Iako su ovi sistemi najlakše primjenjivi pri izgradnji novog doma, neki elementi mogu se instalirati u mnogim postojećim kuća, pogotovo kad je u pitanju velika obnova. Pasivno solarno grijanje može smanjiti zavisnost o mehaničkim sistemima grijanja za 5% -25% bez gotovo ikakvih dodatnih troškova.

Piše: Andrew Siliski, EES

Pasivno solarno grijanje je ekološki prihvatljivo. Ne troši se struja električnih jedinica i bez emisija proizvedenih s gorućim fosilnim gorivima. Zapravo, kada je postavljen, pasivni sistem uopće ne troši nikakvu energiju. Iako su ti sistemi najlakše primjenjivi pri izgradnji novog doma, neki elementi mogu se instalirati u mnogim postojećim kuća, pogotovo kad je u pitanju velika obnova. Pasivni solarni sistemi ne zamjenjuju mehaničke sisteme grijanja, već djelotvorno smanjuju zahtjeve za opterećenjem. Pasivno solarno grijanje može smanjiti zavisnost o mehaničkim sistemima grijanja za 5% -25% bez gotovo ikakvih dodatnih troškova. Sveobuhvatniji pasivni sistemi grijanja mogu smanjiti ovisnost o mehaničkim sistemima grijanja za 25% -75%, ali zahtjevaju velika početna ulaganja.

Pasivno solarno grijanje je

Pasivni sistem solarnog grijanja je način da građevinski materijali sakupljaju, pohranjuju i distribuiraju solarnu energiju prirodnom konvekcijom, provodljivošću i zračenjem. Zgrada sama djeluje kao toplinska masa za pohranu topline koju skuplja tokom dana. Kuće s visokim potencijalom za solarnu struju obično imaju dobar potencijal za pasivno solarno grijanje.

Kako ovaj sistem funkcioniše

Pasivni sistemgrijanja u zavisnosti je od kombinacije arhitekture i materijala od kojih je igrađen objekat. Izrada prozora i ostakljenja iznimno je važna za učinkovitost ovog sistema. Što je više prostora izloženo pasivnoj toplini, to je učinkovitije. Mnogo je načina za stvaranje pasivnih sistema grijanja u mnogim različitim stilovima arhitekture.

Pet dijelova pasivnog sistema solarnog grijanja

Postoji pet dijelova pasivnog sistema solarnog grijanja. Svaki od njih radi zasebno, ali potrebno je da kompletan sistem pravilno funkcioniše.

Otvori

Otvor je kolektor kroz koji ulazi solarna energiju u zgradu. Ovo je staklo ili plastika; ne bi trebalo biti izloženo na više od 30 stepeni prema jugu. Također bi trebalo biti izloženi sunčevoj energiji minimalno 9 do 15 sati dnevno.

Apsorberi

Tvrda, tamna površina koja apsorbira solarnu energiju nakon što prođe kroz otvore. Apsorber je obično zidani zid, pod ili bubnjevi vode postavljeni na sunčevu svjetlost.

Termička masa

Materijali koji zadržavaju toplinu sve dok se ne isprazni tokom noći. Razlika između apsorbera i toplinske mase je u tome što toplinska masa nije izložena sunčevoj svjetlosti.

Distribucija

Predstavlja način prenosa topline iz toplinske mase u unutrašnji prostor. Čisto pasivni suistem koristi samo konvekciju, provodljivost i zračenje, ali kanali i ventilacija mogu pomoći.

Kontrolisanje

Krovne nadstrešice ili roletne zaklanjaju otvore od sunca. Ovo sprečava dom od nepotrebnog zagrijavanja tokom ljeta.

Tri pasivna solarna dizajna

Postoje tri različite vrste pasivnih solarnih sistema grijanja: izravna dobit, neizravna dobit i izolirani dobitak objašnjeni u nastavku.

Izravni dobitak

Izravni dobitak je najjednostavniji i najčešći pasivni sistem grijanja. Radiantna toplina sjaji izravno u stambeni prostor kroz prozore okrenute prema jugu i apsorbira toplinsku masu. Zgrada sama djeluje kao uređaj za pohranu topline. Toplina uvijek putuje od toplijih materijala do hladnih materijala. Ovaj proces se preokreće tokom noći. Toplina se ponovno zrači iz jezgre zgrade (unutrašnji zidovi / podovi) i zagrijava unutrašnji prostor (vanjski zid i zrak) tokom noći. To se nastavlja sve dok je jezgra zgrade ne postane toplija od unutrašnjeg prostora. Razmislite o posvećivanju 1/2 do 2/3 ukupne unutrašnje površine kuće (podovi, zid, voda) za izravnu dobit.

Neizravni dobitak – toplinski sakupljač

Ispred prozora nalaze se tamni kolektori topline izravno na suncu. To mora biti tamna (po mogućnosti crna), jer tamni oblici apsorbiraju i zrače više energije od svijetlih objekata. Sunčeva svjetlost prolazi kroz staklene prozore okrenute prema jugu i udara u sakupljač topline. Skupljač topline opet zagrijava zrak koji struji unutra, što stvara prirodnu konvekcijsku petlju toplog zraka. Bubnjevi vode također se mogu staviti na sunčevu svjetlost kako bi apsorbirali toplinu tokom dana i pustili je tokom noći.

Neizravni dobitak – Solarni pasivni zid

Ovaj zid je najčešći pristup neizravnih dobitaka. Zid je debljine 20-40 cm okrenut sa južne strane. Jednoslojno ili vvoslojno staklo postavljeno je na oko jedan centimetar ispred zida. Staklo je zalijepljeno na zid, tako da zrak ne može curiti. Solarna energija prolazi kroz staklo, udara u zid, apsorbuje se, pohranjuje i zrači s druge strane u stambeni prostor. Zid može zračiti toplinu nekoliko sati nakon mraka. Zrak cirkuliše prirodno za zagrijavanje prostorije. Ventilacijske jedinice se mogu koristiti za zagrijavanje više prostorija.

Izolirani dobitak – Sunčev prostor

Sistemi izoliranih dobara prikupljaju solarnu energiju na mjestu odvojenom od prostora koji se želi zagrijati. Iako postoji više vrsta izoliranih sistema dobitaka, najčešće su sunčane prostorije (sunny room). Sunčana soba je prostorija osmišljena za apsorbciju topline. Vertikalni prozori hvataju toplinu baš kao izravni i neizravni sistemi dobitka. Kao toplinska masa koriste se iste zidane površine ili vodeni bubnjevi. Distribucija se postiže pomoću stropnih i podnih otvora, prozora / vrata i / ili ventilatora. Sunčana soba često je odvojena od ostatak doma pomoću prozora ili vrata. To štiti dom od sunčanih oscilirajućih temperatura. Često se topline pohranjuje kao što je prikazano na slici. Zagrijani zrak prolazi kroz cijevi i ide u kameno skladište. Dok prenosi toplinu na stijene, zrak se hladi i pada na dno skaldišta i natrag kroz cijevi do solarijuma. Noću, topline pohranjene u skladište zrače i zagrijavaju kuću. Izolirani sistem dobitkae sa skladištem također se može koristiti kao pasivni sistem hlađenja u rashladnim mjesecima.

Oblačna dnevna pohrana

Iako je njihova učinkovitost znatno smanjena, pasivni sistemi grijanja rade u oblačnim danima kada nema izravne sunčeve svjetlosti. Dobro osmišljeni sistemiza pasivno grijanje izrađeni su za pohranu topline do nekoliko dana. Klimatska područja s oblačnijim vremenom trebaju nešto veće sisteme.

Definicije

Termička masa

Termička masa je bilo koji materijal u kući koji apsorbuje i pohranjuje toplinu. Zidarstvo (beton, cigla, pločica) najčešće je korišten materijal za toplinsku masu. Najučinkovitiji su kad su tamne boje i nalaze se na izravnoj sunčevoj svjetlosti. Bubnjevi ispunjeni vodom izvrsni su materijali za toplinsku masu zbog visoke specifične topline vode. Oni mogu zagrijavati prostore brže i ravnomjernije od zidova ili drveta. Voda također može pohraniti mnogo puta više topline od većine drugih materijala zbog svoje visoke specifične topline.

m-Kvadrat