Słońce nikomu nie wystawia rachunków za energię, dlatego w wypadku, gdy są sprzyjające warunki do realizacji takiej inwestycji, warto ją wziąć pod uwagę, ponieważ koszty ogrzewania mogą realnie oscylować na poziomie zera w skali roku.

Czym jest dom słoneczny?

Zgodnie z definicją domem słonecznym nazywamy budynek, w którym całkowite roczne zapotrzebowanie na ciepło i wodę użytkową jest pokrywane przynajmniej w 50% przez promieniowanie słoneczne. Warto zwrócić uwagę na określenie „przynajmniej 50%”, ponieważ w praktyce mierzone zapotrzebowanie na ciepło w ciągu roku bywa często pokryte w aż 95%. I to można nazwać celem tej idei.

Ogólne zasady, którymi należy się kierować projektując dom słoneczny

Główną zasadą obowiązującą w projektowaniu i budowie takiego domu jest skierowanie na południe dachu o dużym spadku, w którym pokrycie stanowią kolektory słoneczne. Duży zasobnik z ciepłą wodą umieszczony jest wewnątrz obrysu budynku stanowi magazyn ciepła na wiele dni lub nawet tygodni. Jest dobrze zaizolowany termicznie, ale ewentualne straty ciepła i tak dogrzewają budynek.

Idea domu słonecznego (SPIUG)

Niskoparametrowe ogrzewanie podłogowe i ścienne pozwala na równomierne rozłożenie ogrzewania pomieszczeń. W najzimniejszych i najmniej słonecznych dniach w ciągu zimy przewidywane jest dodatkowe źródło ciepła. W praktyce jest to ogrzewanie na biomasę np. kocioł opalany drewnem lub zrębkami drewna, który przez spalanie neutralne pod kątem dwutlenku węgla, może dogrzać w razie potrzeby wodę w zasobniku, lub inne źródło ciepła np. ogrzewanie elektryczne.

Jak poprawić efektywność energetyczną

Kryteria domu słonecznego są związane w dużym zakresie z polepszeniem jego efektywności energetycznej i termoizolacji. Jest to o tyle ważne, że do standardu domu słonecznego można przygotować nie tylko świeżo projektowany budynek, ale także już istniejące obiekty, które podlegają modernizacji. Podstawowym kryterium jest standard termoizolacji. Według np. niemieckich norm, dla nowego budownictwa wynosi on maks. 0,28 W/m2K. Dla istniejących budynków ta wartość wynosi 0,4 W/m2K, co odpowiada standardom efektywności dla innego budownictwa niskoenergetycznego. Pokrycie rocznego zapotrzebowania na ciepło za pomocą energii słonecznej ma wynosić minimum 50%. Na wszelki wypadek powinny być przewidziane dodatkowe źródło ogrzewania-możliwe OZE, np. kocioł na drewno.

Wnętrze słonecznego domu – sposób na zbiornik akumulacyjny energii cieplnej 

Ważna jest skierowana na południe stroma połać dachowa oraz zintegrowany wewnątrz budynku duży magazyn ciepła-zasobnik na ciepłą wodę. Uzyskane zapotrzebowanie na konsumpcję energii pierwotnej w ilości od 5 do 15 kWh/m2 w skali roku, kilkukrotnie przewyższa wymagania stawiane budynkom pasywnym, wyposażonym w urządzenia rekuperacyjne.

Dodatkowe urządzenia zapewniające energię

Wymienione zapotrzebowanie na energię pierwotną uwzględnia zużycie energii przez urządzenia pomocnicze, takie jak pompy, oraz ilość energii, która jest potrzebna do wytworzenia, przetworzenia i transportu energii ze źródeł poza system domu słonecznego. W koncepcji domu słonecznego zapotrzebowanie na paliwa kopalne potrzebne do zaopatrzenia w energię jest bardzo małe lub żadne w wypadku układów hybrydowych z fotowoltaiką, lub energetyką wiatrową do zapewnienia energii elektrycznej dla funkcjonowania układów sterowania instalacją.

Koncepcja domu słonecznego (Źródło: solarpionier.com)

Ciepło jest (a w zasadzie powinno być) w 100% pokrywane ze źródeł odnawialnych. Dodatkowo są stosowane pompy o wysokiej sprawności energetycznej, które zużywają rocznie tylko 200 do 300 kWh.

Rola okien w domu słonecznym

W koncepcji domu słonecznego wykorzystuje się pasywnie energię słoneczną. Przezroczyste elementy budowlane, w tym także ogrody zimowe, pozwalają na dostarczenie ciepła i światła do pomieszczeń. Równocześnie w tych miejscach zwykle powstają duże straty ciepła, szczególnie wtedy, gdy nie ma wystarczającego promieniowania słonecznego. Częściowo jest to kompensowane przez zastosowanie trzywarstwowych szyb o niskim współczynniku przenikania ciepła, które mają właściwości termoizolacyjne, czterokrotnie wyższe, niż dobrze izolowana ściana zewnętrzna. Obok jakości termicznej przeszklenia i ram okiennych na fasadzie, które jest uzależnione od ukierunkowania względem nieba i możliwości magazynowania ciepła przez budynek. W celu uniknięcia przegrzania pomieszczeń w budynku musi być przewidziana ochrona w postaci rolet lub występów dachu.

Pasywne wykorzystanie energii i aktywne ogrzewanie

W zimne słoneczne dni, dom słoneczny jest często odpowiednio ogrzany także bez dodatkowego dogrzewania. Pasywne wykorzystywanie energii słonecznej nie konkuruje jednak z aktywnym ogrzewaniem, ponieważ ciepło pochodzące z ogrzewania słonecznego, uzyskiwane przy pomocy kolektorów słonecznych, jest magazynowane w zbiornikach ciepłej wody przez wiele dni, a nawet tygodni. Nie stosuje się w zasadzie przewietrzania budynku przez otwarte okna, podobnie zresztą, jak jest to w wypadku domów pasywnych.

Wbudowanie wymuszonej wentylacji wydaje się sensowne, ale z punktu widzenia efektywności energetycznej, nie jest specjalnie konieczne. Pozytywny efekt odzysku ciepła do bilansu cieplnego jest kompensowany energetycznie przez zapotrzebowanie na energię elektryczną przez układy wentylacyjne.

Janusz Starościk

Prezes Zarządu Stowarzyszenia Producentów i Importerów Urządzeń Grzewczych, Członek Pool of Experts Switzerland Global Enterprise