Слънцето грее през прозорците, топлината му преминава и през непрозрачните стени и сгрява сградата - това са пасивните слънчеви печалби, които са напълно безплатни.
Колко пасивна слънчева енергия ще влезе в жилищния блок или къщата през стените, покривите и прозорците, наричани от специалистите сградни ограждения, зависи от това в коя от деветте климатични зони на България се намира тя. Защото едно е да е в Пловдив, друго - в Балкана. Освен географското местоположение значение има и как пространствено са ориентирани самата сграда и нейните фасади. Още възрожденските сградостроители като тревненските майстори са определяли как да я разположат на терена според слънцегреенето. Не по-малко важни са и конструктивните решения и използваните материали.
В европейските и национални нормативни документи има методики, с които да се пресмятат тези слънчеви печалби през прозорци и стени. Сметките се ползват при изчисления на енергията, нужна за отопление и охлаждане. Но при енергийното обследване и сертифициране на сградите тези пасивни печалби от слънцето не се отчитат като възобновяема енергия, което по принцип не е коректно.
В това е убеден и екипът от катедра "Технология на силикатите" от Химикотехнологичен и металургичен университет. Проф. д-р инж. Нина Пенкова, доц. инж. Калин Крумов и инж. Пенка Панова са разработили методи за отчитане на пасивните слънчеви печалби при енергийното сертифициране на сградите. Разпространението на изследователските резултати се подпомага от проект BG-RRP-2.004-0002-C01 BiOrgaMCT (Биоактивни органични и неорганични авангардни материали и чисти технологии) по Националния план за възстановяване и устойчивост и от Център за трансфер на технологии към университета.
Слънчевата топлина е възобновяема енергия, а отчитането на тези пасивни слънчеви печалби ще покаже реалния дял на енергията от ВЕИ, която се оползотворява в сградите. Тя може да бъде от фотоволтаици, от слънчеви колектори, от зелени горива, термопомпи. Енергията на околната среда, вкарвана в дома от климатиците, които са термопомпи въздух-въздух, я отчитаме като възобновяема, а слънчевата енергия - не, коментира проф. Пенкова. Убедена е, че това не е справедливо. И че пасивните слънчеви печалби са подценени, скрити и хората нямат представа за техния дял в отоплението.
Има разработен софтуер, с който се прави енергийният баланс на сградите, той изчислява слънчевите печалби, но просто не ги показва и те остават скрити за потребителя. Но те участват в баланса и като се отчете слънцето, се получава, че трябва по-малко топлина за отопление. Слънчевите топлопритоци през лятото се вземат предвид при пресмятане на необходимостта от охлаждане. Тоест инженерното общество е подготвено да изчислява пасивните слънчеви печалби, казват от екипа на проекта.
Разработен е и алгоритъм за определяне на тези печалби чрез софтуер, използван при енергийните обследвания у нас. Отчитането им позволява да се определи реалният дял на възобновяема енергия, оползотворявана в сградите, като при разгледаните от учените няколко случая се установява, че този дял е по-висок в сравнение с традиционното им неотчитане.
В многоетажен жилищен блок в ж.к. "Бъкстон" в София част от апартаментите се отопляват с електрически печки и климатици (термопомпи въздух/въздух), други са на природен газ. След енергийно обследване са предписани енергоспестяващи мерки за топлинно изолиране на стените, подмяна на прозорци с PVC и алуминиева дограма със стъклопакети.
Преди санирането му нетната енергия за отопление без отчитане на слънчевите печалби би била 177,23 киловатчаса на квадратен метър на година, с отчитането им енергията е 146,43 киловатчаса, тоест делът на слънчевата топлина е 17,4%. След санирането нуждата от отопление с отчитане на слънчевите печалби е 29,39 квтч на кв. м на година, а без тях би била 54,59 квтч.
Изчислен е делът на възобновяемата енергия с отчитане на слънчевите печалби, тя е 35,5% преди санирането и 37,5 на сто след енергоспестяващите мерки. Без отчитането на топлината от слънцето процентът на възобновяема енергия преди саниране е 25,3, а след санирането - 14,4 на сто - това е топлинната енергия на околната среда, внесена от климатиците.
Детска градина в София е на парно. Тоест - възобновяемата енергия е само от тези пасивни слънчеви печалби. Преди санирането тя е 21 на сто, а след енергоспестяващите мерки делът й е 30,9%. Увеличен е, тъй като след енергоспестяващите мерки се харчи по-малко топлинна енергия, а делът на слънцето си остава приблизително същия, с малки намаления заради изолацията на стените.
Бизнес сграда се отоплява с термопомпи въздух-вода и от топлофикация. Охлажда се от 15 май до 15 септември. При отчитането на слънчевите печалби делът на възобновяема енергия в нея е 22,8 на сто, е без отчитането им - 6%.
Защо са нужни тези сметки и отчитането на тези пасивни слънчеви печалби, които влизат във всяка сграда?
Остойностяването на слънчевата енергия ще позволи взимането на по-рационални решения на етап проектиране на сгради или при основното им обновяване, саниране и реконструкция, обяснява проф. Пенкова.
Данните от анализираните сгради показват, че слънчевите печалби покриват над 17% от нетната потребна енергия за отопление. Този дял нараства с дела на прозрачната част на фасадите.
Ето и някои изводи:
- Слънчевата енергия, постъпила през прозрачните ограждения (остъкленията) в сградите при всички разгледани случаи е неколкократно по-голяма в сравнение с тази, преминала през стените.
- При нови или санирани сгради с топлинно изолирани ограждения пасивните слънчеви печалби през прозрачните елементи са над 98% от общите слънчеви енергии, постъпили през огражденията, и имат по-голям принос към отоплението, в сравнение със сградите с високи коефициенти на топлопреминаване на сградните обвивки.
- При анализираната бизнес-сграда постъпилата слънчева енергия през летния сезон се отвежда от охлаждащите системи за сметка на допълнителен разход на енергия. Но слънчевите печалби през отоплителния период имат положителен ефект върху дела на потребната възобновяема енергия в нея.
Тези изследвания показват още, че отчитането на слънчевите печалби през сградните ограждения позволява да се определи реалният дял на възобновяемата енергия, оползотворявана в сградите, който при всички разгледани случаи е по-висок в сравнение с неотчитането на тези печалби.
Това е доказано за тези 3 сгради в 7-а климатична зона и вероятно може да се мултиплицира за всички сгради в умерения климатичен пояс, но за това са необходими по-мащабни проверки, смята екипът.
Знанието за пасивно оползотворената слънчева енергия ще облекчи проектирането на нови сгради и привеждането на съществуващите към сгради с близко до нулата потребление на енергия.
Да припомним, че от 1 януари 2028 г. при проектирането на нови сгради, които са публична собственост, те трябва да са с нулеви емисии от изкопаеми горива, а от 1 януари 2030 г. това е задължение за всички други нови сгради, като се оставя възможност за специфични изключения. Държавите членки ще трябва да гарантират, че новите сгради са „подготвени за слънчева енергия".
Проф. Пенкова подчертава, че включването на пасивно оползотворената слънчева енергия ще облекчи проектирането на нови сгради и привеждането на съществуващите към стандарта за сгради с близко до нулево енергийно потребление. Това ще стимулира и бъдещо развитие на материали и технологии за регулиране на слънчевите топлинни потоци през елементите на „прозрачната" архитектура.
Казано по-разбираемо - при проектирането на една сграда ще могат да се търсят по рационални решения за оползотворяване на слънчевата енергия - да е по-голям нейният принос към отоплението през зимата, да не се прегрява сградата през лятото и съответно да се харчи по-малко енергия за охлаждане.
Тъй като технологиите за остъкляванията се развиват с невероятна скорост, покритията предават чудни свойства на остъкленията, които хората не познават. Един стъклопакет ще се сложи на южната фасада, той ще намалява преминаването на слънчевата топлина, друг на северната, той пък ще пропуска повече. Има и стъкла като фотосоларните очила, чиито оптични свойства се променят съобразно слънцегреенето. Подобни технологии все още са скъпи, тъй като са нови и производството на съответните остъкления е малко, но това ще се промени, вярват учените.
Те смятат, че когато човек купува имот, би трябвало да знае и какви са пасивните му слънчеви печалби.
Първоначално учените планирали да патентоват проекта си, но после се отказват, защото слънчевата топлина е безплатна и нейното изваждане пред скоби също трябвало да е достъпно.
