FOTOWOLTAIKA – JAKO ŹRÓDŁO ENERGII?

Darmowa i niewyczerpywalna energia

Co to właściwie jest fotowoltaika? Jest proces w którym produkowana jest energia elektryczna wykorzystując do tego promieniowanie słoneczne – czyli źródło, które jest darmowe i niewyczerpywalne. Słońce jest trzecim co do wielkości źródłem energii odnawialnej na świecie (po wodzie i wietrze). Nic dziwnego, że obecnie obserwuje się dynamiczny rozwój fotowoltaiki. Energię tą możemy wykorzystać do zasilania praktycznie każdego urządzenia w naszym gospodarstwie domowym a nawet do ładowania pojazdów elektrycznych. Instalację taką wykorzystała firma Wizard-Group w swojej inwestycji w Gnieźnie.

JAK DZIAŁA FOTOWOLTAIKA?

Należy zwrócić, że pozyskanie energii elektrycznej z słońca odbywa się etapami. Podstawowym elementem każdej instalacji są ogniwa fotowoltaiczne, które aby mogły wytwarzać większą ilość energii łączy się w moduły fotowoltaiczne. W ogniwach zachodzi zjawisko fotowoltaiczne, dzięki któremu energia ze słońca przekształcana jest prą stały. Ogniwa zbudowane są z materiału półprzewodnikowego (najczęściej krzemu), który przewodzi ładunek elektryczny w wyniku działania czynników zewnętrznych np. promieniowania słonecznego. Grupa modułów fotowoltaicznych, która zasila jeden falownik tworzy panel fotowoltaiczny. Panele te są zamontowane na konstrukcji wsporczej, która jednocześnie zapewnia stabilność układu.

Prąd, który powstał w modułach trafia do falownika, który jest odpowiedzialny za przekształcenie go na prąd zmienny, który odpowiada parametrom zgodnym z tymi co prąd płynący w domowych gniazdkach. Dodatkowo falownik dokonuje kontroli pracy instalacji fotowoltaicznej dopasowując parametry generowanego prądu do parametrów domowej sieci, a także ulega wyłączeniu w momencie wykrycia awarii.

W obwodzie systemu znajduje się również licznik dwukierunkowy, który dokonuje pomiarów przepływu prądu. Zlicza on energię wyprodukowaną przez instalację fotowoltaiczną oraz tą pobraną z sieci energetycznej. W przypadku nadmiaru wyprodukowanej przez nas energii jest ona przekazywana do sieci elektrycznej. Gdy natomiast nie uda nam się pokryć całkowicie naszego zapotrzebowania na energię z instalacji fotowoltaicznej – różnica jest wyrównywa energią pobraną z sieci.

Rodzaje ogniw fotowoltaicznych

• Ogniwa monokrystaliczne zbudowane są z krzemu o uporządkowanej strukturze pozbawionej licznych defektów. Charakteryzują się najwyższą efektywnością przetwarzania energii słonecznej w energię elektryczną – czyli tzw. sprawność. Sprawność tych modułów plasuje się na poziomie 17-20%. Co w praktyce oznacza, iż energia promieniowania słonecznego padająca na 1m² zostaje w 17% przekształcona na energię elektryczną.
• Ogniwa polikrystaliczne charakteryzują się mniej uporządkowaną strukturą krzemu oraz większą ilością skaz. Fakt ten przekłada się na sprawność modułów fotowoltaicznych sięgających 14-18%.
• Ogniwa amorficzne, w których krzem nie ma postaci kryształu, co powoduje wysoce chaotyczną strukturę z bardzo dużą liczbą wad. Przekłada się to na niską sprawność modułów, która wynosi zaledwie 9-14%.

W związku na wysoką sprawność, monokrystaliczne i polikrystaliczne panele są wykorzystywane w instalacjach budowanych na dachach domów lub w ogródkach. Pamiętać trzeba, że moduły monokrystaliczne są bardziej skomplikowane, a przez to droższe niż moduły zbudowane z polikryształów.

Mimo wyższej ceny monokrystalicznych paneli fotowoltaicznych mają przewagę pod kątem wydajności. W trudnych warunkach pogodowych takich jak słabsze nasłonecznienie czy wysokich temperaturach moduły monokrystaliczne poradzą sobie lepiej niż polikrystaliczne. Dodatkowo są odporne na mikropęknięcia i wyglądają estetyczniej z uwagi na swoją budowę.

BUDOWA PANELI FOTOWOLTAICZNYCH

Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne osiąga małą moc. Z tego względu, aby wytworzyć więcej energii, ogniwa łączy się w moduły. Ogniwa tworzące moduł laminuje się foliami EVA i PET, umieszcza pod szkłem hartowanym i osadza w ramce aluminiowej. Zapewnia to trwałość konstrukcji oraz ochronę przed uszkodzeniami. Kolejnym elementem tworzącym moduł jest puszka przyłączeniowa z kablami, które umożliwiają połączenie ze sobą kilku modułów. Tak złączone moduły tworzą panel fotowoltaiczny. Warunki pracy i montaż wszystkich paneli są określone przez konkretne parametry mechaniczne i elektryczne.

BUDOWA OGNIWA FOTOWOLTAICZNEGO

Ogniwo składa się z dwóch warstw półprzewodnika. Jedna z nich zbudowana jest z atomów posiadających większą liczbę elektronów na ostatniej z powłok i charakteryzuje się ładunkiem ujemnym (warstwa typu n). Druga złożona jest z atomów posiadających puste miejsca po elektronach tzw. dziury (warstwa typu p) i charakteryzuje się dodatnim ładunkiem elektrycznym. Na granicy tych dwóch warstw atomy z warstwy n oddają swoje dodatkowe elektrony atomom z warstwy typu p zapełniając ich dziury. W ten sposób powstaje złącze p-n składające się z atomów o obojętnym ładunku elektrycznym.

Pompa ciepła – urządzenie przyszłości?

Czyli ogrzewanie po nowemu

Pompa ciepła jest prawdopodobnie urządzeniem przyszłości. Mają uwolnić od rosnących cen energii elektrycznej, ale zapewniając zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową, zredukują koszty ogrzewania domu – gwarantując komfort użytkowania. Ogrzewanie pompą ciepła cały czas budzi obawy dotyczące wydajności i sposobu działania urządzenia.

Pompy ciepła to innowacyjne i nowoczesne urządzenia, których działanie opiera się na całkowicie odnawialnych źródłach energii pozyskiwanych z natury. Z definicji odnawialne źródła energii nigdy nie ulegną wyczerpaniu, zużyciu – zapewniają użytkownikom całoroczny potencjał energetyczny, który możemy wykorzystać do ogrzewania pomieszczeń, przygotowania wody użytkowej czy zasilania gniazdek elektrycznych.

Typy pomp ciepła dzielimy w zależności z jakiego środowiska termicznego urządzenie będzie pobierało energię termiczną. To właśnie rozróżnienie dolnego źródła ciepła od dolnego pozwala na określenie jaka pompa jest właściwa w realizowanej inwestycji.

JAK DZIAŁA POMPA CIEPŁA

Jak odbywa się ogrzewanie pomieszczeń budynku dzięki pompie ciepła? Oto schemat jej działania.

• Parownik to podstawowy element pompy ciepła. To właśnie tu dochodzi do odbioru ciepła z dolnego źródła i tu czynnik chłodniczy ulega procesowi odparowania. Dzieje się to dzięki bardzo niskiej temperaturze parowania czynnika termodynamicznego, który parując, pobiera ciepło zawarte w dolnym źródle (nawet jeśli jego temperatura nie jest wysoka).
• Odparowany czynnik roboczy trafia do sprężarki, gdzie w wyniku sprężania wzrasta jego ciśnienie i temperatura.
• Czynnik chłodniczy w tej postaci transportowany jest do skraplacza, który oddaje ciepło do czynnika grzewczego, czyli wody.
• Woda transportuje ciepło do zbiornika buforowego wody grzewczej, który zasila instalację centralnego ogrzewania oraz do zbiornika ciepłej wody użytkowej. W wyniku oddania ciepła w skraplaczu, czynnik ulega skropleniu i dalej wciąż pod dużym ciśnieniem przepływa przez zawór rozprężny.
• Przepływ przez zawór rozprężny powoduje bardzo gwałtowny spadek ciśnie, co skutkuje bardzo dużym spadkiem temperatury czynnika, który dzięki temu ponownie może powtórzyć cały obieg termodynamiczny po dostaniu się z powrotem do parownika.

DOLNE ŹRÓDŁO CIEPŁA

Dolne źródło ciepło to podstawa działania pompy. Do prawidłowego działania urządzenie potrzebuje źródło energii termicznej: powietrza, wód gruntowych lub gruntu. Do najpopularniejszych typów pomp ciepła należą pompy powietrzne i gruntowe, rzadko stosowane są wodne pompy ciepła.

GRUNTOWA POMPA CIEPŁA

Pompa tego rodzaju to prawidłowego działania potrzebuje energii termicznej zawartej w ziemi. Energia cieplna z gruntu pozyskiwana jest na dwa sposoby:

• dzięki wymiennikowi poziomemu czyli systemowi rur polietylenowych zakopanych na głębokości około 1.5 metra pod powierzchnią terenu
• dzięki wymiennikowi pionowemu czyli specjalistycznym odwiertom, w których są zainstalowane systemy kolektorów rur polietylenowych, gdzie przepływa glikol. Glikol jest świetnym transporterem ciepła – tłoczony dzięki pompie obiegowej transportuje energię termiczną i zwraca ją czynnikowi termodynamicznemu pracującemu w pompie ciepła przez parownik.

POWIETRZNA POMPA CIEPŁA

Pompa ciepła powietrze-powietrze to urządzenie, które energię cieplną czerpie z powietrza zewnętrznego. Jest to oczywiście najprostszy i najmniej kosztowny system dolnego źródła ciepła. Zaletą pomp ciepła jest brak dodatkowego osprzętu oraz brak ograniczeń co do wielkości działki oraz jej ukształtowania terenu i adaptacji krajobrazowej (występowanie krzewów i drzew). Pompa powietrzna występuje w dwóch wariantach:

• powietrze-woda – czyli taka, która ogrzewa wodę w rurach naszego CO (albo CWU)
• powietrze-powietrze – czyli taka, która grzeje powietrze za pomocą specjalnych nadmuchów czy nagrzewnic.

Pompa powietrze-woda jest klasycznym rodzajem tego urządzenia. O jej popularności decyduje cena i prostota montażu. Energia w tej pompie jest pobierana z powietrza, po czym zamieniania jest na ciepłą wodę, która trafia do grzejników lub podłogówki. Ze względu na funkcjonalność tego urządzenia możemy wyróżnić dwa rodzaje pompy ciepła powietrza-woda:

• Monoblok – obieg chłodniczy odbywa w jednostce zewnętrznej, która jest połączona z wewnętrzną częścią pompy za pomocą rur.
• Split – wariant,w którym czynnik chłodniczy znajduje się wewnątrz budynku

Wadą tych pomp jest przed wszystkim wyższy pobór energii elektrycznej, zmniejszona efektywność produkcji ciepła przy niskich temperaturach powietrza. Część pomp przestaje działać w temperaturze między -12^oC, -15^oC i niższych. Zewnętrzne pompy ciepła powietrze-woda generują hałas co może powodować konflikty z sąsiadami.

Pompa powietrze-powietrze – tu ogrzewamy budynek powietrzem, a nie ciepłą wodą. Ten rodzaj pompy ciepła można podłączyć do klasycznego CO lub CWU. Podgrzane powietrze jest rozprowadzane za pomocą specjalnych nadmuchów, nagrzewnic.

Zaletą tych pomp ciepła jest możliwość chłodzenia powietrza latem. Niestety ten rodzaj pompy ma solidne wady: wąskie spectrum zastosowania, ogrzewa tylko powietrzem, wymaga w każdym pomieszczeniu nadmuchu oraz ogrzewanie powietrza może je wysuszyć.

WODNA POMPA CIEPŁA

Podstawą funkcjonowania tego rodzaju pompy musi być wystarczająca ilość wody na działce. Pompa w zasadzie może czerpać ciepło z dwóch źródeł – ze studni, albo z powierzchniowych zbiorników (np. stawy).

Pompa ciepła oparta na wodzie ze studni jest bardzo ekonomiczna w działaniu. Zasada działania jest bajecznie prosta – woda jest pompowana i przepuszczana przez wymiennik ciepła, następnie schłodzona wraca z powrotem. Należy podkreślić, że nie może być to ta sama studnia. Konieczne jest zbudowanie studni czerpanej i chłonnej, które muszą być oddalone od siebie. Studnia powinna mieć wydajność przepływu minimum 2-2,5 l/min na 1 kW systemu.

Pompa ciepła oparta na powierzchniowym zbiorniku wodnym będzie najtańszym rozwiązaniem jeśli na działce jest staw lub tego typu zbiornik. Niestety do tego typu pompy potrzebny jest poważny zbiornik wody najlepiej zasilany rzeką lub większy staw, jezioro.

WSPÓŁCZYNNIK WYDAJNOŚCI CIEPŁA

Przy wyborze typu pompy ciepła natniemy się na pojęcie współczynnik wydajności cieplnej (COP), które określa efektywność tego urządzenia. Jest to stosunek między wyprodukowanym ciepłem a zużytą energią wewnątrz nieruchomości. Im wyższa wartość, tym lepiej – mniej energii elektrycznej potrzebne będzie do wyprodukowania więcej ilości ciepła.

Kilka słów o ogrzewaniu podłogowym.

Działanie, rodzaje, instalacja…

Ogrzewanie podłogowe w dzisiejszych czas jest jednym z najpopularniejszych sposób ogrzewania pomieszczeń, zarówno wśród osób budujących dom, jak i osób rozbudowujących czy remontujących swoje domy. Ten typ ogrzewania jest wydajny i efektywny – można powiedzieć że w aktualnych czas jest to absolutny obowiązkowy punkt w czasie budowy, remontu domu.

Ogrzewanie podłogowe wykorzystuje ciepło konwekcyjne oraz promieniowanie do ogrzewania przestrzeni – grzejniki ogrzewały tylko powietrze wokół siebie poprzez konwekcję. Tak więc kombinacja metod ogrzewania, które wykorzystywane jest w ogrzewaniu podłogowym jesteśmy wstanie zapewnić stałą temperaturę w całym pomieszczeniu – zwłaszcza gdy wykorzystamy dobry termostat i dobrze zaplanujemy strefy.

Oczywistą sprawą jest, że najlepszy moment na wykonanie instalacji ogrzewania podłogowego jest budowa nowego domu lub rozbudowa starego o nową przestrzeń. Nie należy jednak wykluczać możliwości montażu w starych budynkach – jest to możliwe, ale bardzo uciążliwe i kosztowne.

JAK DZIAŁA OGRZEWANIE PODŁOGOWE

Instalacja ogrzewania podłogowego zbudowana jest z systemu rur lub przewodów pod podłogą danego pomieszczenia lub pomieszczeń. To z kolei skutecznie przekształca całą podłogę w jeden ogromny emiter ciepła, który ogrzewa przestrzeń.

Ogrzewanie podłogowe nagrzewa się od podstaw, co zapewnia wyższy poziom komfortu. Niższa temperatura (40^oC) działania tej metody ogrzewania odciąża kocioł w porównaniu z tradycyjnym systemem grzejnikowym (65^oC).

Ogrzewacz ogrzewania podłogowego ogrzewa masę podłogi, a następnie ciepło głównie promieniuje do pomieszczenia – zachodzi wtedy konwekcja, ale większość (ponad 80%) wymiany ciepła odbywa się przez promieniowanie.

RODZAJE OGRZEWANIA PODŁOGOWEGO

Wyróżniamy dwa główne rodzaje ogrzewania podłogowego:

• MOKRY, który składa się z rur wypełnionych ciepłą wodą, które zasilane jest z bojlera – ale coraz popularniejszą opcją staje się zasilanie ogrzewania podłogowego pompą ciepła. Jest to najlepszy rodzaj ogrzewania podłogowego do osób budujących nowy dom. Takie ogrzewanie zostało wykorzystane w realizowanej inwestycji przez firmę Wizard Group Sp. z o.o.
• ELEKTRYCZNE ogrzewanie podłogowe jest często tańsze i łatwiejsze w montażu niż mokre ogrzewanie podłogowe – jednak koszty eksploatacji mogą być wyższe. Ten rodzaj ogrzewania nie wykorzystuje wody do ogrzewania a prądu. W systemie wykorzystywane są maty grzewcze lub przewody grzejne, które instalowane są pod płytkami lub specjalne cienkie maty stosowane pod podłogami panelowymi. Cały system opiera się na pracy czujników i regulatorów temperatury, które sterują ogrzewaniem i dbają o komfort cieplny w pomieszczeniach.

JAK INSTALUJE SIĘ OGRZEWANIE PODŁOGOWE

Najpopularniejszym sposobem instalacji ogrzewania podłogowego jest układanie rur na izolacji i pod jastrychem. Rury układa się w rzędach, zwijając w razie potrzeby i równomiernie rozmieszczone, aby zapewnić równomierne rozprowadzanie ciepła na całej powierzchni podłogi. Rury są mocowane za pomocą zszywek, następnie na rury wylewa się wylewkę samopoziomującą. Po wylaniu jastrych jest traktowany sprayem chemicznym w celu ustabilizowania i ubicia przed pozostawieniem do wyschnięcia.

Większość sterowników instalacji ogrzewania podłogowego składa się z dwóch głównych części:

• cyfrowy sterownik strefowy, który określa temperaturę w każdym pomieszczeniu, obszarze
• rozdzielacze i zawory ogrzewania podłogowego, którymi steruje strefa

Sterowanie strefowe montowane jest w miejscu, w które będzie dogodne dla właściciela. Rozdzielacze ogrzewania podłogowego umieszczane są w miejscach nie rzucających się w oczy (pod schodami lub w szafce).

ZALETY I WADY OGRZEWANIA PODŁOGOWEGO

Ogrzewanie podłogowe ma zalety i wady. Niektóre z głównych zalet tej metody ogrzewania to:

• zmniejsza zimne punkty na dużych obszarach
• działa w niższej temperaturze niż grzejniki, co oznacza że jest bardziej energooszczędny
• kompatybilny z wieloma rodzajami podłóg
• eliminuje potrzebę stosowania grzejników

Pod uwagę również należy wziąć wady ogrzewania podłogowego do których należą: droższa instalacja w porównaniu do systemu grzejnikowego (od 20 do 50% więcej) oraz dłuższy czas instalacji.

Jakie okna wybrać? Dwu- czy trzyszybowe.

Czyli jakie okna wybrać dla Swojego domu.

Każdy kto planuje budowę do nowego domu lub wymienia stare okna w mieszkaniu – stoi przed wyborem okien, które spełnią jego oczekiwania. Wydawało by się, że wybór okien jest sprawą prostą – jednak producenci nie ułatwiają nam tego wyboru. Tak więc przy zakupie okien musimy sobie zadać pytanie okna dwuszybowe a może trzyszybowe? Odpowiadając sobie na to pytanie musimy się zastanowić jakim warunkom, potrzebą będą musiały sprostać okna w naszym domu, mieszkaniu.

OKNA DWUSZYBOWE CZY TRZYSZYBOWE?

Wybór jednego rodzaju okien dla całego budynku lub mieszkania jest wygodne i komfortowe (zwłaszcza dla osób montujących). Na uwadze trzeba mieć fakt, że różne pomieszczenia mają różne zastosowania. Dodatkowo przepisy prawa regulują wiele aspektów budowy cy remontu domu, mieszkania.

Przepisy techniczno-budowlane, art. 7 ust. 1 pkt. 1 ustawy Prawa budowlanego określają, że w pomieszczeniach użytkowych nieogrzewanych lub ogrzewanych do temperatury 16^o C dozwolone i uzasadnione jest stosowanie okien dwuszybowych o niższej izolacyjności. Natomiast w innych pomieszczeniach budynku lepiej stosować okna trzyszybowe – tak dyktują wymagania, w których mowa o współczynniku przenikania ciepła przez szybę zalecanym dla pomieszczeń częściej używanych. Współczynnik przenikania ciepła w oknach pionowych w 2024 roku nie może przekroczyć 0,9 W/(m²k).

WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA

Wartość ta ma bezpośredni związek z poziomem izolacji okien. To właśnie od współczynnika przenikania ciepła zależy, ile ciepła przechodzącego z energii słonecznej faktycznie przedostanie się do wnętrza budynku przez okno. Wartość tego współczynnika przypisana symbolowi Uw określa ilość ciepła przepływającego przez powierzchnię całego okna równą 1m² przy stałej różnicy temperatur pomiędzy wnętrzem budynku i otoczeniem, wynoszącej 1K.

Mówiąc o współczynniku przenikania ciepła, otrzymujemy informację o stopniu izolacji cieplnej. Ta z kolei ma wpływ na wysokość rachunków za prąd i ogrzewanie. Nieszczelność lub wysoki stopień przenikalności cieplnej okien powoduje, że nagromadzone w pomieszczeniach ciepło wypływa na zewnątrz co utrudnia ogrzanie wnętrz.

OKNA DWUSZYBOWE – WADY I ZALETY

Tego typu okna sprawdzają się w miejscach nieogrzewanych lub ogrzewanych do temperatury niższej niż 16^o C – zaliczamy do nich piwnice, garaże, budynki gospodarcze, domki letniskowe. W pomieszczeniach tych należy unikać montaż okien bardziej izolowanych (energooszczędnych) – ponieważ nie spowoduje to, że w pomieszczeniach będzie cieplej.

OKNA TRZYSZYBOWE – WADY I ZALETY

Budowa okien trzyszybowych wpływa na zwiększone wartości termoizolacyjne, zapewnia komfort i energooszczędność. Z sukcesem stosowane w domach pasywnych i energooszczędnych – zapewniają doskonałą izolację i minimalizują ryzyko przegrzania domu. Z takimi oknami mamy do czynienia w domach budowanych przez firmę Wizard-Group. Montaż tego typu okien zapewnimy obniżenie kosztów ogrzewania zimą i klimatyzacji latem – okna zatrzymują ciepło i chłód. Dodatkowo okna zapewniają większą izolację akustyczną dzięki grubszym oknom.

Niestety jak każdy produkt tak i ten posiada wady – w tym wypadku jest nią mniejsza ilość światła i ciepła docierającego do wnętrza domu. Konstrukcyjnie są cięższa niż okna dwuszybowe a co za tym idzie droższe.