SONČNO ENERGIJO

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Aleksander GROBIN

OGREVANJE PASIVNE HIŠE, PODPRTO S

SONČNO ENERGIJO

Diplomsko delo

univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

Tehniško varstvo okolja

Maribor, julij 2017

OGREVANJE PASIVNE HIŠE, PODPRTO S

SONČNO ENERGIJO

Diplomsko delo

Študent: Aleksander GROBIN

Študijski program: univerzitetni študijski program 1. stopnje

Tehniško varstvo okolja

Mentor: red. prof. dr. Aleš HRIBERNIK

Somentor: doc. dr. Matjaž RAMŠAK

Maribor, julij 2017

II

I Z J A V A

Podpisani ______________________________ izjavljam, da:

• je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,

• predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

• so rezultati korektno navedeni,

• nisem kršil avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,

• soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter

Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in

elektronske verzije zaključnega dela.

Maribor,_____________________ Podpis: ________________________

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, red. prof. dr. Alešu

Hriberniku, in somentorju, doc. dr. Matjažu Ramšaku,

za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega

dela.

Zahvaljujem se tudi Sebastjanu Erženu, s. p., za izdajo

potrebnih predračunov.

IV

OGREVANJE PASIVNE HIŠE, PODPRTO S SONČNO ENERGIJO

Ključne besede: solarni toplotni sistem, sončna energija, pasivna hiša, ogrevanje

UDK: 691.1:697.7(043.2)

POVZETEK

Za ogrevanje zgradb se porabi veliko energije, pri pridobitvi katere onesnažujemo okolje.

Onesnaževanje lahko zmanjšamo z energetsko varčnejšimi objekti in z energijo, pridobljeno

iz obnovljivih virov. V diplomskem delu primerjamo enaki pasivni hiši, ogrevani s sončno

energijo prek sončnega toplotnega sistema. Geografsko sta postavljeni na različnih

lokacijah, v Mariboru in pri Bertokih. Pričakovano je za ogrevanje hiše pri Bertokih

potrebne manj energije kot za ogrevanje hiše v Mariboru, zaradi večjega sončnega

obsevanja na Primorskem je potrebna velikost sistema manjša pri Bertokih. Velikost sistema

vpliva na ceno investicije. Primerjali smo tudi cene investicije v sistem za ogrevanje z

drugimi viri energije.

V

SOLAR ENERGY AIDED PASSIVE HOUSE HEATING

Key words: solar heating system, solar energy, passive house, heating

UDK: 691.1:697.7(043.2)

ABSTRACT

Heating of buildings requires the use of considerable amount of energy, which results in

environmental pollution. This kind of pollution can be reduced with the construction of

energy-efficient buildings and with the use of energy from renewable sources. In this

diploma thesis we shall compare two identical passive houses, heated with solar energy

through a solar heating system, that are geographically situated in different locations, in

Maribor and in Bertoki. It is anticipated that the energy required for heating the house

situated in Bertoki should be lower than for the house in Maribor. Considering the longer

sunshine hours in the Primorska region, the house in Bertoki should also require a smaller

system size. The size of the solar system effects the investment price, which has been

compared to other heating sources.

VI

KAZALO VSEBINE

1. UVOD ............................................................................................................. 1

1.1. Opis splošnega področja diplomske naloge ............................................. 1

1.2. Opredelitev dela ...................................................................................... 1

1.3. Struktura diplomskega dela .................................................................. 2

2. SONČNA ENERGIJA .................................................................................. 3

2.1. Osnove geometrije v odnosu sonca in zemlje ....................................... 3

2.2. Sončno obsevanje .................................................................................... 5

3. SOLARNI TOPLOTNI SISTEM .............................................................. 11

3.1. Sprejemniki sončne energije ................................................................ 12

3.2 Izračun prenosa toplote v SSE ............................................................ 14

4. PASIVNA HIŠA .......................................................................................... 16

4.1. Izbira tipske zgradbe ............................................................................ 16

4.2. Toplotne izgube pasivne hiše ............................................................... 16

5. POSTOPKI IZRAČUNOV OGREVANJA PASIVNE HIŠE ................ 21

5.1. Ogrevanje prostorov in STV ............................................................... 21

5.3. Izračuni globalnega obsevanja sonca na vodoravno površino ......... 26

5.4. Izračun optimalnega naklona SSE ...................................................... 28

5.5. Izračuni za pridobljeno toploto SSE ................................................... 32

5.6. Končni izračuni ..................................................................................... 33

6. IZRAČUN IN PRIMERJAVA STROŠKOV OGREVANJA ................. 35

6.1. Solarni toplotni sistem .......................................................................... 35

6.2. Toplotna črpalka zrak - voda .............................................................. 37

6.3. Toplotni sistem na kurilno olje ............................................................ 43

6.4. Ekonomska primerjava sistemov ogrevanja ...................................... 46

7. SKLEP .......................................................................................................... 51

8. VIRI .............................................................................................................. 52

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

1

1. UVOD

1.1. Opis splošnega področja diplomske naloge

Želja po napredku, novo znanje in tehnologije, gospodarski razvoj ter višji življenjski

standard so razlogi, da se potrebe ljudi stalno povečujejo, kar velikokrat privede do posega

v naravo ter do njenega onesnaževanja. Potrebe po energiji predstavljajo globalni ekološki

problem, saj je večina energije pridobljena iz fosilnih goriv, kot so nafta, premog in

zemeljski plin. Vsa fosilna goriva pri sežiganju onesnažujejo okolje z nevarnimi plini, med

katerimi so okolju najbolj škodljivi ogljikov dioksid (CO2), dušikovi in žveplovi oksidi (NOx

in SOx), ogljikov monoksid (CO) in delci. Kot alternativa fosilnim gorivom se vedno bolj

uporabljajo obnovljivi viri energije (OVE). V nekaterih državah vrednost pridobljene nove

energije v letu že presega uporabo fosilnih goriv. Najpomembnejša lastnost OVE je, da jih

v naravi nikoli ne zmanjka, saj se dokaj hitro obnavljajo in so enakomerno dobro razporejeni

ter so na voljo lokalno, kar zmanjšuje odvisnost od uvoženih virov energije. V primerjavi s

fosilnimi gorivi pri rabi energije iz OVE nastaja manj emisij toplogrednih plinov, kar prinaša

pozitivne učinke na kakovost življenja in okolja, v katerem bivamo. Zaradi vedno večje

potrebe po energiji na eni strani in vedno večjih okolijskih standardov ter zavedanja ljudi na

drugi strani je prihodnost v pridobivanju energije iz OVE, prav tako pa tudi v zniževanju

porabe energije z boljšimi izkoristki pri sami gradnji objektov, v gospodarstvu,

gospodinjstvih itd.

1.2. Opredelitev dela

Razsežnost in dostopnost OVE v svetu je vse večja, velik doprinos k naraščajoči uporabi teh

virov energije pa so tudi svetovni sporazumi za zmanjšanje uporabe fosilnih goriv, za

Slovenijo še bolj direktive Evropske unije, ki jo zavezujejo k najmanj 25 % energije,

pridobljene iz OVE, v končni bruto porabi energije do leta 2020. Velik vir OVE predstavlja

energija sonca, ki se jo lahko uporabi za pridobivanje električne energije in kot toplotno

energijo. Ker tretjino vse porabljene energije človeštva predstavljata ogrevanje in hlajenje

prostorov, v katerih bivamo, ima energija sonca velik potencial. V diplomskem delu

obravnavamo pasivni hiši, postavljeni na dveh različnih lokacijah v Sloveniji, v Mariboru in


2

pri Bertokih. Ogrevanje pasivne hiše je v celoti podprto s solarnim toplotnim sistemom.

Predstavili bomo minimalno potrebno velikost solarnega toplotnega sistema za izbrano

tipsko zgradbo, primerjali velikost potrebnega sistema med Štajersko in Primorsko ter

tovrstno pridobivanje energije primerjali z drugimi viri energije še s finančnega vidika.

1.3. Struktura diplomskega dela

Diplomsko delo sestavlja sedem poglavij, povezanih med seboj. Teoretične osnove sončnega

obsevanja so predstavljene v drugem poglavju. Te so pomembne za izračun optimalnega

naklona površine, v našem primeru sprejemnika sončne energije (SSE), in za količino

pridobljene toplotne energije.

V tretjem poglavju opisujemo solarni toplotni sistem in njegove posamezne dele.

Podrobno sta predstavljena hranilnik toplote (HT) in SSE, za slednjega so tudi podani

postopki za izračun učinkovitosti sprejemanja toplotne energije.

Izbrana tipska zgradba (pasivna hiša) je predstavljena v četrtem poglavju. Pridobljene

izračune toplotnih izgub hiše smo dobili s pomočjo programskega orodja Gradbena fizika

URSA 4 (URSA).

V petem poglavju so opisani izračuni potrebne toplotne energije za ogrevanje pasivne

hiše v Mariboru in pri Bertokih ter sanitarne tople vode (STV) skozi vse leto. Predstavljeni

so natančni izračuni globalnega sončnega obsevanja, pridobljene toplotne energije SSE in

HT ter potrebne moči ogrevanja. V šestem poglavju so podani stroški investicije za

posamezni kraj in primerjava stroškov z drugimi viri ogrevanja. Zadnje, sedmo poglavje pa

je sklep, v katerem so povzete vse ugotovitve in objektivna ocena rezultatov.


3

2. SONČNA ENERGIJA

Sonce je vir skoraj vse energije, ki jo Zemlja prejema iz vesolja, saj so druge zvezde in telesa

zanemarljivi viri energije. Iz sončne energije tako izhaja skoraj vsa energija, ki se pojavlja v

različnih oblikah na zemlji, od vetrov, vodne energije in energije oceanov do biomase.

Energija, ki jo zemlja prejme s sevanjem Sonca v enem dnevu, je 15.000-krat večja od

energije, ki jo človek porabi. To je energija, ki se obnavlja, ne onesnažuje okolja in je hkrati

brezplačna. Uporabljamo jo lahko za ogrevanje prostorov in vode ter za pridobivanje

električne energije.

2.1. Osnove geometrije v odnosu sonca in zemlje

Gibanje zemlje v vesolju lahko opišemo na štirinajst različnih načinov, vendar sta za

inženirske izračune pomembni predvsem dve: rotacija zemlje okoli sonca in vrtenje okoli

lastne osi [1]. Zaradi nagnjenosti zemlje glede na krožnico elipse, po kateri kroži, sončni

žarki na ekvator padajo pod kotom, ki ga imenujemo deklinacija. Določimo ga za poljuben

dan v letu z enačbo:

𝛿 = 23,44 ∙ sin [ 2 ∙ 𝜋

365,25∙ [ 𝑁 − 82,3 + 1,93 ∙ sin [

2 ∙ 𝜋

365,25∙ (𝑁 − 2,4)]]] (2.1)

N – tekoče število dni

Okoli svoje osi se zemlja zavrti v 24 urah ali približno 15° vsako uro, kar imenujemo urni

kot ω, ki je po dogovoru negativen v jutranjih urah in pozitiven v popoldanskih urah. Ko je

sonce najvišje na nebu, je urni kot ω enak 0°. Za določitev lokacije na zemlji uporabljamo

zemljepisno dolžino L in širino ϕ, medtem ko položaj sonca podamo s kotoma za višino in

azimut sonca. Višina sonca α (slika 2.1) je kot med sončnimi žarki in horizontalno ravnino

na mestu opazovanja [1]. Enačba višine sonca:

sin 𝛼 = sin 𝜙 ∙ sin 𝛿 + cos 𝜙 ∙ cos 𝛿 ∙ cos 𝜔 (2.2)


4

Kot med sončnimi žarki in nebesno smerjo juga, merjeno na horizontalni ravni, imenujemo

azimut sonca ϕ [1]. Enačba azimuta sonca:

sin 𝛷 = cos 𝛿∙sin 𝜔

cos 𝛼 (2.3)

Zenitni kot z poda kot med sončnimi žarki in najvišjo točko na nebu nad opazovanim krajem

[1]. Zenitni kot je z višino sonca povezan z relacijo:

cos 𝑧 = sin 𝛼 ter 𝑧 + 𝛼 = 90° (2.4)

Višina sonca je enaka 0 v trenutku sončnega vzhoda in zahoda [1].

Kadar sončni žarki ne padajo pravokotno na opazovano ploskev, opredelimo tudi naklonski

kot β in azimut ploskve γ, s katerima opišemo položaj ploskve v prostoru, v našem primeru

položaj vakuumskih sprejemnikov sončne energije (SSE).

Slika 2.1: Prikaz naklonskega kota β, njenega azimuta γ in vpadnega kota sončnih

žarkov i na poljubno usmerjeno ploskev [1]

Kot je prikazano na sliki 2.1, nam naklonski kot β poda kot med ravnino ploskve in

horizontalno ravnino, medtem ko je vrednost azimuta ploskve γ podana s kotom med

normalo ploskve, projicirano na horizontalno ploskev, in nebesno smerjo juga. Predznak


5

azimutne ploskve je odvisen od vzhoda (negativen predznak) in zahoda (pozitiven

predznak), vrednost γ = 0°, ko je ploskev usmerjena proti jugu.

Vpadni kot sončnih žarkov i je podan s kotom med sončnimi žarki in normalo obsijane

ploskve [1]. Določimo ga z izrazom:

cos 𝑖 = sin 𝜙 ∙ sin 𝛿 ∙ cos 𝛽 − cos 𝜙 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛿 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛽 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝛾 + 𝑐𝑜𝑠𝜙 ∙ cos 𝛿 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝛽 ∙

𝑐𝑜𝑠𝜔 + 𝑠𝑖𝑛𝜙 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝛿 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛽 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜔 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝛾 + 𝑐𝑜𝑠𝛿 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜔 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛽 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛾 (2.5)

2.2. Sončno obsevanje

Podatki, podani v preglednici 2.1, se uporabljajo za opis izbrane ploskve, obsijane določen

čas. Obsijanost imenujemo energija sonca ali sončno obsevanje na enoto površine oziroma

gostota energije.

Preglednica 2.1: Osnovni izrazi, oznake in enote [1]

Izrazi Oznaka Enota

Sončno sevanje G W/m2

Urno sončno obsevanje I Wh/m2 h, J/m2 h

Dnevno sončno obsevanje H Wh/m2 dan, J/m2 dan

Indeksi Oznaka

Na robu atmosfere ex

Na vodoravno ploskev 0

V smeri sončnih žarkov s

Na poljubno nagnjeno in usmerjeno ploskev β

Postopki in enačbe za izračun sončnega obsevanja

Podatke dnevnega sončnega obsevanja na robu atmosfere smo pridobili iz knjige Varstvo

okolja in obnovljivi viri energije [1].


6

Preglednica 2.2: Solarne konstante in dnevno sončno obsevanje na vodoravno ploskev

za povprečne dni v mesecu na zemljepisni širini 46° [1]

Gex [W/m2] Hex,o [Wh/m2 dan]

Januar 1.396 3.166

Februar 1.384 4.682

Marec 1.365 6.827

April 1.342 9.096

Maj 1.322 10.779

Junij 1.310 11.508

Julij 1.309 11.158

Avgust 1.320 9.800

September 1.340 7.720

Oktober 1.362 5.420

November 1.383 3.609

December 1.395 2.746

S pomočjo podatkov iz preglednice 2.2 lahko izračunamo sončno obsevanje na horizontalno

ploskev. Oznake v preglednici 2.3 so osnova za razumevanje nadaljnjih enačb.

Preglednica 2.3: Oznake in enote za sončno obsevanje [1] Časovni

interval

Ura

oznaka

Enota Dan

oznaka

Enota Mesec

oznaka

Enota

Globalno

obsevanje

Iglob, */** Wh/m2 h Hglob,*/** Wh/m2 dan Hglob, */** Wh/m2 mes

Direktno

obsevanje

Idir, */** Wh/m2 h Hdir,*/** Wh/m2 dan Hdir, */** Wh/m2 mes

Difuzno

obsevanje

Idif, */** Wh/m2 h Hdif, */** Wh/m2 dan Hdif, */** Wh/m2 mes

* o – na vodoravno ploskev

** β – na poljubno ploskev


7

Sončno obsevanje na vodoravno ploskev

Sončno obsevanje na vodoravno ploskev sestavljata prispevek direktnega in prispevek

difuzijskega sevanja:

𝐺glob,o = 𝐺dir,o + 𝐺dif,o (2.6)

Povprečno urno obsevanje:

𝐼glob,o = 𝐼dir,o + 𝐼dif,o (2.7)

Povprečno dnevno obsevanje:

𝐻glob,o = 𝐻dir,o + 𝐻dif,o (2.8)

Velikokrat so edini meteorološki podatki, ki jih lahko pridobimo, zgolj za povprečno urno

ali dnevno obsevanje. S pomočjo korelacijskih metod lahko na osnovi teh podatkov

izračunamo želeni komponenti globalnega obsevanja, pri čemer je indeks jasnosti najbolj

razširjena metoda. Indeks jasnosti je razmerje med difuzno komponento sevanja na

vodoravno ploskev in globalnim obsevanjem na horizontalno ploskev na zunanjem robu

atmosfere v istem trenutku ali časovnem intervalu [1]. Uvede se kot urni indeks jakosti 𝑘𝑇

in dnevni indeks jakosti 𝐾𝑇.

𝑘𝑇 =𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜

𝐼𝑒𝑥,𝑜 (2.9)

𝐾𝑇 =𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜

𝐻𝑒𝑥,𝑜 (2.10)


8

Najpogosteje uporabljeni korelaciji za povprečno urno obsevanje vodoravne površine sta

[1]:

– Orgill in Hollandsova korelacija:

𝐼𝑑𝑖𝑓,𝑜

𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 1 − 0,249 ∙ 𝑘𝑇 𝑘𝑇 < 0


𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 1,557 − 1,84 ∙ 𝑘𝑇 0,35 < 𝑘𝑇 < 0,75


𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 0,177 𝑘𝑇 > 0,75 (2.11)

– Erbsova korelacija:


𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 1 − 0,09 ∙ 𝑘𝑇 𝑘𝑇 ≤ 0,22


𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 0,9511 − 0,1604 ∙ 𝑘𝑇 + 4,388 ∙ 𝑘𝑇

2 − 16,638 ∙ 𝑘𝑇3 + 12,336 ∙ 𝑘𝑇

4

0,22 < 𝑘𝑇 ≤ 0,8


𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 0,165 𝑘𝑇 > 0,8 (2.12)

Direktno komponento določimo kot razliko na osnovi znanega razmerja med difuznim in

globalnim obsevanjem [1]:

𝐼dir,o = 𝐼glob,o − 𝐼dif,o (2.13)


9

Pri povprečnem dnevnem obsevanju vodoravne površine se najpogosteje uporablja Liu in

Jordanova korelacija [1]:

𝐻𝑑𝑖𝑓,𝑜

𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 1,390 − 4,027 ∙ 𝐾𝑇 + 5,531 ∙ 𝐾𝑇

2 − 3,108 ∙ 𝐾𝑇3 (2.14)

Direktno komponento določimo na osnovi znanega razmerja med difuznim in globalnim

urnim obsevanjem z izrazom [1]:

𝐻dir,o = 𝐻glob,o − 𝐻dif,o (2.15)

Sončno obsevanje na poljubno ploskev

Ker bomo v nadaljevanju obravnavali SSE, ki se obravnava kot poljubna ploskev, so spodnje

izpeljave še posebej pomembne. Z naklonskim kotom β in z azimutom γ opredelimo položaj

ploskve.

Izraz za povprečno urno obsevanje je zapisan kot [1]:

𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 = 𝐼𝑑𝑖𝑟,𝑜 ∙ 𝑟𝑑𝑖𝑟 + 𝐼𝑑𝑖𝑓,𝑜 ∙ 𝑟𝑑𝑖𝑓 + 𝐼𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜 ∙ 𝜌𝑜𝑘 ∙ 𝑟𝑜𝑑𝑏 (2.16)

𝑟𝑑𝑖𝑟 – razmernik direktnega obsevanja je razmerje med obsevom nagnjene in vodoravne

površine, določimo ga pri povprečnem vpadnem kotu i v opazovani uri z izrazom:

𝑟𝑑𝑖𝑟 =𝐼𝑑𝑖𝑟,𝛽

𝐼𝑑𝑖𝑟,𝑜=

𝐼𝑠∙cos 𝑖

𝐼𝑠∙cos 𝑧 =

cos 𝑖

cos 𝑧 0° < 90°

𝑟𝑑𝑖𝑟 = 0 0° > 𝑖 > 90° (2.17)


10

𝑟𝑑𝑖𝑓 – razmernik difuznega obsevanja, za izotropno nebo je določen z izrazom:

𝑟𝑑𝑖𝑓 =𝐼𝑑𝑖𝑓,𝛽

𝐼𝑑𝑖𝑓,𝑜=

1+𝑐𝑜𝑠𝛽

2 (2.18)

𝑟𝑜𝑑𝑏 – razmernik od okolice odbitega obsevanja, za izotropno okolico je določen z izrazom:

𝑟𝑜𝑑𝑏 =1−𝑐𝑜𝑠𝛽

2 (2.19)

𝜌𝑜𝑘 – albedo okolice oziroma odbojnost

Preglednica 2.4: Vrednost albeda ρ glede na okolico [1] Albedo okolice

Svež sneg 0,75–0,95

Star sneg 0,4–0,6

Pesek 0,3–0,4

Beton 0,25–0,35

Zemlja 0,3–0,5

Trava 0,2–0,3

Gozd 0,1–0,2

Asfalt 0,1–0,2

Izračun dnevnega obsevanja na poljubno ploskev je podoben postopku izračuna urnega

obsevanja [1]:

𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 = 𝐻𝑑𝑖𝑟,𝑜 ∙ 𝑅𝑑𝑖𝑟 + 𝐻𝑑𝑖𝑓,𝑜 ∙ 𝑅𝑑𝑖𝑓 + 𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜 ∙ 𝜌𝑜𝑘 ∙ 𝑅𝑜𝑑𝑏 (2.20)

kjer za izotropno nebo in okolico velja:

𝑅𝑑𝑖𝑓 = 𝑟𝑑𝑖𝑓 ter 𝑅𝑜𝑑𝑏 = 𝑟𝑜𝑑𝑏


11

3. SOLARNI TOPLOTNI SISTEM

Solarni toplotni sistem je namenjen zbiranju sevane sončne energije in za pretvorbo zbrane

energije v toplotno energijo, ki jo lahko začasno shranimo in uporabimo za ogrevanje,

pripravo sanitarne tople vode (STV), ogrevanje bazenske vode, industrijske procese itd. [2].

Osnovni deli sistema so:

– sprejemniki sončne energije (SSE),

– hranilniki toplote (HT),

– cevni razvodi,

– obtočna črpalka,

– regulacijski in varnostni sistemi.

Na trgu najdemo več vrst solarnih toplotnih sistemov, med najbolj razširjene spadajo sistem

za pripravo STV, sistem za pripravo STV in podporo pri ogrevanju ter sistem za ogrevanje

in pripravo STV. Slednjega smo uporabili tudi v našem primeru, pri katerem smo kot HT

uporabili HT s pretočnim sistemom za STV, kar je razvidno iz sheme, prikazane na sliki 3.1.

Slika 3.1: Solarni toplotni sistem


12

Toplota iz SSE ogreva HT s pretočnim sistemom za STV. Tako se voda za ogrevanje

prostora in STV ogrevata v skupnem hranilniku, kar omogoča boljše izkoristke toplote.

Hranilnik je podrobneje prikazan na sliki 3.2.

Slika 3.2: HT s pretočnim sistemom za STV

3.1. Sprejemniki sončne energije

Sprejemniki sončne energije veljajo za osnovni del toplotnega solarnega sistema, saj služijo

za zbiranje sevalne sončne energije in njeno pretvorbo v toplotno. Osnovni sestavni deli so

absorber, ohišje, pokrov in priključki.

SSE mora biti narejen tako, da omogoča karseda optimalno zbiranje sončnega sevanja in

pretvorbo energije sonca v toplotno oziroma mora omogočati čim optimalnejši prenos

energije sevanja sonca na prenosnik energije (solarni medij) in istočasno izgubljati čim manj


13

toplote v neposredno okolico, kar pomeni, da so toplotne izgube s prevajanjem, konvencijo

in sevanjem čim manjše [2].

SSE z vakuumskimi cevmi po načelu ''Heat pipe''

Ker naš sistem delovanja solarnega toplotnega sistema spada med optimalnejše, smo izbrali

SSE z vakuumskimi cevmi, ki delujejo po načelu ''Heat pipe''. Absorber s toplotnimi cevmi

se v takšnih SSE nahaja v notranjosti vakuumske cevi, na katero je pritrjena toplotna cev, in

je postavljen na toplotni cevi, ki je napolnjena s primerno izparjevalno kapljevino (z

metanolom, freonom itd.) in zaprta ter se nahaja v notranjosti vakuumske steklene cevi, kot

je prikazano na sliki 3.3 [2]. Ob sevanju sonca se izparjevalna kapljevina v toplotni cevi

segreva in izpareva. Nastala para solarnemu mediju v zgornjem kondenzacijskem delu

toplotne cevi odda toplotno, se ohladi in utekočini ter zlije v spodnji del cevi.

Slika 3.3: Shema vakuumske cevi ''Heat pipe'' [2]


14

3.2 Izračun prenosa toplote v SSE

Izraz za toplotni tok 𝑄𝑆𝐸𝐸 z upoštevanjem faktorja učinkovitosti absorberja, transmitivnosti

pokrova, absorptivnosti sončnega sevanja na absorberju in toplotno prehodnost sprejemnika

zapišemo z enačbo [1]:

𝑄𝑆𝐸𝐸 = 𝐹′ ∙ 𝐴𝑆𝑆𝐸 ∙ [𝐺𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 ∙ 𝜏𝑝𝑜𝑘𝑟𝑜𝑣 ∙ 𝛼𝑎𝑏𝑠 − 𝑘𝑆𝑆𝐸 ∙ (𝑇𝑠𝑟 − 𝑇𝑜𝑘)] (3.1)

kjer je:

𝐹′ − brezdimenzijski faktor učinkovitosti absorberja

𝐴𝑆𝑆𝐸 [𝑚2] − površina pokrova sprejemnika

𝐺𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 [W

𝑚2] − globalno sončno sevanje na ravnino pokrova sprejemnika

𝜏𝑝𝑜𝑘𝑟𝑜𝑣 − transmitivnost pokrova

𝛼𝑎𝑏𝑠 − absorbtivnost sončnega sevanja na absorberju

𝑘𝑆𝑆𝐸 [𝑊

𝑚2𝐾] − toplotna prehodnost sprejemnika

𝑇𝑠𝑟 [𝐾] − srednja temperatura tekočine v sprejemniku

𝑇𝑜𝑘 [𝐾] − temperatura okolice

Učinkovitost SSE

Učinkovitost SSE v danem trenutku je razmerje med odvedenim toplotnim tokom s tekočino

in vpadlo energijo sonca [1]. Enačba za izračun učinkovitosti:

𝜂𝑆𝑆𝐸 =𝑄𝑆𝑆𝐸

𝐴𝑆𝑆𝐸∙ 𝐺𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 (3.2)

Po preureditve enačb (3.1) in (3.2) dobimo izraz:

𝜂𝑆𝑆𝐸 = 𝐹′ ∙ 𝜏𝑝𝑜𝑘𝑟𝑜𝑣 ∙ 𝛼𝑎𝑏𝑠 − 𝐹′ ∙ 𝑘𝑆𝑆𝐸 ∙ (𝑇𝑠𝑟−𝑇𝑜𝑘

𝐺𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽) (3.3)


15

Izraz za učinkovitost lahko napišemo tudi kot:

𝜂𝑆𝑆𝐸 ≅ 𝜂0 − 𝐾 ∙ 𝑇∗ (3.4)

kjer je:

𝜂0 − optimalna učinkovitost SSE

𝜂0 = 𝐹′ ∙ 𝜏𝑝𝑜𝑘𝑟𝑜𝑣 ∙ 𝛼𝑎𝑏𝑠 (3.5)

𝐾 − učinkovitost, ki je podana z naklonskim kotom premice, in ponazarja toplotne

izgube SSE

𝐾 = 𝐹′ ∙ 𝑘𝑆𝑆𝐸 (3.6)

𝑇∗ − nadtemperatura SSE

𝑇∗ = 𝑇𝑠𝑟−𝑇𝑜𝑘

𝐺𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 (3.7)

V našem primeru imajo SSE z vakuumskimi cevmi učinkovitost 𝜂0 = 0,80.


16

4. PASIVNA HIŠA

V tem poglavju so podrobneje predstavljeni izbrana tipska zgradba, uporabljeni materiali in

izračuni toplotnih izgub zgradbe.

4.1. Izbira tipske zgradbe

V nalogi obravnavamo enonadstropno pasivno hišo. Hiša ima vgrajeno ogrevanje s

ploskovnim ogrevanjem 35/28, prezračevanje prostora je z rekuperacijo, ki ima 80 %

izkoristek. Načrt pasivne hiše je podan v prilogi 1.

Splošni podatki:

– katastrska občina: Pobrežje in Bertoki;

– namembnost stavbe: stanovanjska hiša;

– ogrevana prostornina stavbe Ve = 238,18 m3;

– uporabna površina zgradbe Au = 105,75 m2;

– notranja temperatura T = 21 °C;

– vrsta zidu: lahka gradnja;

– delovanje ogrevanja je neprekinjeno v dneh, ko so temperature pod 15 °C.

4.2. Toplotne izgube pasivne hiše

Toplotne izgube pasivne hiše smo izračunali s pomočjo programskega orodja URSA. Tip

konstrukcijskih materialov za zunanje stene, streho in temeljno ploščo smo poiskali na

spletni strani podjetja Lumar [4]. Materiali morajo zagotavljati izgube hiše, manjše od 15

kWh/m2 letno. Plasti stene so prikazane na sliki 4.1, streha je prikazana na sliki 4.2.

Pridobljene vrednosti toplotnih izgub neprosojnih površin zgradbe so prikazane v

preglednici 4.1.


17

Slika 4.1: Konstrukcija stene Lumar PASIVE EKO [4]

Slika 4.2: Konstrukcija strehe Lumar PASIVE [4]


18

Preglednica 4.1: Neprozorne površine

Oznaka Orientacija Naklon

[°]

Ploščina

[m2]

U

[W/m2K]

Toplotne

izgube

[W/K]

Streha

sever

S 45 41,51 0,099 4,11

Streha

jug

J 45 51,33 0,099 5,08

Zidovi S 90 38,06 0,103 3,92

Zidovi V 90 37,09 0,103 3,82

Zidovi J 90 32,30 0,103 3,33

Zidovi Z 90 43,34 0,103 4,46

Temeljna

plošča

71,97 0,091 6,55

Vhodna

vrata

J 90 2,68 0,700 1,88

Skupaj 318,28 33,14

Okna in vrata smo poiskali na spletni strani podjetja AJM [5]. Leseno okno AJM pasiv 90

je primerno za pasivno gradnjo, zaradi majhne toplotne prevodnosti smo izbrali vrata serije

Classic. V preglednici 4.2. so prikazane vrednosti toplotnih izgub prozornih površin zgradbe.


19

Preglednica 4.2: Prozorne površine Oznaka Orientacija Naklon

[°]

Ploščina

[m2]

U

[W/m2K]

Toplotne

izgube

[W/K]

Okna S 90 3,26 0,720 2,35

Okna V 90 2,20 0,720 1,54

Okna J 90 1,70 0,720 1,19

Vrata V 90 4,15 0,700 2,91

Skupaj 11,41 7,99

Transmisijske toplotne izgube skozi zunanji ovoj:

𝐻𝑇 = 41,13𝑊

𝐾

Pasivno hišo prezračujemo z rekuperacijo, pri čemer ima sistem 80-odstotni izkoristek.

Toplotne izgube v hiši zaradi prezračevanja:

𝐻𝑉 = 6,48𝑊

𝐾

Iz tega sledi, da je koeficient skupnih specifičnih toplotnih izgub:

𝐻 = 𝐻𝑇 + 𝐻𝑉 = 41,13𝑊

𝐾+ 6,48

𝑊

𝐾= 47,61

𝑊

𝐾 (4.1)


20

S pomočjo programskega orodja URSA smo izračunali tudi sončne in notranje dobitke, ki

jih bomo potrebovali pri izračunih za potrebno toploto ogrevanja hiše. Notranje dobitke smo

dobili s pomočjo poenostavljene metode (4 W/m2 na enoto uporabne površine). Podatki za

Maribor in Bertoke so podani v preglednici 4.3.

Preglednica 4.3: Sončni in notranji dobitki

Maribor Bertoki

Mesec Sončni dobitki

[kWh]

Notranji dobitki

[kWh]

Sončni dobitki

[kWh]

Notranji dobitki

[kWh]

Januar 48 315 55 315

Februar 65 284 71 284

Marec 89 315 100 415

April 106 305 115 420

Maj 60 152 22 73

Junij 0 0 0 0

Julij 0 0 0 0

Avgust 0 0 0 0

September 30 91 0 0

Oktober 72 315 41 152

November 47 305 53 305

December 41 315 45 315

Skupaj 559 2.396 501 2.041


21

5. POSTOPKI IZRAČUNOV OGREVANJA PASIVNE HIŠE

5.1. Ogrevanje prostorov in STV

Po pridobitvi podatkov o toplotnih izgubah zgradbe nas je zanimala potrebna toplota za

ogrevanje prostorov in STV. Ogrevanje prostorov se izvaja, ko so temperature zunaj nižje

od 15 °C, medtem ko ogrevanje STV poteka vse leto. Dnevno potrebo po toploti smo

izračunali po enačbi:

𝑄𝑁𝐻/𝑑𝑎𝑛 =24∙𝐻(𝑇𝑁−𝑇𝑍)

1000 (5.1)

kjer je:

𝐻 [𝑊

𝐾] − koeficient specifične toplotne izgube (47,61 W/K)

𝑇𝑁 [𝐾] − temperatura prostorov (21 °C)

𝑇𝑍 [𝐾] − temperatura okolice

Povprečne dnevne temperature od leta 2000 do leta 2012 za Maribor in Portorož smo dobili

na spletni strani Agencije Republike Slovenije za okolje (ARSO) [6]. Temperature za

Portorož bomo upoštevali pri izračunih za Bertoke. Kot je razvidno iz diagrama na sliki 5.1,

so največje potrebe po toploti v januarju, sledi december.


22

Slika 5.1: Povprečne mesečne temperature za Portorož in Maribor od leta 2000 do

leta 2012

Na osnovi povprečnih dnevnih temperatur smo iz enačbe (5.1) izračunali potrebno dnevno

toploto za ogrevanje, ki pa smo ji odšteli dnevne dobitke zaradi sončnega obsevanja in

dnevne notranje dobitke. Sončne in notranje dobitke smo pridobili v programu URSA

(preglednica 4.3), kjer so bili podani mesečni dobitki, zato smo te vrednosti delili s številom

dni v mesecu in tako dobili povprečne dnevne sončne ter notranje dobitke za posamezni

mesec. Tako letna potreba po toploti za ogrevanje znaša:

– za Maribor: 𝑄𝑁𝐻,𝐶𝐸𝐿 = 1.265 𝑘𝑊ℎ,

– za Bertoke: 𝑄𝑁𝐻,𝐶𝐸𝐿 = 640 𝑘𝑊ℎ.

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tem

per

atu

ra [

°C]

Meseci v letu

Povprečne mesečne temeperature od leta 2000 do leta 2012

Maribor

Portorož


23

Slika 5.2: Potrebna toplota za ogrevanje pasivne hiše v Mariboru in pri Bertokih

Na sliki 5.3 je podrobneje prikazana potreba po toploti za posamezne dni v najhladnejšem

mesecu v letu, v januarju.

Slika 5.3: Potreba po toploti za ogrevanje v januarju

Toplota pa ni potrebna samo za ogrevanje bivalnih prostorov, ampak tudi za STV. Potrebno

toploto za STV smo izračunali po predpostavki, da vsak v tričlanskem gospodinjstvu porabi

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Jan Feb Mar Apr Sep Okt Nov Dec

[kW

h]

Potreba po toploti za ogrevanje

Maribor

Bertoki

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

KW

h

Potrebna toplota za ogrevanje v januarju

Bertoki

Maribor


24

približno 50 L STV vsakodnevno. Temperaturo vode pri izstopu iz HT smo predpostavili na

60 °C, medtem ko voda v HT vstopa s 15 °C.

Enačba za izračun letne porabe STV:

𝑉 = 𝑑𝑛𝑒𝑣𝑛𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑎𝑏𝑎 [𝐿] ∙ š𝑡𝑒𝑣𝑖𝑙𝑜 𝑑𝑛𝑖 = 150 ∙ 365,25 = 54.788 𝐿 = 54,79 𝑚3

(5.2)

Enačba za izračun letne potrebne energije za ogrevanje STV:

𝑄𝑆𝑇𝑉 =𝑐𝑝 ∙ 𝑉 ∙ 𝜌 ∙ ∆𝑇

3600=

4,1785 ∙ 54,79 ∙ 993,2 ∙ 37,5

3600= 2.370 𝑘𝑊ℎ (5.3)

kjer je:

𝑐𝑝 [𝑘𝐽

𝑘𝑔𝐾] − specifična toplota vode pri 37,5 °C = 4,1785 kJ/kgK

𝜌 [𝑘𝑔

𝑚3] − gostota vode pri 37,5 °C = 993,2 kg/m3

∆𝑇 [𝐾] − razlika temperature vstopne in izstopne vode (37,5 K)

Potrebna toplota STV je konstantna skozi vse leto za Maribor in Portorož, letno znaša 2370

kWh. Skupna letna potreba po toploti za ogrevanje in STV je:

- za Maribor:

𝑄𝐶𝐸𝐿 = 𝑄𝑁𝐻 + 𝑄𝑆𝑇𝑉 = 1.265 + 2.370 = 3.635 𝑘𝑊ℎ, (5.4)

- za Bertoke:

𝑄𝐶𝐸𝐿 = 𝑄𝑁𝐻 + 𝑄𝑆𝑇𝑉 = 640 + 2.370 = 3.010 𝑘𝑊ℎ. (5.4)


25

Na sliki 5.4 je prikazana skupna potrebna toplota za ogrevanje in pripravo STV za Maribor

in Bertoke. Izbrali smo mesec januar, saj je takrat potreba po toploti največja, prav tako je v

januarju največja razlika potrebne toplote (157 kWh) med lokacijama.

Slika 5.4: Skupna potreba po toploti za mesec januar

5.2. Izračun potrebne toplotne moči

Ker bomo solarni toplotni sistem primerjali z drugimi viri energije, je treba izračunati

toplotno moč, ki jo dobimo ob upoštevanju letnega toplotnega primanjkljaja, ki je podan pri

izračunih toplotnih izgub v programu URSA. Enačba toplotne moči:

𝑃𝐻 =∆𝜃ℎ∙𝑄𝐶𝐸𝐿

24∙𝑡𝑝 (5.5)

kjer je:

∆𝜃ℎ [𝐾] − projektna temperaturna razlika

𝑄𝐶𝐸𝐿 [𝑊ℎ] − toplota za ogrevanje in STV

𝑡𝑝 [𝐾

𝑑𝑛𝑖] − temperaturni primanjkljaj za kraj, kjer stoji pasivna hiša

576

419

kWh

Skupna potreba po toploti za januar

Maribor Bertoki


26

Potrebna toplotna moča za:

- Maribor:


24∙𝑡𝑝=

37∙3635

24∙3100= 1,808 𝑘𝑊,

- Bertoke:


24∙𝑡𝑝=

25∙3010

24∙2100= 1,493 𝑘𝑊.

5.3. Izračuni globalnega obsevanja sonca na vodoravno površino

Podatke o povprečnem dnevnem sončnem obsevanju za Maribor in Bertoke za obdobje od

leta 2000 do leta 2015 smo pridobili na ARSU [6]. Pri tem smo za Bertoke upoštevali sončno

obsevanje Portoroža. Na osnovi teh podatkov smo izračunali povprečno dnevno energijo

sončnega obsevanja, ki pade na vodoravno površino. Na sliki 5.5 je prikazano globalno

sončno obsevanje za Maribor in Bertoke v mesecih, ko je obsevanje najšibkejše, medtem ko

je na sliki 5.6 prikazano za meseca julij in avgust, ko je obsevanje najbolj aktivno. Primerjava

obeh grafikonov pokaže, da je razlika globalnega sončnega obsevanja na vodoravno ploskev

med zimskima in poletnima mesecema tudi do več kot štirikrat večje; to velja za obe lokaciji.

Na sliki 5.5 za Maribor izstopa dvajseti dan v decembru; podrobnejši pregled podatkov je

pokazal, da je bil povprečno najbolje obsijan dan v mesecu v zadnjih 15 letih. Povprečno

globalno sončno obsevanje na vodoravno površino je bilo 1485 Wh/m2, kar je več kot 300

Wh/m2 od ostalih dni v decembru glede na povprečje.


27

Slika 5.5: Globalno sončno obsevanje na horizontalno površino v najšibkejših

mesecih

Slika 5.6: Globalno sončno obsevanje na horizontalno površino v najaktivnejših

mesecih

Povprečno urno obsevanje za vsaki mesec smo povzeli po knjigi Varstvo okolja in

Obnovljivi viri energije [1]. Podatki za mesec december, ko je obsevanje najšibkejše in za

mesec julij, ko je obsevanje najbolj aktivno so prikazani na sliki 5.7. Iz slik, 5.5, 5.6 in 5.7

500

700

900

1100

1300

1500

1700

1 6 11 16 21 26 31

Wh

/m2

Dan v mesecu

Globalno sončno obsevanjena vodoravno površino

Januar Maribor

December Maribor

Januar Bertoki

December Bertoki

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

1 6 11 16 21 26 31

Wh

/m2

Dan v mesecu

Globalno sončno obsevanje na vodoravno površino

Julij Maribor

Avgust Maribor

Julij Bertoki

Avgust Bertoki


28

je razvidno, da je globalno sončno obsevanje na vodoravno površino večje za Bertoke, kar

lahko pripišemo boljšim vremenskim pogojem (manj oblačnosti).

Slika 5.7: Povprečno globalno urno sončno obsevanje na horizontalni površini

5.4. Izračun optimalnega naklona SSE

Da bi energijo sonca izkoristili najbolj optimalno, smo kot višine sonca izračunali po enačbi

(2.2). Dnevni kot sonca ob poldnevu je prikazan na sliki 5.8.

Slika 5.8: Višina sonca ob poldnevu

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 5 10 15 20

Wh

/m2

Ura

Povrečno globalno urno obsevanje vodoravne površine

December Maribor

December Bertoki

Junij Maribor

Julij Bertoki

15

25

35

45

55

65

75

1 51 101 151 201 251 301 351

α[°

]

Dan v letu

Višina sonca ob 12 uri

Maribor

Bertoki


29

Iz pridobljenih podatkov o energiji sončnega obsevanja na robu atmosfere in podatkov o

dnevni energiji sončnega obsevanja smo nadaljevali izračune po enačbi (2.10) za faktor

prepustnosti ozračja 𝐾𝑇.

𝐾𝑇 =𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜

𝐻𝑒𝑥,𝑜 (2.10)

Razmerje med difuznim in globalnim dnevnim sončnim obsevanje smo dobili iz enačbe

(2.14) po Liu in Jordanovi korelaciji, v katero smo vstavili zgoraj dobljeni faktor

prepustnosti ozračja. Ob podani globalni komponenti dnevnega sončnega obsevanja smo

nato izračunali difuzijsko komponento:

𝐻𝑑𝑖𝑓,𝑜

𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝑜= 1,390 − 4,027 ∙ 𝐾𝑇 + 5,531 ∙ 𝐾𝑇

2 − 3,108 ∙ 𝐾𝑇3 (2.14)

Sončno obsevanje na vodoravno površino je sestavljeno iz difuzijske in globalne

komponente, tako da smo direktno sončno obsevanje izračunali po enačbi (2.15).

𝐻dir,o = 𝐻glob,o − 𝐻dif,o (2.15)

Na sliki 5.9 je prikazano povprečno mesečno difuzijsko in globalno obsevanje na

horizontalni površini. Zaradi zemljepisne širine je sončno obsevanje v Bertokih, posebej v

poletnih mesecih, aktivnejše.


30

Slika 5.9: Povprečno mesečno direktno in difuzno obsevanje

Po pridobljenih podatki za sončno obsevanje na vodoravni površini smo izračun nadaljevali

za poljubno ploskve, v našem primeru SSE. Dnevno sončno obsevanje poljubne ploskve smo

dobili po enačbi (2.20). Potrebne razmernike smo izračunali po enačbah (2.17), (2.18) in

(2.19), iz preglednice 2.4 pa smo določili albedo okolice za posamezne mesece.

Za Maribor je bilo obsevanje najbolj optimalno na poljubno ploskev pri 80° naklonu SSE,

medtem ko je optimalnost naklona SSE za Bertoke 75°. Na sliki 5.10 so prikazani podatki

za Maribor v najmanj in najbolj aktivnih mesecih sončnega obsevanja. Zaradi naklona 80°

razlike med meseci niso tako velike, kot če bi bil naklon manjši. Enako so na sliki 5.11

prikazani podatki za Bertoke.

15000

35000

55000

75000

95000

115000

135000

155000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Wh

/m2

Meseci

Povprečno mesečno obsevanje

Hdir,0 Maribor

Hdif,0 Maribor

Hdif,0 Bertoki

Hdir,0 Bertoki


31

Slika 5.10: Globalno sončno obsevanje SSE za Maribor

Slika 5.11: Globalno sončno obsevanje SSE za Bertoke

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 5 10 15 20 25 30

Wh

/m2

Dan

Globalno sončno obsevanje nagnjene površine za kot 80° (Maribor)

Januar

December

Julij

Avgust

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

0 5 10 15 20 25 30

Wh

/m2

Dan

Globalno sončno obsevanje nagnjene površine za kot 75° (Bertoki)

Janura

December

Julij

Avgust


32

5.5. Izračuni za pridobljeno toploto SSE

Ker ogrevamo prostore (samo v dnevih, ko so temperature nižje od 15 °C) in STV s SSE

skozi vse leto, tudi v hladnejših mesecih, smo izbrali SSE z vakuumskimi cevmi. Potrebni

podatki za izračun:

𝜂0 = 0,8

𝑘𝑆𝑆𝐸 = 1 𝑊

𝑚2𝐾

𝐹′ = 0,95

Podatke smo nato vstavili v enačbo (3.4).

𝜂𝑆𝑆𝐸 ≅ 𝜂0 − 𝐾 ∙ 𝑇∗

𝜂𝑆𝑆𝐸 ≅ 𝜂0 − 𝑇′ ∙ 𝑘𝑆𝑆𝐸 ∙ (𝑇𝑠𝑟−𝑇𝑜𝑘𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽

𝑛

) (3.4)

kjer je:

𝑇𝑠𝑟 [𝐾] − srednja temperatura tekočine v sistemu (44 °C)

𝑇𝑜𝑘 [𝐾] − temperatura okolice

𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 [𝑊ℎ

𝑚2 ] − globalno obsevanje sonca na ravnino SSE

Pridobljeno toploto SSE posebej za vsak dan smo tako dobili iz enačbe:

𝑄𝑆𝑆𝐸 = 𝜂𝑆𝑆𝐸 ∙ 𝐻𝑔𝑙𝑜𝑏,𝛽 (5.6)

Mesečna toplota na m2 SSE za Maribor in za Bertoke je prikazana na sliki 5.12.


33

Slika 5.12: Dobljena toplota SSE na m2

5.6. Končni izračuni

Absolutno toploto SSE dnevno smo izračunali tako, da smo pridobljeno toploto SSE na m2

površine pomnožili z optimalno potrebno površino SSE za Maribor in za Bertoke:

𝑄𝐴𝐵𝑆 = 𝑄𝑆𝑆𝐸 ∙ 𝐴𝑆𝑆𝐸 (5.7)

Potrebno površino SSE (neto površina SSE) za Maribor in Bertoke ter velikost zalogovnika

smo pridobili na osnovi analiz in izračunov zgoraj. Zaradi velikega števila podatkov smo za

analize in izračune uporabili program Excel. Do končnih izračunov smo prišli s primerjavo

različnih podatkov, med katerimi smo nato izbrali najbolj optimalne. Na osnovi analiz smo

pridobili naslednje podatke:

- za Maribor:

𝐴𝑆𝑆𝐸 = 14 m2

𝑉𝐻𝑇 = 1917 L;

- za Bertoke:

𝐴𝑆𝑆𝐸 = 5,6 m2

𝑉𝐻𝑇 = 962 L.

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kWh

/m2

Mesec

Toplota SSE

Maribor

Bertoki


34

Pri izračunu optimalne površine SSE in volumna HT smo si pomagali z enačbo za izračun

dobitkov oziroma primanjkljaja dnevne toplote. Podan je z enačbo:

𝑄 = (𝑄𝐴𝐵𝑆 − 𝑄𝐶𝐸𝐿) ∙ 3600 (5.8)

kjer je:

𝑄 [ 𝐽] − dobitek oziroma primanjkljaj toplote

𝑄𝐴𝐵𝑆 [𝑊ℎ] − absolutna toplota SSE

𝑄𝐶𝐸𝐿[𝑊ℎ] − celotne izgube toplote

Na sliki 5.13 je prikazana količina vode v HT za Maribor in za Bertoke. V dneh, ko prek

SSE ne prejmemo dovolj potrebne toplote za ogrevanje hiše in STV, toploto zagotavlja

zbrana toplota v HT. Predpostavili smo, da sistem za ogrevanje deluje, ko je v HT več kot

10 % tople vode. V naših primerih sistema delujeta nemoteno.

Slika 5.13: Količina tople vode v HT čez leto

0

500

1000

1500

2000

1 51 101 151 201 251 301 351

[L]

Dan v letu

Količina tople vode v HT

Maribor

Bertoki


35

6. IZRAČUN IN PRIMERJAVA STROŠKOV OGREVANJA

Ceno investicije v solarni toplotni sistem smo primerjali s ceno investicije v ogrevanje na

toplotno črpalko zrak - voda in s toplotnim sistemom na kurilno olje. V nadaljevanju so

podani izračuni investicije in stroški ogrevanja za posamezne sisteme.

6.1. Solarni toplotni sistem

Osnovni stroški investicije v solarni toplotni sistem so podani v preglednici 6.1 za Maribor

in v preglednici 6.2 za Bertoke. Podrobnejša sestava stroškov je podana v predračunih, ki sta

v prilogi 2 za Maribor in v prilogi 3 za Bertoke. Pri končni ceni smo upoštevali tudi

subvencijo Eko sklada, ki znaša 200,00 € na m2 za vakuumske SSE [7].

Preglednica 6.1: Cena investicije solarnega toplotnega sistema za Maribor

Vrsta blaga/storitev Količina Cena

[€]

Znesek

[€]

Hranilnik toplote Vaillant all Stor

exclusive VPS 2000/3-7

1 2.299,00 2.299,00

Motorni pogon mešalnih ventilov Seltron

AVC05 + 3P-1

2 116,00 232,00

Črpalka Grundfos UPS 25-60 3 119,00 357,00

Raztezna posoda ventil servisni 3/4 1 250,00 250,00

Sprejemniki sončne energije GL100-16-

AS 2,9m2

5 2.059,00 10.295,0

0

Regulator ogrevanja Seltron Promatic

WDC-20 + tipala

1 357,00 357,00

Montaža 1 1.400,00 1.400,00

Ostali deli 1 2.117,77 2.117,77

Popust 1.139,01

DDV 1.536,03

Skupaj 17.704,79


36

Subvencija 14 200,00 2.800,00

Končna cena 14.904,79

Preglednica 6.2: Cena investicije solarnega toplotnega sistema za Bertoke


[€]

Znesek

[€]

Hranilnik toplote Vaillant all Stor

exclusive VPS 1000/3-7

1 1.489,00 1.489,00

Motorni pogon mešalnih ventilov Seltron

AVC05 + 3P-1

2 116,00 232,00

Črpalka Grundfos UPS 25-60 3 119,00 357,00

Raztezna posoda ventil servisni 3/4 1 250,00 250,00

Sprejemniki sončne energije GL100-16-

AS 2,9m2

2 2.059,00 4.118,00

Regulator ogrevanja Seltron Promatic

WDC-20 + tipala

1 357,00 357,00

Montaža 1 1.400,00 1.400,00

Ostali deli 1 2.117,77 2.117,77

Popust 644,85

DDV 900,21

Skupaj 10.376,13

Subvencija 5 200,00 1.000,00


Končni ceni solarnega toplotnega sistema moramo prišteti še letne stroške vzdrževanja, ki

jih ocenimo na 1 % začetne vrednosti investicije, in znašajo 149,00 €/leto za Maribor in

93,76 €/leto za Bertoke. Ceno električne energije za pogon črpalke zanemarimo.


37

6.2. Toplotna črpalka zrak - voda

Toplotna črpalka, ki smo jo izbrali za primerjavo s solarnim toplotnim sistemom, je

Weishaupt WWP L5. Deluje na sistem zrak - voda in ima moč 5 kW. Stroški investicije v

toplotno črpalko so prikazani v preglednici 6.3, podrobneje pa v prilogi 4. Pri končni ceni

upoštevamo tudi subvencijo Eko sklada, ki znaša 1.000,00 € [7].

Preglednica 6.3: Cena investicije za toplotno črpalko zrak - voda


[€]

Znesek

[€]

Toplotna črpalka Weishaupt WWP

L5 + 200 L bojler

1 5.920,00 5.920,00

Lovilec nesnage Dirtmag 1 120,00 120,00

Raztezna posoda 35 L Zilmet 1 44,00 44,00

Ostali deli 1 788,35 788,35

Montaža 1 1.100,00 1.100,00

Zagon 1 280,00 280,00

Popust 460,14

DDV 740,26

Skupaj 8.532,47

Subvencija 1.000,00


Pri delovanju toplotne črpalke, za razliko od solarnega toplotnega sistema, nastajajo

obratovalni stroški. Pri izračunu obratovalnih stroškov smo upoštevali, da se potreba po

toploti mesečno spreminja, zaradi različnih zunanjih temperatur pa se spreminja tudi grelno

število (COP), kar vpliva na porabo električne energije na enoto pridobljene toplote. Poraba

električne energije in COP sta odvisni tudi od namena uporabe toplotne črpalke, za ogrevanje

prostorov ali za ogrevanje STV. Podatke o COP smo pridobili v navodilih za uporabo

toplotne črpalke in so prikazani na grafu slike 6.1 [8].


38

Odčitane podatke o COP glede na zunanjo temperaturo in temperaturo izstopajoče vode, 35

°C za ogrevanje prostorov in 55 °C za ogrevanje STV, smo uporabili za izračun električne

energije, ki smo jo dobili tako, da smo potrebno energijo po toploti delili s COP. Izračuni so

prikazani v preglednicah 6.4 in 6.5 za Maribor ter 6.6 in 6.7 za Bertoke.

Slika 6.1: Graf grelnega števila v odvisnosti od temperature vstopnega zraka v sistem

[8]


39

Preglednica 6.4: Poraba električne energije za ogrevanje prostorov (Maribor)

Mesec

Qogr

[kWh]

Tsr

[°C]

COP ogr Qel, ogr

[kWh]

Januar 374,99 0 3,4 110,29

Februar 277,49 2 3,6 77,08

Marec 104,39 7 4 26,10

April 0 12 / 0

Maj 0 17 / 0

Junij 0 20 / 0

Julij 0 22 / 0

Avgust 0 21 / 0

September 0,58 16 4,9 0,12

Oktober 9,36 11 4,5 2,08

November 151,91 6 3,9 38,95

December 346,46 1 3,5 98,99

Skupaj 1.265,18

353,61


40

Preglednica 6.5: Poraba električne energije za ogrevanje STV (Maribor)

Mesec QSTV

[kWh]

Tsr

[°C]

COP STV Qel, STV

[kWh]

Januar 201,16 0 2 100,58

Februar 183,31 2 2,2 83,32

Marec 201,16 7 2,6 77,37

April 194,67 12 2,9 67,13

Maj 201,16 17 3,1 64,89

Junij 194,67 20 3,2 60,83

Julij 201,16 22 3,3 60,96

Avgust 201,16 21 3,2 62,86

September 194,67 16 3 64,89

Oktober 201,16 11 2,8 71,84

November 194,67 6 2,5 77,87

December 201,16 1 2,1 95,79

Skupaj 2.370,09

888,33

Seštevek potrebne električne energije za ogrevanje prostorov in STV za Maribor je 1.241,94

kWh/leto. Za izračun cene ogrevanja upoštevamo ceno električne energije, ki je z vsemi

prispevki 0,13 €/kWh [9]. Letni strošek ogrevanja električne energije za Maribor tako znaša:

𝑆𝑇𝑅𝐸𝐿. 𝐸𝑁𝐺. = 1.241,94 ∙ 0,13 = 161,45 €/𝑙𝑒𝑡𝑜 (6.1)

Strošku električne energije moramo prišteti še stroške vzdrževanja, ki jih ocenimo na 1,5 %

investicije v toplotno črpalko, in znašajo 112,99 €/leto. Skupni obratovalni stroški tako

znašajo:

𝑆𝑇𝑅𝑂𝐵𝑅 = 161,45 + 112,99 = 274,44 €/𝑙𝑒𝑡𝑜 (6.2)


41

Preglednica 6.6: Poraba električne energije za ogrevanje prostorov (Bertoki)

Mesec Qogr

[kWh]

Tsr

[°C]

COP ogr Qel, ogr

[kWh]

Januar 218,11 4 3,7 58,95

Februar 175,87 5 3,8 46,28

Marec 37,1 9 4,3 8,63

April 0 13 / 0

Maj 0 18 / 0

Junij 0 22 / 0

Julij 0 24 / 0

Avgust 0 23 / 0

September 0 18 / 0

Oktober 13,73 14 4,7 2,92

November 25,63 10 4,4 5,83

December 169,05 6 3,9 43,34

Skupaj 639,49

165,95


42

Preglednica 6.7: Poraba električne energije za ogrevanje STV (Bertoki)

Mesec QSTV

[kWh]

Tsr

[°C]

COP STV Qel, STV

[kWh]

Januar 201,16 4 2,3 87,46

Februar 183,31 5 2,4 76,38

Marec 201,16 9 2,7 74,50

April 194,67 13 2,9 67,13

Maj 201,16 18 3,1 64,89

Junij 194,67 22 3,2 60,83

Julij 201,16 24 3,4 59,16

Avgust 201,16 23 3,3 60,96

September 194,67 18 3,1 62,80

Oktober 201,16 14 3,0 67,05

November 194,67 10 2,8 69,52

December 201,16 6 2,5 80,46

Skupaj 2.370,09

831,15

Enako kot za Maribor tudi za Bertoke seštejemo letno porabo električne energije za

ogrevanje prostorov in STV, ki znaša 997,1 kWh/leto. Letni strošek ogrevanja električne

energije za Bertoke je:

𝑆𝑇𝑅𝐸𝐿. 𝐸𝑁𝐺. = 997,1 ∙ 0,13 = 129,62 €/𝑙𝑒𝑡𝑜 (6.1)

Strošku električne energije prištejemo še stroške vzdrževanja, kar nam poda skupne

obratovalne stroške:

𝑆𝑇𝑅𝑂𝐵𝑅 = 129,62 + 112,99 = 242,61 €/𝑙𝑒𝑡𝑜 (6.2)


43

6.3. Toplotni sistem na kurilno olje

Osnovni sestavni deli sistema so podani v preglednici 6.8, podrobneje pa ga opisuje

predračun v prilogi 5. Glavni del toplotnega sistema na kurilno olje je kotel Viadrsu, ki ima

izkoristek η = 0,93 – 0,95 [10]. Zaradi majhnih toplotnih izgub pasivne hiše kotel ne deluje

optimalno, kar zmanjša izkoristek. V izračunih smo predvideli 85 % izkoristek v času

ogrevalne sezone, ko ogrevamo bivalne prostore in STV. Izven ogrevalne sezone ogrevamo

samo STV, zato je obseg delovanja kotla še manjši, s tem pa tudi izkoristek kotla, ki ga

ocenimo na 60 %.

Preglednica 6.8: Cena investicije za toplotni sistem na kurilno olje

Vrsta blaga/storitev Količina Znesek

[€]

Kotel Viadrus G50/E 50/20 1 /

Oljni gorilnik Hansa HVS 1 /

Črpalka Grundfos Alpha-2 L 1 /

Cisterna PVC NAU Quadro 750 L 1 /

Bojler Lentherm OWL 200 L 1 /

Ostali deli 1 /

Skupaj 1 2.800,00

Montaža 1 700,00

DDV 332,50


Za delovanje kotla je potrebno kurilno olje. Letno ceno ogrevanja prostorov in STV s

kurilnim oljem smo izračunali po preoblikovanju naslednje enačbe:

𝑄𝐶𝐸𝐿 = 𝐻𝑖 ∙ 𝑚 ∙ 𝜂 (6.3)


44

- za Maribor:

𝑚 = 𝑄𝐶𝐸𝐿

𝐻𝑖 ∙ 𝜂=

𝑄𝑂𝐺𝑅.𝑂𝐵𝐷.

𝐻𝑖 ∙ 𝜂1+

𝑄𝑆𝑇𝑉

𝐻𝑖 ∙ 𝜂2=

9,513 ∙ 103

41,2 ∙ 0,85+

3,574 ∙ 103

41,2 ∙ 0,60= 416,22 𝑘𝑔

- za Bertoke:

𝑚 = 𝑄𝐶𝐸𝐿

𝐻𝑖 ∙ 𝜂=

𝑄𝑂𝐺𝑅.𝑂𝐵𝐷.

𝐻𝑖 ∙ 𝜂1+

𝑄𝑆𝑇𝑉

𝐻𝑖 ∙ 𝜂2=

6,560 ∙ 103

41,2 ∙ 0,85+

4,275 ∙ 103

41,2 ∙ 0,60= 360,26 𝑘𝑔

kjer je:

𝑄𝐶𝐸𝐿 [𝐽] − letna energija ogrevanja prostorov in STV

𝑄𝑂𝐺𝑅.𝑂𝐵𝐷, 𝑀𝐴𝑅𝐼𝐵𝑂𝑅 = 2.642,46 𝑘𝑊ℎ = 9,513 𝐺𝐽

𝑄𝑆𝑇𝑉, 𝑀𝐴𝑅𝐼𝐵𝑂𝑅 = 992,81 𝑘𝑊ℎ = 3,574 𝐺𝐽

𝑄𝑂𝐺𝑅.𝑂𝐵𝐷, 𝐵𝐸𝑅𝑇𝑂𝐾𝐼 = 1.822,10 𝑘𝑊ℎ = 6,560 𝐺𝐽

𝑄𝑆𝑇𝑉, 𝐵𝐸𝑅𝑇𝑂𝐾𝐼 = 1.187,48 𝑘𝑊ℎ = 4,275 𝐺𝐽

𝐻𝑖 [J

𝑘𝑔] – kurilna vrednost kurilnega olja

𝐻𝑖 = 41,2 𝑀𝐽/𝑘𝑔 [3]

𝜂 − izkoristek

Volumen goriva smo izračunali iz pridobljene mase goriva, ki smo jo delili z gostoto

kurilnega olja:

𝑉 = 𝑚

𝜌 (6.4)

- za Maribor:

𝑉 = 𝑚

𝜌=

416,22

0,81= 513,85 𝐿


45

- za Bertoke:

𝑉 = 𝑚

𝜌=

360,26

0,81= 444,77 𝐿

kjer je:

𝑉 [𝐿] − volumen

𝜌 [𝑘𝑔

𝑚3] − gostota kurilnega olja

𝜌 = 810 𝑘𝑔

𝑚3 = 0,81 𝑘𝑔

𝐿− pri temperaturi 20 °C [3]

Maloprodajna cena kurilnega olja od 6. junija 2017 znaša 0,797 €/L [11]. Letni strošek

ogrevanja s kurilnim oljem tako znaša:

𝑆𝑇𝑅𝑂𝐺𝑅 = 𝑉 ∙ 𝑃𝐶 (6.5)

- za Maribor:

𝑆𝑇𝑅𝑂𝐺𝑅 = 𝑉 ∙ 𝑃𝐶 = 513,85 ∙ 0,797 = 409,54 €

- za Bertoke:

𝑆𝑇𝑅𝑂𝐺𝑅 = 𝑉 ∙ 𝑃𝐶 = 444,77 ∙ 0,797 = 354,48 €,

kjer je:

𝑃𝐶 [€] − prodajna cena kurilnega olja

Strošku ogrevanja s kurilnim oljem moramo prišteti še stroške vzdrževanja, ki jih ocenimo

na 3,5 % investicije v toplotni sistem na kurilno olje, in znašajo 134,14 €/leto. V strošek

vzdrževanja so všteti dimnikarska dejavnost, kontrola, čiščenje, nastavitve, popravilo itd.

Skupni obratovalni stroški tako znašajo:


46

- za Maribor:

𝑆𝑇𝑅𝑂𝐵𝑅 = 409,54 + 134,14 = 543,68 €/𝑙𝑒𝑡𝑜 (6.2)

- za Bertoke:

𝑆𝑇𝑅𝑂𝐵𝑅 = 354,48 + 134,14 = 488,62 €/𝑙𝑒𝑡𝑜 (6.2)

6.4. Ekonomska primerjava sistemov ogrevanja

Cena investicije v solarni toplotni sistem je zelo visoka v primerjavi z drugimi sistemi,

posebej v Mariboru, kjer je zaradi geografske lege potreben večji sistem. Da bi ugotovili, v

kolikšnem času bi se nam investicija v solarni toplotni sistem povrnila, smo stroške

obratovanja toplotne črpalke in toplotnega sistema na kurilno olje v prihodnjih letih

diskontirali ter odšteli od razlike investicije v primerjavi s solarnim toplotnim sistemom. Na

osnovi teh izračunov smo nato ocenili ekonomsko upravičenost solarnega sistema v

primerjavi s toplotno črpalko in ogrevalnim sistemom na kurilno olje. Primerjava stroškov

investicij je podana v preglednici 6.9 za Maribor in v preglednici 6.10 za Bertoke, medtem

ko so rezultati diskontiranja za Maribor podani v preglednicah 6.11 in 6.12, za Bertoke pa v

preglednicah 6.13 in 6.14.

Preglednica 6.9: Primerjava stroškov investicije za Maribor

Solarni

toplotni

sistem

Toplotna

črpalka zrak

- voda

Toplotni

sistem na

kurilno olje

Cena investicije 14.904,79 €* 7.532,47 €* 3.832,50 €

Razlika investicij / 7.372,32 € 11.072,29 €

Letni strošek obratovanja 149,00 € 274,44 € 543,68 €

Doba vračanja v letih > 40 > 40

(* s subvencijo)


47

Preglednica 6.10: Primerjava stroškov investicije za Bertoke

Solarni

toplotni

sistem

Toplotna

črpalka zrak

- voda

Toplotni

sistem na

kurilno olje

Cena investicije 9.376,13 €* 7.532,47 €* 3.832,50 €

Razlika investicij / 1.843,66 € 5.543,63 €

Letni strošek obratovanja 93,76 € 242,61 € 488,62 €

Doba vračanja v letih 20 25

(* s subvencijo)

Diskontno stopnjo smo določili pri 5 %. Neto denarni tok investicije smo izračunali kot

razliko med sistemi ogrevanja in stroški ogrevanja, ki smo jih diskontirali. Nato smo vsako

leto zmanjšali razliko investicije za neto denarni tok tekočega leta in na osnovi tega ugotovili

potreben čas povrnitve investicije v solarni toplotni sitem.

Enačba diskontiranja je:

𝑁𝐷𝑇𝑖 = 𝑁𝐷𝑇𝑖−1

1+𝑝 (6.6)

kjer je:

p – diskontna stopnja

NDTi – diskontirani neto denarni tok tekočega leta

NDTi-1 – diskontirani neto denarni tok predhodnega leta


48

Preglednica 6.11: Diskontiranje stroškov ogrevanja s toplotno črpalko za Maribor

Leto Dobiček od stroškov ogrevanja

[€/leto]

Razlika v ceni

[€/leto]

0

–7.373,00

1 119,47 –7.253,53

2 113,78 –7.139,76

3 108,36 –7.031,40

4 103,20 –6.928,20

… … …

38 19,64 –5.257,09

39 18,71 –5.238,38

40 17,82 –5.220,56

Preglednica 6.12: Diskontiranje stroškov ogrevanja z ogrevalnim sistemom na

kurilno olje za Maribor


[€/leto]

Razlika v ceni

[€/leto]

0

–11.072,29

1 375,89 –10.696,40

2 357,99 –10.338,42

3 340,94 –9.997,48

4 324,70 –9.672,77

… … …

38 61,81 –4.414,87

39 58,87 –4.356,00

40 56,06 –4.299,94


49

Preglednica 6.13: Diskontiranje stroškov ogrevanja s toplotno črpalko za Bertoke


[€/leto]

Razlika v ceni

[€/leto]

0

-1.843,66

1 141,76 -1.701,90

2 135,01 -1.566,89

3 128,58 -1.438,30

4 122,46 -1.315,85

… … …

18 61,85 -103,66

19 58,90 -44,76

20 56,10 11,34

Preglednica 6.14: Diskontiranje stroškov ogrevanja ogrevalnega sistemom na kurilno

olje za Bertoke


[€/leto]

Razlika v ceni

[€/leto]

0

–5.543,63

1 376,06 –5.167,57

2 358,15 –4.809,42

3 341,09 –4.468,33

4 324,85 –4.143,48

… … …

23 128,56 –217,53

24 122,43 –95,10

25 116,60 21,50


50

Zgornji izračuni nam povedo, da se v solarni toplotni sistem v Mariboru ne splača vlagati,

saj je investicije previsoka v primerjavi z drugimi toplotnimi sistemi. Investicija se nam ne

bi povrnila niti v 30 letih, kolikšna je pričakovana življenjska doba SEE [12]. Zaradi z vidika

sončnega obsevanja ugodnejše geografske lege je investicija v solarni toplotni sitem pri

Bertokih bolj smiselna, saj bi se v primerjavi z ogrevalnim sistemom na kurilno olje povrnila

v 25. letu obratovanja. V izračune niso vštete morebitne spremembe cene kurilnega olja na

trgu; to bi v primeru, da bi se olje podražilo, smiselnost investicije solarnega toplotnega

sistema še povečalo. V primerjavi s toplotno črpalko je investicija še bolj smiselna, saj bi se

nam povrnila že v 20. letu obratovanja, kar pomeni, da bi v 10 letih, če upoštevamo

predvideno življenjsko dobo SSE 30 let, privarčevali 2.680,95 €.


51

7. SKLEP

Prizadevanja za zmanjševanje onesnaževanja okolja s toplogrednimi plini ni več samo borba

zelenih organizacij, ampak so postala strateški načrt večine držav, saj so negativne posledice

podnebnih sprememb v nekaterih delih sveta že vidne, lokalno prebivalstvo pa jih zelo

občuti. Velik korak v smeri zmanjševanja onesnaževanja okolja s toplogrednimi plini so

skoraj vse države naredile s podpisom sporazuma o podnebnih spremembah na Pariški

konferenci 14. decembra 2015. Pridobivanje energije iz obnovljivih virov energije se

globalno gledano vsako leto povečuje, v Sloveniji prednjači lesna biomasa. Poleg lesne

biomase je v Sloveniji v porastu tudi izkoriščanje sončne energije, katere izkoristki ob novih

tehnologijah so kljub slabemu vremenu in nizkim temperaturam vedno večji.

V diplomskem delu smo izračunali dnevne povprečne vrednosti sončnega obsevanja

na poševno ploskev, v našem primeru na sprejemnik sončne energije, in te vrednosti

pretvorili v pridobljeno toplotno energijo, ki jo skladiščimo v hranilniku toplote in jo

uporabljamo za ogrevanje pasivne hiše ter sanitarne tople vode. Vse skupaj smo cenovno

ovrednotili in primerjali z ostalimi viri energije za ogrevanje zgradb. Vse izračune smo

primerjali med dvema lokacijama, Mariborom in Bertoki. Rezultati so pokazali, da je

investicija v toplotni solarni sistem pri Bertokih v primerjavi s toplotnim sistemom na

kurilno olje ali toplotno črpalko smiselna. Začetna investicija za Maribor je v primerjavi z

drugimi sistemi previsoka in se ne povrne v predvidenem času obratovanja solarnega

toplotnega sistema. V primerjavi z drugimi toplotnimi sistemi pa je solarni toplotni sistem

okolju najprijaznejši, saj pri njegovem delovanju ne nastajajo toplogredni plini ali

kakršnikoli drugi negativni vplivi na okolje.


52

8. VIRI

[1] S. Medved, P. Novak, Varstvo okolja in obnovljivi viri energije. Ljubljana: Fakulteta

za strojništvo, 2000.

[2] D. Papler, Osnove uporabe solarnih toplotnih in fotonapetostnih sistemov. Ljubljana:

Energetika marketing, 2012.

[3] B. Kraut, Krautov strojniški priročnik, 15. izdaja. Ljubljana: Littera picta, 2011.

[4] Lumar [Splet], Dosegljivo: http://www.lumar.si/ [Datum dostopa: 12. 6. 2017].

[5] AJM [Splet], Dosegljivo: http://www.ajm.si/ [Datum dostopa: 12. 6. 2017].

[6] Agencija Republike Slovenije za okolje [splet], Dosegljivo: http://www.arso.gov.si/

[Datum dostopa: 12. 6. 2017].

[7] Eko sklad [Splet], Dosegljivo: https://www.ekosklad.si/ [Datum dostopa: 12. 6. 2017].

[8] Weishaupt [Splet], Dosegljivo: http://www.weishaupt.si [Datum dostopa: 12. 6. 2017].

[9] Seltron [Splet], Dosegljivo: http://www.ogrevanja.si/ [Datum dostopa: 12. 6. 2017].

[10] Etiks [Splet], Dosegljivo: http://www.etiks.si/images/stories/Documenti/2017/G_50.

pdf [Datum dostopa: 12. 6. 2017].

[11] Petrol [Splet], Dosegljivo: http://www.petrol.si/za-dom/energija/kurilno-olje [Datum

dostopa: 12. 6. 2017].

[12] Bio planet [Splet], Dosegljivo: http://www.bioplanet.si/zeleni-kolektor [Datum

dostopa: 12. 6. 2017].

http://www.lumar.si/

http://www.ajm.si/

http://www.arso.gov.si/

https://www.ekosklad.si/

http://www.weishaupt.si/

http://www.ogrevanja.si/

http://www.etiks.si/images/stories/Documenti/2017/G_50.pdf

http://www.etiks.si/images/stories/Documenti/2017/G_50.pdf

http://www.petrol.si/za-dom/energija/kurilno-olje

http://www.bioplanet.si/zeleni-kolektor


53

Priloga 1: Načrt pasivne hiše


52


53

Priloga 2: Predračun za solarni toplotni sistem –

Maribor


54


55


56

Priloga 3: Predračun za solarni toplotni sistem –

Bertoki


57


58


59

Priloga 4: Predračun za toplotno črpalko zrak –

voda


60


61

Priloga 5: Predračun za toplotni sistem na kurilno

olje


62

Documents

SONČNO ENERGIJO