Dogrzewanie pomieszczeń za pomocą szklarni stanowiącej część bryły budynku 

 

Niegdyś szklarnia przydomowa była miejscem dusznym, brudnym i wilgotnym, nadawała się jedynie do uprawy roślin. Obecnie może stanowić skrzyżowanie pokoju dziennego ze szklarnią, spełniać rolę werandy, bądź ogrodu zimowego. Oprócz spełniania funkcji dodatkowego, atrakcyjnego pomieszczenia może również pełnić funkcje izolacyjne a nawet grzewcze. Wymaga to jednak odpowiedniego dobrania proporcji, materiału, formy i konstrukcji. Zasada działania szklarni opiera się na tzw. efekcie szklarniowym. Promienie słoneczne przechodząc przez powierzchnię przeszkloną przekształcają się w energię termiczną i zostają uwięzione we wnętrzu. Ilość nagromadzonego ciepła zależy od ilości promieniowania docierającego do wnętrza oraz sposobu jego dalszego magazynowania i rozprowadzania. 

Instalacje do pasywnego pozyskiwania energii słonecznej w postaci szklarni znacznie poprawiają warunki bioklimatyczne domu / mieszkania oraz nadają budynkowi ciekawy, oryginalny wygląd. 

Szklarnia będzie doskonałym odbiornikiem energii słonecznej pod warunkiem że uzyska maksymalną ilość ciepła przy jego minimalnych stratach. By spełnić ten warunek należy zwracać uwagę na następujące sprawy:
– usytuowanie względem stron świata (optymalnie by była usytuowana w stronę południa)
– zacienienie spowodowane konstrukcją budynku, przeszkodami terenowymi i konstrukcją własną szklarni
– użyte materiały
– rodzaj stosowanej izolacji (by zminimalizować straty ciepła w nocy)

Szklarnie mogą być praktycznie usytuowane we wszystkich kierunkach świata. Generalnie można przyjąć zasadę że ze wschodniej i zachodniej strony budynku pochłaniają tyle samo energii słonecznej, od północy połowę a z południa dwa razy tyle co na wschodzie i zachodzie. Najlepszą lokalizację szklarni stanowi oczywiście strona południowa. 

Właściwie zaprojektowana konstrukcja, odpowiednio dobrany rodzaj szkła, liczba warstw przeszklenia oraz czystość elementów szklanych znacznie wpływają na bilans cieplny. Łączna powierzchnia elementów konstrukcyjnych nie może przekraczać 10% ogólnej powierzchni oszklenia. Zalecane jest także szklenie podwójne, gdyż zmniejsza ono straty ciepła w okresie zimowym i ogranicza problemy kondensacji oraz klejone szkło refleksyjne, które wpuszcza więcej światła i wypuszcza mało ciepła na zewnątrz. Konstrukcja nośna szklarni powinna być trwała, powinna przenosić obciążenia własne, obciążenia wiatrem i śniegiem. Najczęściej konstrukcję wykonuje się z aluminium, tworzyw sztucznych lub stali, ale najkorzystniejszą ze względu na dobrą izolację przed odpływem ciepła na zewnątrz, jest konstrukcja drewniana. Szklarnia, która ma być pomieszczeniem mieszkalnym, powinna być zarówno ogrzewana, jak i chłodzona, zwłaszcza latem, dlatego należy zapewnić właściwą cyrkulację powietrza poprzez otwierane okna, otwory wentylacyjne i świetliki (30% powierzchni przeszklonej), przez które mógłby być usuwany nadmiar gorącego powietrza. Szklarnia powinna posiadać ruchome izolacje zewnętrzne do ochrony przed nadmiarem promieni słonecznych oraz ruchome izolacje wewnętrzne do zabezpieczania szklarni przed odpływem zgromadzonego ciepła w okresie nocnym. 

Warunkiem koniecznym do prawidłowego działania szklarni jest zapewnienie dostatecznej masy termicznej do zmagazynowania dużej ilości ciepła. Z promieniowania słonecznego padającego na dachy ściany szklarni tylko część przenika do wnętrza, reszta jest odbita lub zaabsorbowana. Z promieniowania, które przeniknęło już przez szkło do wnętrza szklarni, część energii zużyta jest w procesie fotosyntezy roślin, reszta zaś jest pochłonięta przez podłoże, rośliny i wszelkie inne elementy wnętrza. W wyniku efektu szklarniowego zaledwie 20% powstałej energii pochłaniają ściany, 10% posadzki i zbiorniki akumulacyjne, a 15% przedostaje się bezpośrednio do wnętrza budynku. Ciepło znajdujące się w szklarni może być zmagazynowane:
– w elementach wyposażenia szklarni,
– w ścianach oddzielających szklarnię od wnętrz, w tym celu stosuje się grube przegrody betonowe, ceglane lub wodne,
– w posadzkach szklarni, wykonanych z cegły, płytek ceramicznych lub ziemi,
– w zbiornikach akumulacyjnych, umieszczonych pod posadzką szklarni, wypełnianych żwirem, kamieniem lub płytami skalnymi,
– w małych zbiornikach wodnych umieszczonych wewnątrz szklarni.

Systemy wykorzystujące w sposób pasywny energię słoneczną do ogrzewania wymagają w naszych warunkach klimatycznych wspomagania innymi źródłami ciepła. Mogą one osiągnąć wysoką wydajność po zastosowaniu urządzeń samoczynnie włączających dodatkowe ogrzewanie. 

Szklarnia, stanowiąc strefę mieszkalną, może występować w połączeniu z różnymi funkcjami, np.: z basenem, łazienką, sauną, pralnią i suszarnią, z kuchnią i jadalnią, może być przestrzenią wykorzystywaną na hodowle ryb, małych zwierząt. Szklarnia może pełnić funkcję łącznika miedzy pomieszczeniami, budynkami, może stanowić strefę przedwejściową, np.: w formie wiatrołapu lub miejsca przeznaczonego na komunikację pionową w postaci klatki schodowej lub być ciekawie rozwiązanym pomieszczeniem poddasza. 

Tekst o szklarniach do pasywnego wykorzystania energii słonecznej w ogrzewaniu opracowano przy pomocy książki „Odnawialne źródła energii w architekturze” – praca zbiorowa pod red. Adama Lisika 

Więcej o kolektorach na www.solarshop.pl