Ціни на викопне паливо будуть тільки зростати. З часом традиційні джерела енергії взагалі стануть недоступні для більшості жителів планети, адже їх запаси обмежені і країни, що володіють ними перш за все будуть забезпечувати свої потреби. Якщо поглянути на енергетичний баланс України - ми побачимо, що більша частина викопного палива імпортується: 100% урану, лише 55% потреби в газі забезпечується вітчизняними родовищами, а 74 % необхідних нафтопродуктів завозиться із за кордону та навіть вугілля, внаслідок подій на Сході, закуповується в інших країнах. Надзвичайно важливим аргументом на користь використання відновлюваних джерел енергії є екологічність та зміни клімату. Адже величезна кількість шкідливих викидів під час спалювання викопного палива призводить до катострафічних наслідків для нашої планети - зміни клімату, внаслідок парникового ефекту. І лише енергією сонця та біомаси ми можемо повністю забезпечити свої потреби в теплі, без шкоди для оточуючого світу.
Близько третини світової енергії використовується для виробництва тепла, 90% якого застосовується для опалення та нагріву гарячої води. І сьогодні у нас є можливості в повній мірі застосовувати сонце, як єдине джерело енергії. Адже за останні десятки років теплоізоляція будівель покращилась в декілька разів, сонячні системи стали технологічно досконалими та високопродуктивними, а деревні і пелетні каміни характеризуються високою ефективністю та зручністю у використанні. І сонячний будинок - один з варіантів ефективного та екологічного використання відновлювальних джерел енергії.
Сонячний будинок - це енергоефективна будівля, яка не менше 50% своєї потреби в теплі забезпечує завдяки використанню сонячної енергії.
Основні характеристики Сонячного будинку (житлове будівництво):
- висоефективна теплоізоляція будівлі
- вікна та двері з низьким коефіцієнтом теплопередачі
- акумулююча ємкість 7 500 - 40 000 літрів
- геліотермічні колектори площею 25 - 75м2
- забезпечення потреби в тепловій енергії за допомогою сонця- не менше 50%
- додатковий догрів- дров’яний або пелетний камін з водяним теплообмінником
Річна потреба в тепловій енергії для Сонячного Будинку повинна знаходитись в межах 15 - 45 кВт/м2 - рік.
Інститут Сонячного Будинку рекомендує наступні значення коефіцієнтів теплопередачі:
- для будівельних огороджувальних поверхонь 0,20 Вт/м2.К - 0,15 Вт/м2.К
- для вікон менше 1Вт/м2.К
Важливою перевагою Сонячного Будинку в порівнянні з іншими енергоефективними будівлями, такими, як наприклад- пасивний будинок, є значно менше споживання первинної енергії. Сонячний будинок насправді «зелена буівля» , яка може на 100% забезпечувати свої потреби в теплі за рахунок сонця.
Принципи Сонячного Будинку повинні закладатись ще на стадії проектування будівлі. Надзвичайно важливою, особливо на початковому етапі, є робота архітектора. Необхідно застосувати принципи геліоархітектури та інтегрувати велику накопичувальну ємкість в конструкцію будівлі. Максимальна кількість світлопроникаючих конструкцій повинна бути орієнтована на південь, щоб забезпечити ефективне використання пасивної енергії сонця в холодний період. Сонячний будинок поєднує в собі пасивне та активне використання сонячної енергії, досягаючи максимальної енергоефективності.
Комплексний підхід в проектуванні та будівництві сонячного будинку - запорука максимальної енергоефективності. Всі важливі дрібниці повинні бути враховані та виконані - менше тепловтрат, більше ефективності використання енергії сонця. Основною проблемою, яку потрібно вирішити при проектуваннні Сонячного Будинку це нерівномірний розподіл сонячного випромінювання в залежності від сезону: більше 70% енергії сонця припадає на теплу пору року, з травня по вересень. У холодні зимові місяці, звичайно, світловий день коротший та менше сонячної радіації. Сьогодні, навіть серед експертів, існує думка, що сонячне енергія може забезпечити лише незначну підтримку системи опалення та найефективніше її використовувати для приготування гарячої води. Як економічно доцільні розглядались лише невеликі сонячні системи, які мали невеликий термін окупності. Але постійне зростання цін на енергоносії, збільшення в рази вартості кВт-год тепла від традиційних джерел змінює ситуацію на користь використання сонячної енергії, як основного джерела теплопостачання. Доцільність будівництва Сонячного Будинку підтверджується сотнями діючих об'єктів по всьому світу.
Ефективне використання сонячної енергії протягом року досягається завдяки застосуванню великих накопичувальних ємкостей. Об'єм баку повинен акумулювати достатню кількість енергії, щоб перекрити потреби в теплі протягом періоду відсутності сонячного випромінювання. Ємкість повинна мати максимально теплову ізоляцію, щоб ефективно зберігати накопичене тепло. Питання акумулювання сонячного тепла - одне з ключових для широкого застосування принципів Сонячного Будинку. Зараз ведуться дослідження та розробки в напрямку створення накопичувальних ємкостей невеликого об'єму, з використанням різних абсорбуючих чи адсорбуючих речовин, які б дозволили акумулювати в сонячний період достатню кількість енергію для використання її взимку для опалення. Вирішення ефективного накопичення сонячного тепла може стати революцією на ринку теплопостачання. Якщо не передбачається повне теплопостачання за рахунок сонця, догрів відбувається за рахунок дров’яного або пелетного каміну з водяним контуром. Пелетні каміни з водяним контуром мають ряд переваг:
- повністю автоматична робота
- просте зберігання та автоматична подача пелет
- висока ефективність
- використання в якості основного джерела тепла
Сьогодні, застосування унікальних сонячних установок Paradigma, що використовують воду в якості теплоносія, дозволяє зменшити об'єм накопичувача та підтримувати більш вищу температутру в буферній ємкості. Використання сонячних аквасистем Paradigma також спрощує гідравлічну систему та робить її більш дешевшою, за рахунок використання баків без внутрішніх теплообмінників. Для більшої ефективності накопичення тепла та його використання застосовується принцип пошарового накопичення тепоносія в буферній ємкості. Це дає змогу зразу застосовувати отримане від сонця тепло для системи теплопостачання, яке поступає в верхню частину ємкості і в подальшому мати завжди високу температуру на виході з баку, не чекаючи коли прогріється весь буфер. Використання вакуумних колекторів Paradigma також збільшує продуктивність геліоустановки Сонячного Будинку в холодний період - чудова теплоізоляція за рахунок вакуумної трубки та ефективна робота навіть при розсіяному світлі, завдяки концентричному відбивачу.
Оптимальним для Сонячних Будинків є використання підлогового опалення або теплих стін, яке гарантує високий комфорт з низькою температурою теплоносія. Для забезпечення максимального комфорту та зменшення тепловтрат через відкриті вікна використовується система вентиляції з рекуперацію, яка дозволяє більше 90% тепла вентильованого повітря залишати в приміщенні. Споживання електроенергії в вентиляційних установках є низьким і не суттєво впливає на загальний баланс використання первинної енергії.
Житловий будинок в Kumhausen / Німеччина
Житловий будинок в Leuchtenberg / Німеччина
Багатоквартирний житловий будинок в Oberburg-Burgdorf (Schweiz, Kanton Bern)
Сонячна енергія може забезпечити всі наші потреби в теплі і при цьому не надсилає рахунків за використану енергію.