W dobie wciąż drożejącej energii i zapowiedzi o wyczerpywaniu się zasobów naturalnych korzystanie z energii słonecznej, a także geotermicznej, zakumulowanej w gruncie, jest genialnym wyjściem. To połączenie ekologii i oszczędności. Ziemia zdaje się sama podsuwać rozwiązania, dzięki którym możemy czerpać niezbędną nam energię, jednocześnie dbając o środowisko naturalne. Obecne możliwości pozwalają na łączenie ze sobą więcej niż jednego źródła odnawialnej energii. Jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej, ogrzewanie pomieszczeń i podgrzewanie wody użytkowej za pomocą OZE sprawia, że zyskujemy niezależność i bezpieczeństwo, a wzrost cen paliwa opałowego i energii nie jest tak dokuczliwy.
OPTIMA POLSKA zaprojektowała i wykonała nowatorską instalację w domu jednorodzinnym łącząc w jeden system kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompę ciepła i rekuperację. Kolektory, przetwarzając energię promieniowania słonecznego na ciepło, podgrzewają wodę użytkową. Dzięki ogniwom fotowoltaicznym generowana jest energia elektryczna, której potrzebuje także do pracy sprężarka pompy ciepła. Pompa odzyskuje energię cieplną z ziemi i ogrzewa dom uzyskując najwyższą skuteczność przy jednoczesnej instalacji ogrzewania podłogowego. Dzięki rekuperatorowi odzyskiwane jest natomiast ciepło z wentylacji – urządzenie ogrzewa powietrze wpływające do domu powietrzem, które wypływa z budynku. Dodatkowo dom został wyposażony w zintegrowane automatyczne sterowanie systemami: ogrzewania, chłodzenia i wentylacji, ciepłej wody użytkowej oraz zarządzanie pozyskiwaniem energii odnawialnej. Zastosowane rozwiązanie elastycznie dostosowuje się do indywidualnych wymagań użytkowników. W każdej chwili można dodawać kolejne elementy i stale rozbudowywać system zarządzania wraz z rosnącymi potrzebami i zwiększającą się liczbą urządzeń w domu. Poniżej zostały przedstawione dokładne dane dotyczące tego projektu:
– pompa ciepła o mocy 8 kW,
– bufor 800L z wężownicą ze stali nierdzewnej do CWU,
– 6 odwiertów ukośnych w gruncie gliniastym wykonanych w technologii GRD, każdy o długości 50m; zastosowanie sond koaksjalnych z wypełnieniem termocementem,
– 3 kolektory słoneczne płaskie o powierzchni 2,5m2 każdy,
– ogrzewanie płaszczyznowe podłogowe obliczone na temperaturę 36,6°C przy temp. obliczeniowej: -22°C,
– centrala wentylacyjna z rekuperatorem,
– panele fotowoltaiczne o łącznej mocy 3,38 kW,
– system zarządzania budynkiem (BMS) – sterowanie „dom inteligentny”:
- sterowanie oświetleniem:
– możliwość włączenia i wyłączenia oświetlenia w „tradycyjny sposób” w każdym pomieszczeniu,
– możliwość zgaszenia/zapalenia całego oświetlenia z dowolnego pomieszczenia,
– symulacja obecności mieszkańców w czasie dłuższej ich nieobecności,
– zgaszenie/zapalenie oświetlenia zewnętrznego o zaprogramowanym czasie zmierzchu,
- sterowanie ogrzewaniem:
– czujniki temperatury w każdym pomieszczeniu; indywidualne nastawy temperatury,
– obliczanie zapotrzebowania na ciepło wg temperatury zewnętrznej/prognozy pogody,
– obliczanie zapotrzebowania na CWU i wybór najbardziej ekonomicznego źródła,
- sterowanie przewietrzaniem:
– algorytmy ogrzewania zespolone z algorytmami przewietrzania,
– radykalne zmniejszenie wentylacji pod nieobecność domowników,
– intensyfikacja wentylacji w czasie nagłego wzrostu temperatury/CO2/wilgotności,
– inteligentne operowanie by-passem w okresach przejściowych,
– automatyczne załączanie wyciągów powietrza podczas korzystania z WC,
- inne funkcjonalności BMSu:
– dostęp do wszystkich ustawień w sieci lokalnej lub internecie,
– gromadzenie danych pomiarowych z liczników energii/ciepła,
– sterowanie układem solarnym, pompą ciepła, rekuperatorem, ogrzewaniem
- inne funkcjonalności sterownika – niewykorzystane, lecz możliwe:
– automatyczne podlewanie,
– operowanie roletami.
Działanie systemu:
Ciepło wytworzone ze wszystkich źródeł kumulowane jest w buforze, który pełni rolę magazynu energii cieplnej do celów centralnego ogrzewania, jak też zapewnienia ciepłej wody użytkowej. Sprawność pompy (COP) oscyluje między 4,5 a 5,0, czyli na każde 10 kW energii cieplnej dostarczonej przez pompę ciepła potrzebne jest 2 – 3 kW energii elektrycznej. Pompa ciepła osiąga najwyższą efektywność w zakresie niskich temperatur (do 40°C). Kolektory mogą natomiast osiągać znacznie wyższe temperatury, rzędu 85°C. Przy pełnym nasłonecznieniu mogą one dostarczać 7500W mocy zużywając przy tym około 30 – 40W energii elektrycznej. Kolektory pełnią tą samą funkcję co PC, jednak ich praca zależy od promieniowania słonecznego.
Fotowoltaika pracuje niezależnie od układu grzewczego. Prąd stały wytworzony w ogniwach, przetworzony jest w falowniku na zmienny o napięciu 230V/400V. Pokrywa on część rocznego zapotrzebowania budynku na energię elektryczną.
Dzięki centrali wentylacyjnej w budynku zawsze jest czyste, świeże powietrze, a strata wentylacyjna jest ograniczona do minimum dzięki odzyskowi energii w rekuperatorze.
Do prawidłowego działania całego systemu konieczne jest także prawidłowe zarządzanie źródłami, ustalanie priorytetu dla potrzeb mieszkańców oraz sterowanie odbiornikami energii. To zadanie realizuje system inteligentnego automatycznego zarządzania budynkiem (BMS). System ten może przeanalizować zapotrzebowanie na ciepło i o odpowiedniej porze włączyć lub wyłączyć źródło. BMS gromadzi także dane o pracy urządzeń grzewczych oraz o ilości zużytej energii, dzięki czemu poszczególne źródła uruchamiane są tylko w razie konieczności.
W budynku wszystkie urządzenia zasilane są prądem elektrycznym. Pompa ciepła nie wymaga specjalnego pomieszczenia (kotłowni) – stoi w garażu. Cała instalacja jest całkowicie bezobsługowa. Dodatkowe plusy to: czystość w utrzymaniu, brak konieczności składowania opału, zmniejszona emisja substancji zanieczyszczających środowisko, a co za tym idzie zwiększona ochrona przed globalnym ociepleniem.