Budovy a energie Obnovitelné zdroje energie

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Budovy a energie Obnovitelné zdroje energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Verze 2.17 Globální oteplování 1

2 Fakta Dochází k růstu globální teploty Teplota oceánů a koncentrace CO2 v atmosféře má souvislost Spalování fosilních paliv má vliv na koncentraci CO2 NASA Goddard Institute for Space Studies ( Solární energie 4 2

3 Nejbližší hvězda (150 mil km =1AU) Koule žhavých plynů Stáří 4,6 miliardy let Teplota na povrchu Slunce cca K =žlutá barva Teplota v jádru 1, K a hustota plazmy se zde pohybuje okolo kg.m -3. V tomto prostředí se vodík postupně a velmi pomalu mění na helium za uvolnění obrovského množství energie Slunce Slunce jako zdroj elektromagnetického záření Energie se šíří vakuem rychlostí světla Zemský povrch záření buď odráží, nebo ho absorbuje a transformuje do vyšších vlnových délek a opět emituje. 3

4 Elektromagnetické spektrum Působení slunce na Zemi (magnetosféru) Slunce ovlivňuje ostatní tělesa Sluneční soustavy gravitačně zářením v širokém spektru vlnových délek magnetickým polem proudem nabitých částic 4

5 Solární konstanta Na vnějším okraji zemské atmosféry na ploše kolmé kzáření je intenzita záření průměrně W/m 2, (solární konstanta I o ) Atmosférou projde jen část záření -v závislosti na vlnové délce záření. Přímé sluneční ozáření G b (W/m 2 ) Solární záření přímé záření na jednotku plochy bez rozptylu v atmosféře Intenzita záření velmi závislá na směru dopadu paprsků Difúzní sluneční ozáření G d (W/m 2 ) difúzní záření vzniká rozptylem o molekuly plynů ve vzduchu, částečky prachu, vodní páru při prostupu atmosférou Intenzita záření je stejná ve všech směrech zaclonění mraky (vodní pára, kouř,..) 5

6 Solární energie Roční úhrn globálního záření Průměrně 3800 MJ/m 2.rok Skutečné množství dopadající energie MJ/m 2 rok Atlas podnebí ČR Solární soustavy Soustavy pro využití solární energie Fototermické (fototermální) Fotoelektrické (fotovoltaické) Pasivní Aktivní Kapalinové Vzduchové 6

7 Fototermické soustavy 13 Architektura domů Pasivní využití solární energie Prosklené plochy orientované na jih Teplotní zónování Akumulační konstrukce Akumulační stěny Trombehostěna sálání Konvekce Zimní zahrada 7

8 Energetická fasáda Pasivní využití solární energie Vzduchový kolektor Zima-snížení tep. ztrát, využití pro vytápění Léto-snížení tepelné zátěže odvětrávání Dvojitá fasáda Sklo před stínícími prvky Ochrana proti hluku, odvod tepelné zátěže,.. Energetická střecha Pasivní využití solární energie Vzduchový kolektor v šikmé střeše Možné propojení s výměníkem tepla Transparentní tepelná izolace Izolační schopnost, propustnost slunečního záření, odolnost proti UV záření Sklo, plasty S orientovanými komůrkami, pěnové Přenos tepelné energie s časovým posunem (léto?) 8

9 Solární komín Podpora přirozeného větrání objektu Ohřev odváděného vzduchu způsobuje větší průtok větracího vzduchu Funguje pouze při působení slunečního záření Bilance celoročního provozu Kapalinová Aktivní solární soustava (hydronický)- hydronic -využití vody pro vytápění případně chlazení Vzduchová využití vzduchu pro přenos tepla 9

10 Schéma (kapalinové) solární soustavy 1. Solární kolektory 2. Solární jednotka 3. Pojistný ventil 4. Odvod kapaliny 5. Zásobník 6. Výměník tepla 7. Regulátor 8. Čidlo teploty, termostat 9. Odvzdušnění 10. Výměník tepla Základní dělení dle tvaru: Ploché (deskové) Trubkové (trubicové) Koncentrační Dělení dle média kapalinové vzduchové Dělení dle zasklení bez zasklení jednoduché vícevrstvé prizmatické Dělení podle umístění horizontální vertikální Kapalinové solární kolektory 10

11 Účinnost solárního kolektoru 11

12 Kapalinové solární kolektory Hlavní technické vlastnosti Selektivní povrch Kontakt absorbérus registrem Typ zasklení Výstupní teplota Průtok kolektorem Použití odrazných ploch 12