Zdroje energie

Zdroje energie

 

Výše provozních nákladů je odvislá od množství a ceny energií spotřebovaných  na topení, ohřev teplé vody, provoz technologií a domácích spotřebičů. Důležité je i hospodárné chování uživatel domu.Celková spotřeba energie je ovlivněna celou řadou faktorů, které je třeba pomocí metody PHPP posoudit již na počátku projektu a navrhnout dům s tak malými tepelnými ztrátami, že na volbě základního zdroje tepla záleží o dost méně než u běžné výstavby.

 

V domech se sníženou potřebou tepla je vhodné používat zdroje v tomto pořadí:

  • obnovitelné zdroje energie – biomasa, bioplyn, solární energie, inovativní technologie
  • efektivně využívané neobnovitelené zdroje – malá tepelná čerpadla, kombinace obnovitelných a neobnovitelných zdrojů
  • neobnovitelné zdroje v zařízeních pracujících s vysokou účinností  a kvalití regulací – elektřina, plyn

Často kladenou otázkou je, jaký zdroj tepla použít, jaký je nejlepší a  nejlevnější. Ceny primárních zdrojů energie jsou  v současné době velmi nestabilní, mají rostoucí trend a navíc u pasivních domů, jako jedno z kriterií, je maximální roční potřeba primární energie limitována hodnotou 120 kWh/m2. V tomto ohledu je výhodnější použití obnovitelných zdrojů energie, které jsou šetrné k přírodě a nepodléhají cenovým výkyvům.

 

Když ušetřit tak pořádně.

 

U běžných domů tvoří náklady na vytápění většinu – průměrně 60% veškerých nákladů, ostatní náklady jako teplá voda, osvětlení a spotřebiče pak 40 %.

U pasivních  domů je, oproti běžným domům, značně snížena potřeba tepla na vytápění.

Jsou-li použity stejné spotřebiče a zdroj ohřevu teplé vody, náklady na vytápění tvoří 20% (při využití řízeného větrání s rekuperací tepla) a většinu 80 % tvoří ostatní náklady.

Jak je vidět,vzniká zde velký prostor pro úspory. Při celkové nízké spotřebě energie se již vyplatí využívat alternativní zdroje, jako solární a geotermální energii, biomasu a jiné, které šetří nejen přírodu, ale také naše peníze. Například použitím solárních kolektorů lze ušetřit až 70 % nákladů na ohřev teplé užitkové vody.

Složitá zařízení v pasivním domě nemají šanci. Nejdůležitější je správné dimenzování systému na daný objekt a jeho navrhované využití. V každém případě se zdroje tepla na vytápění dimenzují na malé tepelné ztráty, případně společný ohřev teplé vody. U objektů do 150 m2 obytné plochy se jedná o výkony 2 až 5 kW.

Jelikož se jedná o velmi malou potřebu energie, i zdroje o nejmenším výkonu mohou být pro daný účel příliš velké na to, aby pracovaly po celý rok v optimálním režimu. Vhodná je kombinace zdrojů, které se ve špičce doplňují a jejich efektivita se lépe využije.

Vhodné kombinace zdrojů sice znamenají vyšší pořizovací náklady, ale následné provozní náklady mohou být v některých případech výrazně nižší. U některých zdrojů levné energie je kombinace s jinými zdroji přímo nevyhnutelná. Zpravidla kombinujeme zdroj s nízkými provozními náklady, který ale nelze využívat stále (sluneční energie) s dražším zdrojem, který je k dispozici stále. Vhodná kombinace umožní optimálně využít dobré vlastnosti každého systému a eliminovat jeho nevýhody.

Řízené větrání s rekuperací tepla je pro dosažení pasivního standardu nezbytné. Přes rekuperační výměník větrací jednotky se využívá tepla již použitého vnitřního vzduchu, který odvádíme z pobytového prostoru ven, pro ohřátí čerstvého vzduchu, přiváděného zvenčí. Tato metoda větrání zajišťuje optimální využití vytvořeného a již zaplaceného tepla s účinností až 90 % a s benefitem hygienického větrání bez prachu, alergenů a emisí venkovního hluku. V letním období naopak můžeme rekuperační jednotky, v kombinaci se zemním kolektorem, využít k ochlazování pobytového prostoru.

Obnovitelné zdroje lokální produkce  ve spojení s vysoce energeticky úsporným domem je obzvlášť vhodné ekonomické i ekologické řešení. Jako zdroj lze použít například biomasu, pod kterou se rozumí kusové dřevo, dřevbí odpad jako je kůra, štěpka, piliny, sláma a také suché části rostlin pěstovaných k účelu spalování (topol, osika, vrba, šťovík, topinambur, konopí a pod). Spaluje se nejčastěji ve formě lisovaných briket, peletek, popřípadě v jiné vhodné podobě. Spalovací zařízení mají regulovatelný výkon, pracují s vysokou účinností a nízkou spotřebou paliva ( 1 kg pelet na …..kW výkonu).

Tepelná čerpadla o malých topných výkonech jsou u pasivních domů dostačující pro pokrytí veškeré potřeby energie na topení a ohřev teplé vody. Kompaktní jednotky velmi efektivně využívají spojení větrací jednotky a malého tepelného čerpadla, které odebírá teplo odpadní vzduch z rekuperačního výměníku. Vyrobené teplo lze použít jak pro vytápění, tak pro ohřev teplé vody.

Solární kolektory představují nejznámější a nejrozšířenější využití sluneční energie. Cenu solárních kolektorů vyvažují minimální provozní náklady. Vhodně doplňují systémy pro ohřev teplé vody, kde se navrhují pro pokrytí 60 až 70 % potřeby teplé vody.

Systémy pro vytápění jsou nákladnější a využívají se méně. Právě v zimě, kdy je potřeba tepla největší, je slunečných dnů nejméně. Předimenzování plochy solárního systému z důvodu využití pro vytápění nebývá vyváženo očekávaným efektem, zvyšuje se tím investice a prodlužuje návratnost. Navíc se přidává problém, kam s přebytečným teplem v létě.

Solárních kolektorů je více druhů lišících se navzájem tvarem, uložením absorbéru, použitou absorpční vrstvou a tím pádem i účinností. Solární zisky jsou ale závislé i od volby a navržení kvalitního zásobníku tepla. Zejména vhodné teplotní rozvrstvení jeho objemu má vliv na účinnost kolektorů a na schopnost pokrýt nepravidelným solárním ziskem nepravidelnou potřebu tepla.

Fotovoltaické články mohou, při ideální instalaci (jižní natočení, žádné zastínění) a v závislosti na velikosti ploch, pokrýt značnou část potřeby elektřiny domu, nebo vytvářet i přebytky, dodávané do sítě. Velkou výhodou je i možnost fasádní instalace panelů.

Masivnímu využití fotovoltaiky zatím brání velké počáteční náklady na jednotku výkonu. Do budoucna lze, v souvislosti se zaváděním nových technlogií a používáním materiálu na nové bázi, předpokládat snížení jejich ceny a zvětšování objemu výroby.

 

Solární chlazení využívá letních přebytků tepla solárních systémů a tím zvyšuje jejich efektivitu a současně zkracuje návratnost investice. Jedná se o kombinovanou solární soustavu pro výrobu tepla a chladu.

Kogenerace jako kombinovaná výroba elektřiny a tepla dosahuje v současné době účinnosti kolem 85 % . Teplo při výrobě elektřiny lze efektivně využít pro vytápění, ohřev teplé vody a protože se elektrická i tepelná energie využívají lokálně, eliminují se i ztráty  při transportu.

Palivem pro kogeneraci může být zemní plyn, bioplyn, ale také biomasa.

Zásobníky tepla s úspěchem řeší problém nepravidelných vstupů a nepravidelných odběrů tepla pro vytápění a přípravu teplé vody. Během teplého období se nabíjejí, v další fázi se teplo skladuje a následně v zimním období se akumulátory vybíjejí. Pro dlouhobé udržení teploty je možné použít správně konstruovanou nádrž s kapalnou akumulační látkou, ale mohou být použity i akumulátory na bázi chemické absorpce.

Jako zásobníky  tepla se používají i některé konstrukční prvky (betonové základové desky, betonové stropy) u nichž lze systému rozvodů využít k aktivaci betonového jádra. V zimě těmito rozvody proudí ohřáté medium z tepelných čerpadel a vytváří tak efektivní systém topení, v létě při vysokých teplotách se chladným mediem vnitřní teplota snižuje. Teplo i chlad se z betonových konstrukcí uvolňují postupně a rovnoměrně.

Rekuperace tepla z odpadní vody řeší využití tepla, které bez užitku odchází s odtékající  vodou, která je v podstatě jen o několik stupňů chladnější, než voda vycházející z baterie. Je až překvapující kolik, tepla ztrácíme například v domácnosti při umývání a sprchování.

V průmyslových provozech se využívají tam, kde se pracuje s velkým množstvím ohřáté vody.

Rozvody tepla a zásobování vodou

Neizolované nebo nedostatečně izolované rozvody tepla jsou zdrojem značných tepelných ztrát. Kromě nehospodárného provozu teplé vody může dojít i ke zhoršení její kvality při poklesu teploty na hodnoty příznivé pro množení bakterií.

Potřebná je i izolace rozvodů studené vody, aby  kondenzací  na vnějším plášti potrubí nedocházelo ke znehodnocení okolních konstrukcí a výskytu plísní.