vyhľadávanie
Dnes je 4.3.

Rodinný dom, ktorý čerpá energiu zo slnka

Aktualizováno: 28. 11. 2023

Bývať v dome, ktorého bežná prevádzka, teda vykurovanie, chladenie a vetranie, sa sčasti či úplne zaobíde bez energetickej prípojky, priťahuje snáď každého. Avšak návrh a realizáciu takého domu súčasná slovenská stavebná fyzika nevie uchopiť, pretože počíta len s teplotami vzduchu. Keď ale začneme pracovať so slnečným žiarením, priamym aj rozptýleným, ocitneme sa bližšie k pravde, ktorá otvára nové možnosti.

Slnko je výdatným zdrojom energie, ktorý má zásadný vplyv aj na energetiku budov. Avšak oficiálne teplovzdušné stavebné výpočty jeho žiarenia väčšinou ignorujú.

Slnko je výdatným zdrojom energie, ktorý má zásadný vplyv na celú našu planétu vrátane energetiky budov. Avšak oficiálne teplovzdušné stavebné výpočty slnečné žiarenie takmer ignorujú. Výnimkou sú snáď len zimné slnečné tepelné zisky oknami, ktorých správne započítanie zníži prehnané zimné tepelné straty budov. V lete naopak oficiálna tepelná technika budov zlyháva, keď prehliada letné prehrievanie budov. Priblížime si to na príklade bežného rodinného domu.

Testovací dom

Jedná sa o jednoduchý poschodový rodinný dom v tvaru hranolu v rozmeroch 10 × 10 metrov a výške sedem metrov s plochou strechou. Každá zo štyroch stien domu má plochu 70 m², strecha má plochu 100 m², takže celková plocha domu, ktorá susedí s atmosférou, je 380 m².

Slnečná architektúra zahŕňa prácu s orientáciou domov, s farbami striech a fasád, s tieniacimi predmetmi na oknách aj fasádach či s okolím domu.
Slnečná architektúra zahŕňa prácu s orientáciou domov, s farbami striech a fasád, s tieniacimi predmetmi na oknách aj fasádach či s okolím domu.

Sálavé zdroje tepla

Ide o to, že na budovu nepôsobí iba vonkajší vzduch so svojou teplotou, ale najmä slnečné žiarenie, ktoré má teplotu 5 500 °C a v pozemských podmienkach intenzitu až 1100 W/m². Toto žiarenie zahŕňa priamu zložku a ďalej tzv. všesmerovú rozptýlenú zložku s intenzitou asi 100 W/m². Rozhodne nejde o zanedbateľnú energiu, čo ukazujú tab. 1 a tab. 2.

Vyskúšajte si vypočítať priemernú celodennú hodnotu energie dopadajúceho priameho slnečného žiarenia na rôzne sklonenú a orientovanú plochu Počas slnečného dňa v čase zimného slnovratu dopadne na steny a strechu uvedeného testovacieho domu až 850 kWh energie slnečného žiarenia. To pri priemernej aktuálnej cene elektriny 0,19 Eur/kWh predstavuje energiu za 161,50 Eur/deň.

Tabuľka 1: Energetický impakt domu. Situácia: Jasná obloha, 21. decembra

V deň letného slnovratu, ak je celý deň jasno, dopadne v našom podnebnom pásme na fasádne steny a strechu toho istého domu až 2002 kWh slnečnej žiarivej energie za jediný deň; v cene elektriny to predstavuje položku za 380 Eur.

Tab. 3 zhŕňa slnečný impakt počas letného a zimného jasného dňa a celkový prestup tepla pre popisovaný dom v prevedení „úsporný dom” a „nehospodárny dom” v zmysle normovej terminológie.

Vidíme, že keby sme sa naučili so slnečným žiarením, ktoré dopadá na dom, pracovať, vykurovaciu sústavu v dome by sme zapli len výnimočne alebo vôbec. Toto tvrdenie platí aj bez ohľadu na to, že zďaleka nie každý deň v roku ponúka jasnú oblohu.

Zeleň, či už na streche, alebo v okolí domu, pozvoľna odparuje vodné zrážky a tým ochladzuje svoje okolie vrátane stavieb.
Zeleň, či už na streche, alebo v okolí domu, pozvoľna odparuje vodné zrážky a tým ochladzuje svoje okolie vrátane stavieb.

Zimná a letná realita

Zatiaľ, čo pri plnom využití energie slnečného žiarenia by sa dom v zime takmer či úplne obišiel bez vykurovania, v lete sa naopak v lavíne slnečného žiarenia často prehrieva oveľa viac, než napovedá teplota vonkajšieho vzduchu. Priblížme si toto tvrdenie na už uvedenom testovacom dome, ktorý zasadíme do klimatických podmienok z roku 2016 tak, ako ich definuje referenčný klimatický rok pre lokalitu Hradec Králové.

Testovací dom

Čo sa týka stratového prestupu tepla z nášho modelového bungalovu von, ktorý by mala vyvážiť vykurovacia sústava, je možné konštatovať:

1) V decembri je tepelná strata domu prestupom 2764 kWh/mesiac (asi za 525 Eur/mesiac).

2) V júni je tepelná strata domu prestupom 263 kWh/mesiac (asi za 50 Eur/mesiac).

Tá istá budova je ale súčasne exponovaná slnečnému žiareniu v celkovej energii od 1958 kWh/mesiac (pre najmenej vhodnú orientáciu voči svetovým stranám) do 2002 kWh/mesiac (pre najlepšiu orientáciu voči svetovým stranám). A k tomu navyše inkasuje ešte rozptýlenú zložku slnečného žiarenia o veľkosti asi 38 kWh/mesiac.

Dodajme, že december je jediný mesiac v tomto referenčnom roku, ktorého sálavý impakt na uvedenú budovu je nižší, než je tepelná strata domu prestupom.

Tabuľka 2: Energetický impakt domu. Situácia: Jasná obloha, 21. júna

Slnečná architektúra

So slnečným žiarením, či už v priamej, alebo rozptýlenej podobe, sa oplatí pracovať už len pre jeho výnimočnú energetickú výdatnosť. A bez ohľadu na to, že je to výrazne zložitejšie ako „práca so vzduchom”, ktorá sa viac či menej míňa s podstatou veci.

Táto téma je na samostatnú sériu článkov, z ktorých niektoré boli už predtým publikované v tomto časopise a ďalšie budú nasledovať. Zhrňme si túto problematiku do niekoľkých hlavných bodov, ktoré pripomínajú južanskú architektúru:

  • Práca s orientáciou domov
  • Práca s farbami striech a fasád
  • Práca s tieniacimi predmetmi na oknách aj fasádach
  • Práca s okolím domu (vegetácia a opadavé listnaté stromy, ktoré v lete tienia a v zime zásobujú dom slnečným žiarením)
Pre mestá sú typické tmavé plochy striech a dlažieb, ktoré pohlcujú teplo vo forme slnečného žiarenia, čím vzniká efekt tepelných ostrovov. Biele strechy žiarenie naopak odrážajú späť k oblohe a ochladzujú tak okolité prostredie.
Pre mestá sú typické tmavé plochy striech a dlažieb, ktoré pohlcujú teplo vo forme slnečného žiarenia, čím vzniká efekt tepelných ostrovov. Biele strechy žiarenie naopak odrážajú späť k oblohe a ochladzujú tak okolité prostredie.

Na záver

Článok hovorí, že cieľom architekta a projektanta vo veciach tepelnej ochrany budov by nemala byť len práca s teplotami vzduchu. Ak má projekt reflektovať realitu a riešiť skutočnú tepelnú ochranu budov, musí pracovať hlavne so žiarením, najmä slnečným. To je totiž primárnym a nie iba odvodeným (tak ako vzduch) zdrojom energie na Zemi. V opačnom prípade projekt neponúka ani skutočné úspory energie, ani k nim nedáva návod. Práca so sálavými a žiarivými dejmi v ovzduší, menovite so slnečným žiarením, je navyše zaujímavá a otvára nové možnosti práce s energiou.

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: Shutterstock
reklama

Nové

Tepelné čerpadlá pohľadom dodávateľov

Tepelné čerpadlá pohľadom dodávateľov

Zverejnené 2.3. O alternatívnych zdrojoch vykurovania a najmä o tepelných čerpadlách toho bolo na našom webe napísaného už mnoho. Ako to ale vyzerá s aktuálnym dopytom a vývojom v oblasti predaja tepelných čerpadiel a aké sú v tomto ohľade možnosti? Na tieto otázky… ísť na článok

Garážová brána LOMAX. Reportáž z montáže

Garážová brána LOMAX. Reportáž z montáže

Zverejnené 27.2. Už pred rokom sa manželský pár rozhodol vymeniť starú garážovú bránu za novú. Na situáciu sa postupne prišli pozrieť traja obchodní zástupcovia od rôznych výrobcov garážových brán. Dvaja povedali, že výmena nepôjde, vysvetlili prečo a manželia… ísť na článok

Rekonštrukcia s materiálmi Ytong a Silka. Riešenie na mieru pri malých a veľkých projektoch

Rekonštrukcia s materiálmi Ytong a Silka. Riešenie na mieru pri malých a veľkých projektoch

Zverejnené 26.2. Rekonštrukcie hrajú čoraz významnejšiu úlohu v bytovej aj nebytovej výstavbe. Rekonštruujú sa rodinné aj bytové domy, zastarané objekty sa modernizujú, existujúce budovy dostávajú nový účel. Spoločnosť Xella má riešenie pre všetky veľké aj malé… ísť na článok

reklama