Как да съхраним ефективно слънчевата топлина в бетонната стена
С нарастващите цени на енергията и несигурната ситуация с газоснабдяването много собственици на жилища търсят ефективни и устойчиви системи за отопление. Съществуващият потенциал често не се използва достатъчно. Работната група, ръководена от проф. Матиас Пан в Техническия университет в Кайзерслаутерн (TUK), се занимава с тази тема. Как топлината от слънчевото греене върху бетонна фасада може да се използва ефективно за отопление на сгради? Чрез отоплителна система с иновативни компоненти, които използват собствената си маса за съхранение на топлина. Строителните инженери успяха да демонстрират функционалността на концепцията с помощта на прототип и вече са готови за стъпка в практическото строителство.
„В строителния сектор има два лоста за намаляване на емисиите на парникови газове: или оптимизирате изолацията, или разчитате на възобновяеми енергии“, казва ръководителят на екипа Пан, обяснявайки подхода. „Междувременно факторът изолация е почти изчерпан технически, икономически и екологично и едва ли има допълнителен потенциал по отношение на емисиите. Ето защо ние изследвахме как на практика слънчевата топлинна енергия може да се използва най-добре за отопление.“
Слънчевата топлина не е на разположение денонощно. Ето защо концептуалният подход на изследователите е да запазят за дълго време на разположение енергията в стената на сградата, дори и през нощта. „По принцип бетонът има много добър капацитет за съхранение на топлина“, обяснява Тилман Гауер, докторант в работната група на Пан. „Но само с помощта на многофункционалните компоненти – състоящи се от носеща обвивка, изолация с дебелина 14 см и облицовъчна обвивка – топлината може да се използва ефективно и за отопление на сградата. През компонентите преминават тънки тръби като тези, използвани в подовото отопление. Те транспортират топла вода в компонента и студена вода обратно към отоплителната система, като по този начин съхраняват топлина. Така отоплителната система може да има достъп до слънчевата енергия, ако това е необходимо.“
Ако стената се нагрее само с няколко градуса по Целзий, това е достатъчно, за да се създаде комфортна топлина вътре в сградата, обясняват изследователите. Многофункционалните компоненти и слънчевата топлинна система се свързват с обикновена отоплителна система, например подово отопление с термопомпа, която може да се включи, когато няма достатъчно слънчева топлина. Ако има твърде много топлина от слънцето, тя може временно да се съхранява в буферен резервоар. Управлението на тази иновативна система се случва на заден план. Температурните сензори съобщават измерените стойности на централния компютър, който използва алгоритми, за да реши: колко топло е в стаята в момента, има ли слънчева енергия и т.н. Изследователският екип обяснява, че слънчевата топлинна енергия обикновено се предпочита като благоприятен за климата енергиен източник.
„Търсим строители, които искат да тестват системата – в идеалния случай в комбинация с подово отопление, което също изисква ниски температури на потока“, казва Гауер.
„Що се отнася до структурното изпълнение, напълно достатъчно е част от сенчестата северна фасада да бъде оборудвана с функционални бетонни елементи. Вътре системата не заема почти никакво пространство – тръбите минават през стената, а технологията за управление се побира в ъгъла или в малко котелно помещение.“
Снимки: Sven Paustian
