Toplotni hranilnik

Medsebojni vpliv sončnega sevanja in toplotne potrebe

Sončno sevanje je nasprotna smer z energijskimi potrebami neke hiše (zgradbe). Z uporabo sončne energije lahko pokrivamo toplotne potrebe skozi celotno sezono. Še posebej je primerno za ogrevanje v prehodnem obdobju, ko so toplotne potrebe veliko manjše in sicer na začetku in na koncu ogrevalne sezone (september, oktober in marec april, maj).Tako se v stanovanjskih zgradbah že dolgo, s pasivno uporabo, izrablja sončna energija. Z uporabo sončnih sprejemnikov se bo delež solarnega ogrevanje v prihodnosti le povečeval.

Potrebe po topli vodi skozi celo leto so konstantne in znašajo približno od 15 do 25 % skupnih potreb energije za enodružinsko hišo. Če želimo pokrivati celotne potrebe energije skozi leto, moramo uporabiti bodisi zelo velik in toplotno dobro izolirani hranilnik ali zelo veliko število sončnih sprejemnikov oziroma uporabo obeh variant hkrati.

Dimenzioniranje toplotnega hranilnika za toplo vodo

Za velikost oziroma dimenzijo toplotnega hranilnika je bilo v preteklosti podanih že veliko število izračunov in smernic. Za enostavno določanje je potrebno vedeti, da mora biti dimenzija toplotnega hranilnika od 1,3 do 1,7 krat večja, od volumna dnevne porabe tople vode.

Dimenzioniranje toplotnega hranilnika za ogrevanje

Za zagotovitev enakomerne temperature v prostoru, moramo uravnovesiti nihanje od razpoložljive in potrebne energije. Pri tem nastopijo naslednje razlike glede na:

• Urna nihanja sončnega sevanja (maksimalno za 1 dan) lahko ustrezno količino tople vode v toplotnem hranilniku za hišo in nihanjem temperature v prostoru pridušimo.
• V primeru, da je več dni zelo malo sončnega sevanja, lahko v tem času premostimo s pomočjo manjšega toplotnega hranilnika (1-3 m³).
• Sezonska nihanja z energijo Sonca lahko izravnamo samo s pomočjo velikega toplotnega hranilnika.

Na sliki št. 1 je prikazan vpliv velikosti toplotnega hranilnika in površine sončnih sprejemnikov za maksimalno pokrivanje toplotnih potreb sončne naprave. Primerna velikost toplotnega hranilnika za potrošno toplo vodo je okoli 500 litrov in konstantna poraba tople vode znaša okoli 240 l/na dan. Uporabimo dva toplotna hranilnika z enako regulacijo in avtomatskim kotlom (ki ni krmiljen preko hranilnika za ogrevanje). Temperatura ogrevalnega sistema znaša 35/28 ^oC, kar je zelo nizko. Na preglednici je prikazana klima za Maribor.

Za osnovno delovanje potrebujemo kratkotrajni in dolgotrajni toplotni hranilnik:

• Popolnoma brez hranilnika je pokrivanje toplotnih potreb zelo majhno. Z velikim toplotnim hranilnikom lahko vrednosti povečamo. Z velikostjo toplotnega hranilnika od 0,1 - 0,3 m³ za kW potrebne toplotne moči, dvignemo stopnjo za pokrivanje na vrednost med 20 in 60 %, odvisno od površine sončnih sprejemnikov. S takšno velikostjo toplotnega hranilnika lahko premostimo urna in dnevna nihanja sončnega sevanja.
• Šele od te velikosti naprej, lahko govorimo o dolgotrajnem hranilniku za toplo vodo. Krivulja se vzpenja bolj vodoravno, saj se vsa shranjena toplota v hranilniku izrabi le enkrat na leto. Pri prej omenjeni napravi, bi z 10 m²/kW površine sončnih sprejemnikov in z 10 m³ velikim toplotnim hranilnikom/kW ter s posebej, za ta primer, optimirano povezavo solarnega sistema, dosegli do 90 % skupnih potreb.

Priporočana velikost toplotnega hranilnika znaša med 0,1 - 0,3 m³ na kW toplotne obremenitve, saj je tukaj visoka stopnja solarnega pokrivanja, po relativno nizki ceni, lahko dosegljiva.