevnom boravku, a centralnom cirkulacijom vazduha koju sada stvara drugi ventilator, greju se spavaće sobe I nadoknađuju se gubici toplote iz objekta preuzimanjem toplote iz akumulatora toplote.

Režim leto – dan

Velika staklena površina kuće leti može dovesto do toga da previše sunčeve energije uđe u kuću I iz tog razloga se ta energija značajno reducira tako što se početkom proleća postavi polutrasnparentni zastor na za to predviđeno mesto sa spoljašnje strane stakla.

Toplota koja uđe u kuću odvodi se centralnim cirkulisanjem vazduha u akumulator toplote pa se temperature vazduha u kući održava na zadanom nivou.

Ukoliko je potrebno automatika propušta bunarsku vodu kroz prvi centralni izmenjivač I tako hladi vazduh u kući.

U toku leta sanitarna topla voda se zagreva isključivo sunčevom energijom.

Režim leto – noć

kada temperature spoljašnjeg vazduha tokom noći padne ispod 20°C, aktivira se treći ventilator koji ubacuje spoljašnji vazduh kroz akumulator toplote, vazduh izlazi iz objekta kroz otvorene prozore I dimnjak I hladi akumulator toplote.

Procesorski se upravlja radom svih izvršnih jedinica: ventilator, vodena pumpa, toplotna pumpa, otvaranje I zatvaranje prozora I elektromagnetnih vodenih slavina.

TIPOVI PASIVNIH SOLARNIH KUĆA

Kao što smo prethodno rekli, pasivna tehnika označava da nije potrebno ulaganje električne energije, a procesi se zasnivaju na spontanim prirodnim procesima. To upravo znači da je ova tehnologija 100% ekološka I usavršavana od prvih ljudskih naselja pa do danas.

U kombinaciji sa modernism zaprivanjem, izolacijama I materijalima predstavljena pasivna solarna tehnika daje savršene rezultate, a ako se dopuni aktivnim solarnim tehnikama dobija se autonomni system što pretstavlja idealno rešenje za kuće daleko od naselja I infrastructure.

Pasivne solarne kuće prema načinu na koji se vrši grejanje I hlađenje, tj. izmena energije možemo podeliti u nekoliko grupa:

- zagrevanje I hlađenje uz pomoć solarnih kolektora

- staklena veranda- staklena veranda I podno skladište- solarni toranj- prozori sa upravnim krilima- vodeni zid

kao I mnogi drugi.

Vodeni zid:

U svetu se pokušava da se umest Trombovog zida koristi transparentni vodeni zid pod nazivom transvol. U toku dana voda celom zapreminom apsorbuje sunčevo zračenje, dok u toku noći zračenje predaje unutrašnjosti kuće.

Sistem vodenog zida zaslužuje mnogo veće priznanje nego što da je do sada dobio I to iz nekoliko razloga:

Prvo, oni mogu biti veoma ekonomični naročito što se takve jedinice mogu instalirati I u novim, a I u starim objektima, sa starim tehnikama gradnje. Drugo, efikasni su I za grejanje I za hlađenje, pogotovo u područjima sa niskim noćnim temperaturama. Treći, vodeni zidovi mogu biti vrlo atraktivno naglašeni, a ujedno mogu biti I praktično nevidljivi, u zavisnosti od potreba korisnika. Četvrto, voda je efikasniji medijum za skladištenje toplote nego drugi češće upotrebljavani izvori termalne mase. Zbog toga, vodeni zidovi zauzimaju manje prostora u odnosu na druge sisteme za skladištenje toplote. Ovo omogućava I da se otvori vizura ka spoljašnjosti, a ne da se stvara klaustrofobična sredina, što je moguće upotrebom klasičnih zidanih zidova, pa I Trombovog zida koji potpuno zatvaraju južnu orijentaciju. Dobro zračenje temperature I dobar kvalitet upravljanja tom temperaturom čine kuće sa vodenim zidovima veoma komfornim za život.

Izgradnja vodenog zida

Izgradnja vodenog zida može biti izuzetno jednostavan poduhvat. Kao prvo kuća bi trebalo da bude rađena na osnovama dobrog pasivnog solarnog dizajna. Najočigledniji od tih uslova jeste orijentacija: dominantni zid treba da bude okrenut ka jugu, kao I većina prozora, dok je manji broj okrenut ka severu, a podjednako treba prozorima biti popunjena I istočna I zapadna strana. Pored toga neizbežna je I odlična

izolacija, mogućnost dobrog zasenčenja leti, mogućnost prirodnog protoka vazduha I dr…

Da bi se shvatilo koliko vodenih skladišta je potrebno prvo je potrebno proračunati zahteve za zastakljenjem. Količina Južnih otvora neophodna za grejanje pasivnih solarnih kuća procenjuje se na osnovu klimatskih uslova, raspoloživog osunčanja, ali I od oblikovanja objekta.

Konfiguracija I postavljanje vodenih skladišta može se prilagoditi tako da odgovara širokom spektru slučajeva I funkcija. Najpovoljnije za njihov rad jeste postavljanje direktno na južnoj strani gde apsorbuju najveću količinu sunčeve energije. Sa druge strane najbolje je zbog hlađenja vodenog zida postavljanje na mestu sa dobtrim provetravanjem.

Vodeni zidovi mogu biti od bubnjeva, plastičnih stubova, cevi od faberglasa, stakla…, a mogu se raditi I od čeličnih rezervoara za vodu.

Staklena veranda

Korišćenje staklene verande kao sastanog dela stambenog objeka poznato je od davnina. Staklena veranda kao nezaobilazan deo solarne arhitekture postavlja se na južnu stranu zgrade. Pomoću nje se vrši zahvat direktnog I difuznog sunčevog zračenja. Pasivan zahvat sunčevog zračenja pomoću staklene verande I Trombovog zida prikazan je na slici.

Pasivna solarna kuća je mnogo više od niskoenergetske kuće I kao cvet se zimi danju otvara podizanjem pokretnih termalnih zastora prema Suncu, pa tako sunčevo zračenje ulazi u staklenu verandu (preko duplog stakla) I pada na tamno obojene Trombove zidove (nearmirani betonski zid debljine 25cm). Tako zidovi zagrevaju vazduh sa spoljašnje strane u stakleniku, pa se ovaj zagrejani vazduh podiže uvis odakle se pomoću ventilator prebacuje u skladište toplotne energije ispod poda (koje može biti od kamena, betona, šupljih betonskih blokova ili pune opeke) u prostorijama za dnevni boravak I odatle se ohlađeni vazduh vraća u staklenik I tako čini nesmetanu cirkulaciju vazduha. Osim toga, može se vršiti I razmena toplog I hladnog vazduha između staklene verande I dnevnog boravka I bez podnog skladišta energije I to tako što topao vazduh ulazi u dnevni boravak kroz projektovane otvore u gornjem delu Trombovog zida, a samim tim potiskuje hladni vazduh iz dnevnog boravka koji kroz donje otvore na zidu nesmetano cirkuliše I ulazi u proctor staklene verande gde se ponovo greje. Na taj način formira se kružno strujenje vazduha I razmena toplotne energije među prostorijama.

Skladište betonskih blokova ispod poda je jedan od ključnih elemenata ovakve samogrejane solarne kuće. Ono ne samo da skladišti toplotu za noć ili za dane kada je priliv sunčeve energije manji nego čini osnovni I jedini elemenat podnog grejanja. Skladište je naime dobro termički izolovano sa svih strana izuzev prema podu. Zagreva se do maksimalne temperature od 25°C I zahvaljujući svojoj masi od nekoliko desetina tona predstavlja izuzetno dobar termostabilizator temperature koji obezbeđuje višednevno izravnjavanje potrošnje I proizvodnje energije.

Na slici iznad, dat je način kako da se kuća HLADI leti. Konvektivno stujanje vazduha iz unutrašnjosti stana, biva povučeno van stvaranjem vrele zone verande. Gornji ventilacioni otvori su zatvoreni, kroz donje izlazi vazduh povučen strujanjem iz vrele zone.

Pozicioniranje objekta u pravcu istok – zapad omogućava maksimalno prikupljanje solarne energije kroz verandu I termo – akumulaciuoni zid podignut na južnoj fasadi. Energetski nezavisan stambeni objekat sa staklenom verandom omogućuje prema istraživanju I do 51% toplotne energije za grejanje (u sistemu sa

20cm debelim termo – akumulacionim zidom). Kako dostignuti energetski nivo ne zadovoljava uslove komfora, neophodno je da se omogući I dodatni način grejanja. Usmeravanjem energetskih tokova u samom objektu (korišćenjem dostupne toplote od sunca u severnim prostorijama) znatno veći procenat može biti ostvaren u korist nezavisnosti objekta od dodatnih izvora energije.