Passives Solargebäudedesign
Im passives Solargebäudedesign, Fenster, Wände und Böden werden zum Sammeln, Speichern, Reflektieren und Verteilern gemacht Solarenergiein Form von Hitze im Winter und Ablehnung der Sonnenwärme im Sommer. Dies wird als passives Solardesign bezeichnet, da im Gegensatz zu aktiv Solarheizung Systeme, es beinhaltet nicht die Verwendung mechanischer und elektrischer Geräte.[1]
Der Schlüssel zur Gestaltung eines passiven Solargebäudes liegt darin, den lokalen Besten auszunutzen Klima eine genaue Durchführung Seitenanalyse. Zu den zu berücksichtigenden Elementen gehören Fensterplatzierung und -größe und Verglasung Typ, Wärmeisolierung, thermische Masseund Schattierung.[2] Passive Solardesign -Techniken können am einfachsten auf neue Gebäude angewendet werden, aber vorhandene Gebäude können angepasst oder "nachgerüstet" angepasst werden.
Passiver Energiegewinn

Passive Solar Technologien verwenden Sonnenlicht ohne aktive mechanische Systeme (im Gegensatz zu Gegenstand zu Aktive Sonnenen, was verwendet Wärmekollektoren). Solche Technologien verwandeln Sonnenlicht in nutzbare Wärme (in Wasser, Luft und thermischer Masse), verursachen Luftbewegungen für Lüftungoder zukünftige Verwendung mit wenig Einsatz anderer Energiequellen. Ein häufiges Beispiel ist a Solarium auf der Äquator-Seite eines Gebäudes. Passive Kühlung Ist die Verwendung ähnlicher Designprinzipien zur Reduzierung der Sommerkühlungsanforderungen.
Einige passive Systeme verwenden eine kleine Menge herkömmlicher Energie, um Dämpfer, Fensterläden, Nachtisolierung und andere Geräte zu steuern, die die Sammlung, Lagerung und Verwendung von Solarenergie verbessern und unerwünscht verringern Wärmeübertragung.
Passive Solartechnologien sind direkt und indirekt Solargewinn Für Raumheizung, Sonnenwasserheizung Systeme basierend auf dem Thermosiphon, Gebrauch von thermische Masse und Phasenwechselmaterial zur Verlangsamung der Innenlufttemperaturschwankungen, Solarkocher, das Solarschornstein zur Verbesserung der natürlichen Belüftung und Erde Schutz.
Noch weit verbreitet sind Solartechnologien die SolarofenDies erfordert jedoch typischerweise eine externe Energie, um ihre konzentrierenden Spiegel oder Empfänger auszurichten, und haben sich historisch gesehen nicht als praktisch oder kostengünstig für die weit verbreitete Verwendung erwiesen. "Niedriggradige" Energiebedarf wie Raum- und Wasserheizung haben sich im Laufe der Zeit als bessere Anwendungen für die passive Nutzung von Sonnenenergie erwiesen.
Als Wissenschaft
Das wissenschaftlich Basis für passives Solarbaudesign wurde aus einer Kombination von entwickelt Klimatologie, Thermodynamik (im Speziellen Wärmeübertragung: Leitung (Hitze), Konvektion, und elektromagnetische Strahlung), Strömungsmechanik/natürliche Konvektion (Passive Bewegung von Luft und Wasser ohne Strom, Lüfter oder Pumpen) und Menschen) Wärmekomfort bezogen auf Hitzeindex, Psychrometrie und enthalpy Kontrolle über Gebäude, die von Menschen oder Tieren bewohnt werden sollen, Wintergarten, Solarien und Gewächshäuser zum Aufziehen von Pflanzen.
Spezifische Aufmerksamkeit ist unterteilt in: Standort, Ort und Sonnenausrichtung des Gebäudes, lokal Sonnenweg, die vorherrschende Ebene von Absolation (Breite/Sonnenschein/Wolken/Niederschlag), Design- und Konstruktionsqualität/Materialien, Platzierung/Größe/Art der Fenster und Wände sowie Eingliederung von Solar-Energie-Lagern thermische Masse mit Wärmekapazität.
Während diese Überlegungen auf jedes Gebäude gerichtet sein können, erfordert die Erreichung einer idealen optimierten Kosten-/Leistungslösung eine sorgfältige. ganzheitlich, System Integration Ingenieurwesen dieser wissenschaftlichen Prinzipien. Moderne Verfeinerungen Durch Computermodellierung (wie das umfassende US -Energieministerium "Energy Plus"[3] Energiesimulation aufgebaut Software) und Anwendung von Jahrzehnten der gewonnenen Erkenntnisse (seit dem Die Energiekrise der 1970er Jahre) kann erhebliche Energieeinsparungen und Verringerung des Umweltschädens erzielen, ohne die Funktionalität oder Ästhetik zu beeinträchtigen.[4] Tatsächlich können Passiv-Solar-Designmerkmale wie Gewächshaus/Wintergarten/Solarium die Lebensfähigkeit, Tageslicht, Aussicht und Wert eines Hauses zu niedrigen Kosten pro Platzeinheit erheblich verbessern.
Seit der Energiekrise der 1970er Jahre wurde viel über passives Solargebäudedesign erfahren. Viele unwissenschaftliche, intuitionsbasierte teure Konstruktionsexperimente haben versucht und es nicht geschafft zu erreichen Null Energie -Die gesamte Beseitigung von Heiz- und Kühlungsenergierechnungen.
Passiver Konstruktion des Solarbautens ist möglicherweise nicht schwierig oder teuer (unter Verwendung vorhandener Materialien und Technologie), aber das wissenschaftliche passive Solarbaudesign ist eine nicht triviale technische Anstrengung, die eine signifikante Untersuchung früherer kontraintuitiver Erkenntnisse erfordert und gewonnen hat, und ein erheblicher Untersuchung von kontraintuitiven Unterrichtsstunden erfordert, und erfordern Zeit zum Eintritt, Evaluieren und iterativ verfeinert die Simulation Eingang und Ausgabe.
Eines der nützlichsten Tools zur Bewertung der Bewertung nach der Konstruktion war die Verwendung von Thermografie Verwendung digital Wärmebildkameras für eine formale quantitative wissenschaftliche Energieaudit. Die thermische Bildgebung kann verwendet werden, um Bereiche mit schlechter thermischer Leistung zu dokumentieren, wie z.
Die in den letzten drei Jahrzehnten gelernten wissenschaftlichen Lektionen wurden in hoch entwickelter umfassender Energiesimulation aufgebaut Computer -Softwaresysteme (wie US -DOE Energy Plus).
Wissenschaftliches passives Sonnenaufbaudesign mit quantitativ Kosten-Nutzen Produktoptimierung ist für einen Anfänger nicht einfach. Die Komplexität hat zu einer anhaltenden Bad-Architektur und vielen intuitionsbasierten, unwissenschaftlichen Bauexperimenten geführt, die ihre Designer enttäuschen und einen erheblichen Teil ihres Baubudgets zu unangemessenen Ideen verschwenden.[5]
Die wirtschaftliche Motivation für wissenschaftliches Design und Ingenieurwesen ist erheblich. Wenn es ab 1980 umfassend auf den neuen Baubau angewendet worden wäre (basierend auf den Erkenntnissen der 1970er Jahre), könnte Amerika heute über 250.000.000 USD pro Jahr einsparen.[5]
Seit 1979 ist das passive Solarbaudesign ein entscheidendes Element beim Erreichen Null Energie durch Experimente zur Bildungseinrichtung und Regierungen auf der ganzen Welt, einschließlich des US -Energieministeriums, und der Energieforscher, die sie seit Jahrzehnten unterstützen. Das kosteneffizient konzeptioneller Beweiß wurde vor Jahrzehnten gegründet, aber Kultureller Wandel In der Architektur handelt der Bau und der Bauunent zum Bau Entscheidung fällen war sehr langsam und schwierig.[5]
Die neuen Themen wie Architekturwissenschaft und Architekturstechnologie werden zu einigen Architekturschulen hinzugefügt, mit einem zukünftigen Ziel, die oben genannten wissenschaftlichen und energiesparenden Prinzipien zu lehren.
Der Sonnenweg im passiven Design
Die Fähigkeit, diese Ziele gleichzeitig zu erreichen, hängt grundsätzlich von den saisonalen Variationen des Sonnenwegs im Laufe des Tages ab.
Dies geschieht als Ergebnis der Neigung der Erdachse der Rotation in Bezug auf ihre Orbit. Das Sonnenweg ist einzigartig für einen bestimmten Breitengrad.
In der nördlichen Hemisphäre nicht-tropische Breiten weiter als 23,5 Grad vom Äquator:
- Die Sonne wird ihre erreichen höchster Punkt in Richtung Süden (in Richtung des Äquators)
- Als Winter Sonnenwende Ansätze, die Winkel in denen die Sonne steigt an und Sets bewegt sich zunehmend weiter nach Süden und die Tageslichtstunden werden kürzer
- Das Gegenteil ist im Sommer festgestellt, wo die Sonne aufsteigt und sich weiter nach Norden setzt und die Tageslichtstunden verlängert werden[6]
Das Gegenteil wird in der südlichen Hemisphäre beobachtet, aber die Sonne steigt nach Osten und untergeht nach Westen, unabhängig davon, in welcher Hemisphäre Sie sich befinden.
In äquatorialen Regionen mit weniger als 23,5 Grad die Position der Sonne bei Solartag Wird im Laufe des Jahres von Nord nach Süd und zurück schwingen.[7]
In Regionen, die näher als 23,5 Grad von beiden Nord- oder Südpolen entfernt sind, wird die Sonne im Sommer einen kompletten Kreis am Himmel ohne untergeht, während sie sechs Monate später, während des Winters, niemals über dem Horizont erscheinen wird.[8]
Der 47-Grad-Unterschied in der Höhe der Sonne bei Solartag Zwischen Winter und Sommer bildet die Grundlage für passives Solardesign. Diese Informationen werden mit lokalen klimatischen Daten kombiniert (Abschlusstag) Heiz- und Kühlanforderungen, um zu ermitteln, zu welcher Jahreszeit der Sonnenwinn für die Jahreszeit von Vorteil ist für Wärmekomfort, und wenn es mit Schattierung blockiert werden sollte. Durch die strategische Platzierung von Gegenständen wie Verglasungs- und Schattierungsgeräten kann der Prozentsatz des Solarenzugs, das in ein Gebäude eintritt, das ganze Jahr über kontrolliert werden.
Einer Passive Solar Das Problem des Sonnenpfaddesigns ist, dass sich die Sonne zwar sechs Wochen zuvor und sechs Wochen danach in der gleichen relativen Position befindet thermische Masse Von der Erde sind die Anforderungen an die Temperatur und der Sonnengewinn vor und nach der Sommer- oder Wintersonnenwende sehr unterschiedlich. Bewegliche Fensterläden, Farbtöne, Schattenbildschirme oder Fensterquilts können tägliche und stundenlanger Solargewinn- und Isolationsanforderungen berücksichtigen.
Eine sorgfältige Anordnung der Zimmer vervollständigt das passive Solardesign. Eine häufige Empfehlung für Wohnwohnungen ist, Wohnbereiche vor Sonnenmittag und Schlafquartier auf der gegenüberliegenden Seite zu platzieren.[9] A Heliodon ist ein traditionelles bewegliches Lichtgerät, das von Architekten und Designern verwendet wird, um Sonnenpfadeffekte zu modellieren. In der modernen Zeit können 3D -Computergrafiken diese Daten visuell simulieren und Leistungsvorhersagen berechnen.[4]
Passive Solarwärmeübertragungsprinzipien
persönlich Wärmekomfort ist eine Funktion persönlicher Gesundheitsfaktoren (medizinische, psychologische, soziologische und situative), Umgebungslufttemperatur, mittlere Strahlentemperatur, Luftbewegung (Windkälte, Turbulenz) und relative Luftfeuchtigkeit (Menschen betreffen Verdunstung Kühlung). Wärmeübertragung in Gebäuden tritt durch Konvektion, Leitung, und Wärmestrahlung Durch Dach, Wände, Boden und Fenster.[10]
Konvektiver Wärmeübertragung
Konvektiver Wärmeübertragung kann vorteilhaft oder schädlich sein. Unkontrollierte Luftinfiltration von Armen Wetterverlust / Weather-Streifen / Entwurfssicherung kann im Winter bis zu 40% zum Wärmeverlust beitragen.[11] Die strategische Platzierung von operativen Fenstern oder Lüftungsschlitzen kann jedoch die Konvektion, die ventralpilation und die Sommerkühlung verbessern, wenn die Außenluft eine bequeme Temperatur hat und relative Luftfeuchtigkeit.[12] Gefiltert Energierückgewinnungslüftung Systeme können nützlich sein, um unerwünschte Luftfeuchtigkeit, Staub, Pollen und Mikroorganismen in nicht filterten Beatmungsluft zu beseitigen.
Natürliche Konvektion verursacht steigend Warme Luft und fallende Kühlerluft können zu einer ungleichmäßigen Schichtung der Wärme führen. Dies kann unangenehme Temperaturschwankungen im oberen und unter konditionierten Raum verursachen, als Methode zur Entlüftung heißer Luft dienen oder als natürliche Konvektionsluftschlaufe für die Schleife ausgelegt werden Passive Solar Wärmeverteilung und Temperaturausgleich. Natürliche menschliche Kühlung von Schweiß und Verdunstung kann durch die natürlichen oder erzwungenen konvektiven Luftbewegungen durch Ventilatoren erleichtert werden, aber Deckenventilatoren können die geschichteten Isolierluftschichten oben in einem Raum stören und die Wärmeübertragung von einem heißen Dachboden oder durch nahe gelegene Fenster beschleunigen. Darüber hinaus hoch relative Luftfeuchtigkeit hemmt die Verdunstungskühlung durch Menschen.
Strahlungswärmeübertragung
Die Hauptquelle von Wärmeübertragung ist Strahlungsenergieund die Hauptquelle ist die Sonne. Sonnenstrahlung erfolgt überwiegend durch das Dach und die Fenster (aber auch durch Wände). Wärmestrahlung bewegt sich von einer wärmeren Oberfläche zu einem kühleren. Dächer erhalten den größten Teil der Sonnenstrahlung, die in ein Haus geliefert wird. EIN kühles Dach, oder grünes Dach zusätzlich zu a strahlende Barriere Kann verhindern, dass Ihr Dachboden heißer wird als die Lufttemperatur im Freien im Sommer im Freien[13] (sehen Albedo, Absorptionsfähigkeit, Emissionsvermögen, und Reflexionsvermögen).
Windows sind eine fertige und vorhersehbare Site für Wärmestrahlung.[14] Energie aus der Strahlung kann sich tagsüber in ein Fenster bewegen und nachts aus dem gleichen Fenster heraus. Strahlung verwendet Photonen übertragen Elektromagnetische Wellen durch ein Vakuum oder durchscheinendes Medium. Die Sonnenwärmegewinn kann selbst an kalten, klaren Tagen erheblich sein. Solarwärmegewinn durch Fenster kann durch reduziert werden Isolierte Verglasung, Schattierung und Orientierung. Fenster sind im Vergleich zu Dach und Wänden besonders schwer zu isolieren. Konvektiver Wärmeübertragung durch und herum Fensterabdeckungen Die Isolationseigenschaften beeinträchtigen auch.[14] Bei der Schattierung von Fenstern ist die externe Schattierung effektiver bei der Verringerung der Wärmegewinn als intern als intern Fensterabdeckungen.[14]
Westliche und östliche Sonne können Wärme und Beleuchtung liefern, sind jedoch im Sommer anfällig für Überhitzung, wenn nicht. Im Gegensatz dazu lässt die niedrige Mittagssonne im Winter leicht Licht und Wärme zu, kann aber leicht mit geeigneten Längenüberhängen oder abgewinkelten Louvres während des Sommers und Blattbäumen schattiert werden, die im Herbst ihre Blätter vergießen. Die Menge der erhaltenen Strahlungswärme hängt mit dem Standort zusammen Breite, Höhe, Wolkendecke, und saisonal / stündlich Inzidenzwinkel (sehen Sonnenweg und Lamberts Cosinus Law).
Ein weiteres passives Solardesignprinzip ist, dass thermische Energie sein kann gelagert in bestimmten Baumaterialien und wieder freigesetzt, wenn der Wärmegewinn nachlässt, sich zu stabilisieren tagend (Tag/Nacht) Temperaturschwankungen. Die komplexe Wechselwirkung von thermodynamisch Prinzipien können sein kontraintuitiv Für Erstdesigner. Präzise Computermodellierung kann dazu beitragen, kostspielige Konstruktionsversuche zu vermeiden.
Standortspezifische Überlegungen während des Designs
- Breite, Sonnenweg, und Absolation (Sonnenschein)
- Saisonale Variationen des Sonnenstiegs, z. Kühlung oder HeizstudiumSolar Absolation, Feuchtigkeit
- Tagend Temperaturschwankungen
- Mikroklima Details im Zusammenhang mit Brise, Feuchtigkeit, Vegetation und Landkontur
- Hindernisse / Überschatten-auf Solargewinn oder lokale Kreuzwinde
Designelemente für Wohngebäude in gemäßigten Klimazonen
- Platzierung von Raumtypen, inneren Türen und Wänden sowie Ausrüstung im Haus.
- Orientieren des Gebäudes auf dem Äquator (oder einigen Grad im Osten, um die Morgensonne festzuhalten)[9]
- Erweiterung der Gebäudemimension entlang der Ost -West -Achse
- Angemessene Fenster angemessen, um sich der Mittagssonne im Winter zu stellen und im Sommer beschattet zu werden.
- Minimieren von Fenstern auf anderen Seiten, insbesondere auf westlichen Fenstern[14]
- Richtige Größe, Breitespezifische Dachüberhänge, Überhänge,[15] oder Schattierungselemente (Gebüsch, Bäume, Gitter, Zäune, Fensterläden usw.)[16]
- Verwenden der entsprechenden Menge und Art von Isolierung einschließlich Strahlungsbarrieren und Bulk -Isolierung, um die saisonale übermäßige Wärmegewinn oder den saisonalen Verlust zu minimieren
- Verwendung thermische Masse Während des Wintertages überschüssige Sonnenenergie aufbewahren (der dann während der Nacht neu verkauft wird)[17]
Die genaue Menge an Glas- und Wärmemasse in Äquatoranfällen sollte auf sorgfältiger Berücksichtigung von Breitengrad, Höhe, klimatischen Bedingungen und Erhitzen/Kühlung beruhen Abschlusstag Bedarf.
Faktoren, die die thermische Leistung beeinträchtigen können:
- Abweichung von der idealen Ausrichtung und von Nord -Süd/Ost/West -Seitenverhältnis
- Übermäßiger Glasbereich ("Überglasur")
- Die Installation von Gladern, bei denen der Sonnenaufgang während des Tages und thermische Verluste während der Nacht nicht leicht kontrolliert werden können, z. Nach Westen ausgerichtete, abgewinkelte Verglasung, Oberlichter[18]
- Thermische Verluste durch nicht isolierte oder ungeschützte Verglasung
- Mangel an angemessener Schattierungen während der saisonalen Perioden mit hohem Sonnenerhalten (insbesondere an der Westwand)
- Falsche Anwendung von thermische Masse tägliche Temperaturschwankungen modulieren
- Offene Treppen, die zu einer ungleichen Verteilung der warmen Luft zwischen oberen und unteren Etagen führen, wenn warme Luft steigt
- Hohe Gebäudebereiche bis Volumen - zu viele Ecken
- Unzureichend Wetterverlust führt zu hoher Luftinfiltration
- Mangel an oder falsch installiert, Strahlungsbarrieren Während der heißen Jahreszeit. (Siehe auch kühles Dach und grünes Dach)
- Isolationsmaterialien die nicht mit dem Hauptmodus der Wärmeübertragung übereinstimmen (z. B. unerwünschtes Konvektiv/leitfähig/strahlend Wärmeübertragung)
Effizienz und Ökonomie der passiven Solarheizung
Technisch gesehen ist PSH hocheffizient. Direktverbesserungssysteme können (d. H. In "nützliche" Wärme) 65–70% der Energie der Sonnenstrahlung umgewandelt werden, die die Apertur oder den Sammler trifft.
Passive Solarfraktion (PSF) ist der Prozentsatz der von PSH erfüllten Wärmebelastung und stellt daher eine potenzielle Reduzierung der Heizkosten dar. Retscreen International hat einen PSF von 20–50%gemeldet. Innerhalb des Gebiets von Nachhaltigkeit, Energieeinsparung sogar in der Größenordnung von 15% wird als wesentlich angesehen.
Andere Quellen melden die folgenden PSFs:
- 5–25% für bescheidene Systeme
- 40% für "hoch optimierte" Systeme
- Bis zu 75% für "sehr intensive" Systeme
In günstigen Klimazonen wie dem Südwesten der Vereinigten Staaten können hoch optimierte Systeme 75% PSF überschreiten.[19]
Weitere Informationen finden Sie unter Solarluftwärme
Key Passive Solar Building -Konfigurationen
Es gibt drei verschiedene passive Solarenergiekonfigurationen.[20] und mindestens eine bemerkenswerte Hybrid dieser grundlegenden Konfigurationen:
- Direkte Sonnensysteme
- Indirekte Sonnensysteme
- Hybrid -Direkt-/indirekte Sonnensysteme
- Isolierte Sonnensysteme
Direktes Sonnensystem
In einem Passives Sonnensystem für DirektverträgeDer Innenraum wirkt als Solarsammler, Wärmeabsorber und Verteilungssystem. Das nach Süden ausgerichtete Glas in der nördlichen Hemisphäre (nach Norden ausgerichtet in der südlichen Hemisphäre) lässt Solarenergie in das Innere des Gebäudes zugelassen, wo es direkt (Strahlungsenergieabsorption) oder indirekt die Wärmemasse im Gebäude wie Beton oder Mauerwerk erhitzt (durch Konvektion). Böden und Wände. Die Böden und Wände, die als thermische Masse fungieren, werden als funktionelle Teile des Gebäudes eingebaut und die Intensität des Erhitzens während des Tages temperieren. Nachts strahlt die erhitzte thermische Masse Wärme in den Innenraum aus.[20]
In kalten Klimazonen a Sonnenaufgang ist die grundlegendste Art der passiven Solarkonfiguration von direkter Gewinne, die einfach (leicht) den nach Süden ausgerichteten Verglasungsbereich erhöht, ohne zusätzliche thermische Masse hinzuzufügen. Es ist eine Art von Direktverbotssystem, in der die Gebäudehülle gut isoliert ist, in Ost-West-Richtung länglich ist und einen großen Bruchteil (~ 80% oder mehr) der Fenster auf der Südseite aufweist. Es hat wenig thermische Masse über das, was sich bereits im Gebäude befindet (d. H. Nur Rahmung, Wandtafel usw.). In einem Sonnenaufgang sollte der nach Süden ausgerichtete Fensterbereich auf etwa 5 bis 7% des gesamten Bodenbereichs, weniger in einem sonnigen Klima, begrenzt sein, um eine Überhitzung zu verhindern. Zusätzliche nach Süden ausgerichtete Verglasung kann nur einbezogen werden, wenn mehr thermische Masse hinzugefügt wird. Die Energieeinsparungen sind mit diesem System bescheiden, und die Sonnentemperatur ist sehr niedrig.[20]
In echt Direkte Gewinn passive SonnensystemeEs ist eine ausreichende thermische Masse erforderlich, um große Temperaturschwankungen in der Innenluft zu verhindern. Es ist mehr thermische Masse erforderlich als in einem sonnenverminderten Gebäude. Überhitzung des Innenraums kann mit unzureichender oder schlecht gestalteter Wärmemasse zurückzuführen sein. Etwa die Hälfte bis zwei Drittel der Innenfläche der Böden, Wände und Decken müssen aus thermischen Lagermaterialien gebaut werden. Wärme Lagermaterialien können Beton, Adobe, Ziegel und Wasser sein. Die Wärmemasse in Böden und Wänden sollte so kahl wie funktionell und ästhetisch möglich gehalten werden. Die Wärmemasse muss direktem Sonnenlicht ausgesetzt sein. Wand-zu-Wand-Teppiche, große Wurfteppiche, weitläufige Möbel und große Wandbehänge sollten vermieden werden.
Normalerweise für etwa alle 1 ft2 von nach Süden ausgerichteter Glas ca. 5 bis 10 Fuß3 von thermischer Masse ist für die thermische Masse erforderlich (1 m)3 pro 5 bis 10 m2). Bei der Berücksichtigung minimaler bis durchschnittlicher Wand- und Bodenbedeckungen und Möbel entspricht dies typischerweise etwa 5 bis 10 Fuß2 pro ft2 (5 bis 10 m2 pro m2) aus nach Süden ausgerichteter Glas, je nachdem, ob das Sonnenlicht die Oberfläche direkt trifft. Die einfachste Faustregel ist, dass die thermische Massenfläche einen Bereich von 5 bis 10-mal so hoch wie die Oberfläche des Direktverbots-Sammlerbereichs (Glas) haben sollte.[20]
Feste thermische Masse (z. B. Beton, Mauerwerk, Stein usw.) sollten relativ dünn sein, nicht mehr als etwa 4 Zoll (100 mm) dick. Thermische Massen mit großen exponierten Bereichen und solchen in direktem Sonnenlicht für mindestens einen Teil des Tages (mindestens 2 Stunden) sind am besten. Mittelgroße, Farben mit hoher Absorptionsvermögen sollten auf Oberflächen von thermischen Massenelementen verwendet werden, die in direktem Sonnenlicht enthalten sind. Die thermische Masse, die nicht mit Sonnenlicht in Kontakt steht, kann jede Farbe sein. Leichte Elemente (z. B. Trockenbauwände und Decken) können jede Farbe sein. Die Abdeckung der Verglasung mit eng anliegenden, beweglichen Isolationsplatten in dunklen, bewölkten Zeiten und Nachtstunden erhöht die Leistung eines Direktverbesserungssystems erheblich. Wasser, das in Plastik- oder Metallbecken enthalten ist und in direktem Sonneneinstrahlung aufgrund der natürlichen Konvektionswärmeübertragung schneller und gleichmäßiger als feste Masse platziert wird. Der Konvektionsprozess verhindert auch, dass die Oberflächentemperaturen zu extrem werden wie manchmal, wenn dunkel gefärbte feste Massenflächen direktes Sonnenlicht erhalten.
Abhängig vom Klima und mit ausreichender thermischer Masse sollte der nach Süden ausgerichtete Glasbereich in einem direkten Gewinnsystem auf etwa 10 bis 20% der Bodenfläche begrenzt sein (z. B. 10 bis 20 Fuß2 Glas für 100 Fuß2 Bodenfläche). Dies sollte auf dem Netzglas- oder Verglasungsbereich basieren. Beachten Sie, dass die meisten Fenster über einen Netto -Glas-/Verglasungsbereich verfügen, der 75 bis 85% des gesamten Fenstereinheitsbereichs beträgt. Über diesem Niveau sind Probleme mit Überhitzung, Blendung und Verblendung von Stoffen wahrscheinlich.[20]
Indirektes Sonnensystem
In einem (n Passives Indirekt-Gain-Passive Sonnensystem, die thermische Masse (Beton, Mauerwerk oder Wasser) befindet sich direkt hinter dem nach Süden ausgerichteten Glas und vor dem erhitzten Innenraum. Daher gibt es kein direktes Erhitzen der Position der Masse verhindert, dass Sonnenlicht in den Innenraum eindringt und kann auch die Aussicht durch die behindern Glas. Es gibt zwei Arten von indirekten Verstärkungssystemen: Wärmespeicherwandsysteme und Dachenteichsysteme.[20]
Wärmespeichermauern (Trombe)
In einem Wärmespeicherwand System, oft als a genannt Trombe WandEine massive Wand befindet sich direkt hinter nach Süden ausgerichteter Glas, das Sonnenenergie absorbiert und nachts selektiv zum Innenraum des Gebäudes freigibt. Die Wand kann aus Beton, Ziegel, Adobe, Stein oder festem (oder gefülltem) Betonmauerwerk konstruiert werden. Sonnenlicht tritt durch das Glas ein und wird sofort an der Oberfläche der Massenwand aufgenommen und entweder gelagert oder durch die Materialmasse bis zum Innenraum geleitet. Die thermische Masse kann die Sonnenenergie nicht so schnell absorbieren wie in den Raum zwischen der Masse und dem Fensterbereich. Die Lufttemperaturen in diesem Raum können leicht 49 ° C überschreiten. Diese heiße Luft kann in Innenräume hinter der Wand eingeführt werden, indem Wärmeerlüftungsschlitze oben auf der Wand einbezogen werden. Dieses Wandsystem wurde erstmals 1881 von seinem Erfinder Edward Morse vorgestellt und patentiert. Felix Trombe, für das dieses System manchmal genannt wird, war ein französischer Ingenieur, der in den 1960er Jahren mehrere Häuser mit diesem Design in den französischen Pyrenäen baute.
Eine thermische Speicherwand besteht typischerweise aus einer dicken Mauerwerk mit 4 bis 16 Zoll (100 bis 400 mm), die mit einer dunklen, hitzebildeten Oberfläche (oder einer selektiven Oberfläche) beschichtet und mit einer einzelnen oder doppelten Schicht mit hoher Transferisivitätsglas bedeckt ist. Das Glas wird normalerweise von ¾ in 2 in 2 von der Wand platziert, um einen kleinen Luftraum zu erzeugen. In einigen Designs liegt die Masse 1 bis 2 Fuß (0,6 m) vom Glas entfernt, aber der Raum ist immer noch nicht verwendbar. Die Oberfläche der thermischen Masse absorbiert die Sonnenstrahlung, die sie trifft und sie für den nächtlichen Gebrauch speichert. Im Gegensatz zu einem direkten Verstärkungssystem bietet das thermische Speicherwandsystem eine passive Sonnenwärme ohne übermäßigen Fensterbereich und Blendung in Innenräumen. Die Fähigkeit, Ansichten und Tageslicht zu nutzen, werden jedoch beseitigt. Die Leistung von Trombe -Wänden wird verringert, wenn das Wandinnere nicht für die Innenräume geöffnet ist. Möbel, Bücherregale und Wandschränke, die auf der Innenfläche der Wand installiert sind, verringern ihre Leistung.
Ein klassisches Trombe Wand, auch generisch genannt a Entlüftete Wärmespeicherwand, hat betriebene Lüftungsschlitze in der Nähe der Decke und des Bodens der Massenwand, die es in Innenraum durch natürliche Konvektion durch sie fließen lassen. Während die Sonnenstrahlung die Luft zwischen Glas und Wand erhitzt und sie zu steigen beginnt. Luft wird in die untere Entlüftung gezogen, dann in den Raum zwischen Glas und Wand, um durch Sonnenstrahlung erhitzt zu werden, die Temperatur zu erhöhen und zu steigen, und dann durch die obere (Decke) Entlüftung zurück in den Innenraum. Dadurch kann die Wand direkt beheizte Luft in den Raum einführen. normalerweise bei einer Temperatur von 32 ° C.
Wenn die Lüftungsöffnungen nachts (oder an wolkigen Tagen) offen bleiben, tritt eine Umkehrung des konvektiven Luftstroms auf, wodurch die Wärme verschwendet wird, indem sie im Freien abgelöst wird. Die Lüftungsschlitze müssen nachts geschlossen werden, so dass strahlende Wärme von der Innenfläche der Lagerwand den Innenraum erwärmt. Im Allgemeinen werden die Lüftungsschlitze auch in den Sommermonaten geschlossen, wenn keine Wärmegewinn erforderlich ist. Während des Sommers kann eine Außenablüftung am oberen Rand der Wand geöffnet werden, um nach außen zu entlüften. Ein solches Entlüftung lässt das System tagsüber als Solarschornstein fungieren.
Entlüftete Wärmespeicherwände, die in das Innenraum entlüftet wurden, haben sich als etwas unwirksam erwiesen, vor allem, weil sie bei mildem Wetter und während der Sommermonate zu viel Hitze liefern. Sie überhitzen einfach und verursachen Komfortprobleme. Die meisten Solarenxperten empfahlen, thermische Speicherwände nicht in das Innenraum zu entlüften.
Es gibt viele Variationen des Trombe -Wandsystems. Ein Unbelüftete Wärmespeicherwand (Technisch gesehen keine Trombe -Wand) fängt Sonnenenergie auf der Außenfläche ein, erwärmt sich und leitet Wärme auf die Innenoberfläche, wo sie später am Tag von der Innenwandoberfläche bis zum Innenraum ausstrahlt. EIN Wasserwand Verwendet eine Art von Wärmemasse, die aus Tanks oder Wasserrohre besteht, die als Wärmemasse verwendet werden.
Eine typische nicht erzahlte Wärmespeicherwand besteht aus einem nach Süden ausgerichteten Mauerwerk oder Betonwand mit dunklem, hitzebildetem Material auf der Außenfläche und mit einer einzigen oder doppelten Glasschicht. Hoch -Getriebeglas maximiert die Solargewinne an der Massenwand. Das Glas wird von 20 bis 150 mm von der Wand entfernt, um einen kleinen Luftraum zu erzeugen. Glasframing ist typischerweise Metall (z. B. Aluminium), da Vinyl weicher wird und Holz bei der Temperatur von 180 ° F (82 ° C) super getrocknet wird, die hinter dem Glas in der Wand existieren kann. Die Hitze vom Sonnenlicht durch das Glas wird von der dunklen Oberfläche absorbiert, in der Wand gelagert und langsam nach innen durch das Mauerwerk geleitet. Als architektonisches Detail kann gemustertes Glas die Außensichtbarkeit der Wand einschränken, ohne die Sonnenübertragungsfähigkeit zu beeinträchtigen.
Eine Wasserwand verwendet Wasserbehälter für thermische Masse anstelle einer festen Massenwand. Die Wasserwände sind typischerweise etwas effizienter als feste Massenwände, da sie aufgrund der Entwicklung konvektiver Ströme im flüssigen Wasser beim Erhitzen wärmebeteilter sind. Diese Ströme verursachen eine schnelle Mischung und eine schnellere Wärmeübertragung in das Gebäude als durch die festen Massenwände.
Temperaturschwankungen zwischen Außen- und Innenwandoberflächen führen die Wärme durch die Massenwand. Im Inneren des Gebäudes verzögert sich jedoch die Tageswärmezunahme und wird nur auf der Innenfläche der Wärmemasse während des Abends erhältlich, wenn sie benötigt wird, weil die Sonne gesetzt ist. Die Zeitverzögerung ist der zeitliche Unterschied zwischen dem ersten Sonneneinstrahlung der Wand und wann die Hitze in das Innere des Gebäudes eindringt. Die Zeitverzögerung hängt von der Art des in der Wand verwendeten Materials und der Wandstärke ab. Eine größere Dicke liefert eine größere Zeitverzögerung. Die zeitliche Verzögerung, die für die thermische Masse charakteristisch ist, kombiniert mit der Dämpfung von Temperaturschwankungen, ermöglicht die Verwendung von unterschiedlicher Tag-Sonnenenergie als gleichmäßigere nächtlichere Wärmequelle. Fenster können für natürliche Beleuchtung oder ästhetische Gründe in die Wand gelegt werden, aber dies neigt dazu, die Effizienz etwas zu senken.
Die Dicke einer thermischen Lagermauer sollte für den Ziegel für Ziegel, 12 bis 18 Zoll (300 bis 450 mm) für Beton, 8 bis 12 bis 300 mm für Erde/Adobe, ca. 10 bis 14 Zoll (250 bis 350 mm) betragen. und mindestens 6 Zoll (150 mm) für Wasser. Diese Dicken verzögern die Wärmebewegung so, dass die Innenoberflächentemperaturen während der späten Abendstunden ihren Höhepunkt erreichen. Die Wärme dauert ungefähr 8 bis 10 Stunden, um das Innere des Gebäudes zu erreichen (Wärme fährt mit einer Rate von etwa einem Zoll pro Stunde durch eine Betonwand). Eine gute thermische Verbindung zwischen den Innenwandoberflächen (z. B. Trockenmauer) und der thermischen Massenwand ist erforderlich, um die Wärmeübertragung auf den Innenraum zu maximieren.
Obwohl die Position einer thermischen Lagermauer die Tagesüberhitzung des Innenraums minimiert, sollte ein gut isoliertes Gebäude auf ungefähr 0,2 bis 0,3 Fuß begrenzt sein2 der Wärmemassenwandoberfläche pro ft2 Erhitzen der Bodenfläche (0,2 bis 0,3 m2 pro m2 von Bodenfläche) je nach Klima. Eine Wasserwand sollte ungefähr 0,15 bis 0,2 Fuß haben2 von Wasserwandoberfläche pro ft2 (0,15 bis 0,2 m2 pro m2) Bodenfläche.
Wärme Massenmauern sind am besten für sonnige Winterklima geeignet, die hohe tägliche (Tages-Nacht-) Temperaturschwankungen (z. B. Südwesten, Bergwest) haben. Sie funktionieren nicht so gut in trüben oder extrem kalten Klimazonen oder in Klimazonen, in denen es keinen großen täglichen Temperaturschwung gibt. Nachtthermische Verluste durch die thermische Masse der Wand können in trüben und kalten Klimazonen immer noch erheblich sein. Die Wand verliert in weniger als einem Tag die gespeicherte Wärme und leckt dann die Wärme, was die Erwärmungsanforderungen des Sicherungsheizes drastisch erhöht. Die Abdeckung der Verglasung mit eng anliegenden, beweglichen Isolationsplatten in langen, trüben Zeiträumen und Nachtstunden erhöht die Leistung eines thermischen Speichersystems.
Der Hauptnachteil der Wärmespeicherwände ist ihr Wärmeverlust nach außen. Doppelglas (Glas oder eine der Kunststoffe) ist zur Reduzierung des Wärmeverlusts in den meisten Klimazonen erforderlich. In milden Klimazonen ist ein Glas akzeptabel. Eine selektive Oberfläche (hochabsorbierende/niedrig emittierende Oberfläche), die auf die Außenfläche der thermischen Lagerwand aufgetragen wird, verbessert die Leistung, indem die Menge an Infrarotenergie reduziert wird, die durch das Glas zurückstrahlt wird. In der Regel erzielt es eine ähnliche Verbesserung der Leistung, ohne dass die tägliche Installation und Entfernung von Isolierplatten erforderlich sind. Eine selektive Oberfläche besteht aus einer Blatt Metallfolie, die an die Außenfläche der Wand geklebt ist. Es absorbiert fast die gesamte Strahlung im sichtbaren Teil des Solarzspektrums und emittiert nur sehr wenig im Infrarotbereich. Hohe Absorption verwandelt das Licht an der Wandoberfläche in die Wärme, und eine niedrige Emittanz verhindert, dass die Wärme in Richtung Glas zurückstrahlt.[20]
Dachteichsystem
A Dachteich Passives Sonnensystem, manchmal genannt Sonnendach, verwendet Wasser, das auf dem Dach gespeichert ist, um heiße und kalte innere Temperaturen zu temperieren, normalerweise in Wüstenumgebungen. Es besteht typischerweise aus Behältern, die 6 bis 12 bis 300 mm Wasser auf einem flachen Dach halten. Wasser wird in großen Plastiktüten oder Glasfaserbehältern gelagert, um die Strahlungsemissionen zu maximieren und die Verdunstung zu minimieren. Es kann unglasiert bleiben oder durch Verglasung bedeckt werden. Solarstrahlung erwärmt das Wasser, das als thermisches Lagermedium fungiert. Nachts oder bei bewölktem Wetter können die Behälter mit Isolierplatten bedeckt werden. Der Innenraum unter dem Dachteich wird durch die oben genannte Dachenteichspeicherung durch thermische Energie erhitzt. Diese Systeme erfordern gute Entwässerungssysteme, bewegliche Isolierung und ein verbessertes Struktursystem, um 35 bis 70 lb/ft zu unterstützen2 (1,7 bis 3,3 kN/m2) Eigengewicht.
Mit den Inzidenzwinkel des Sonnenlichts tagsüber tagsüber sind Dachteiche nur zum Erhitzen in niedrigeren und mittleren Latitudien in heißem bis gemäßigtem Klima wirksam. Dachteichsysteme sind besser zum Abkühlen in heißen, geringen Luftfeuchtigkeitsklima. Es wurden nicht viele Sonnendächer gebaut, und es gibt nur begrenzte Informationen zu den Details der Design-, Kosten-, Leistung und Baudetails von thermischen Lagerdächern.[20]
Hybrid -Direkt-/indirekter Sonnensystem
Kachadorian zeigte, dass die Nachteile von thermischen Lagerwänden durch Ausrichtung der Trombe -Wand horizontal statt vertikal ausgerichtet werden können.[21] Wenn die thermische Lagermasse als belüftete Betonplattenboden anstelle als Wand gebaut wird, verhindern Sie das Sonnenlicht nicht daran, das Haus zu betreten (der offensichtlichste Nachteil der Trombe-Wand), kann aber dennoch dem direkten Sonnenlicht durch doppelt glasiertes Äquator ausgesetzt werden -Fassungsfenster, die nachts durch thermische Fensterläden oder Schattierungen weiter isoliert werden können.[22] Die problematische Verzögerung der Trombe-Wand bei der Wärmeerfassung am Tag wird beseitigt, da die Wärme nicht durch die Wand gefahren werden muss, um den Innenraumraum zu erreichen: Einige davon reflektieren oder werden unmittelbar vom Boden neu ausgestattet. Vorausgesetzt, die Platte hat Luftkanäle wie die Trombe-Wand, die in Nord-Süd-Richtung durchläuft und durch den Betonplattenboden direkt innerhalb der Nord- und Südmauern in den Innenraumluft entlüftet wird. Wie in der vertikalen Trombe -Wand verteilt die beschlagnahmte Hitze im gesamten Haus (und kühlt das Haus im Sommer umgekehrt).
Die belüftete horizontale Platte ist kostengünstiger zu bauen als vertikale Trombe -Wände, da sie die Grundlage des Hauses bildet, das in jedem Gebäude eine notwendige Kosten ist. Fundamente der Platte sind eine häufige, gut verstandene und kostengünstige Gebäudekomponente (nur geringfügig durch Einbeziehung einer Schicht aus Beton-Brick-Luftkanälen) und nicht durch ein exotisches Trombe-Wandkonstrukt. Der einzige verbleibende Nachteil dieser Art von Solararchitektur der thermischen Massen ist das Fehlen eines Kellers, wie in jedem Slab-On-Grade-Design.
Das Kachadorianischer Boden Design ist a Direktverträge passives Sonnensystem, aber seine thermische Masse wirkt auch als indirekt Erhitzen (oder Kühlelement), nachts seine Hitze aufgeben. Es ist ein wechselnder Zyklus -Hybrid -Energiesystem wie a Hybrid -Elektrofahrzeug.
Isoliertes Sonnensystem
In einem (n Isoliertes Gewinn passives Sonnensystem, Die Komponenten (z. B. Kollektor und thermische Lagerung) sind aus dem Innenbereich des Gebäudes isoliert.[20]
Ein angeschlossener Sonnenraum, auch manchmal genannt Sonnenraum oder Solarium, ist eine Art isoliertes Gewinn -Sonnensystem mit einem verglasten Innenraum oder Raum, der Teil eines Gebäudes ist oder an einem Gebäude befestigt ist, aber vollständig von den wichtigsten besetzten Bereichen geschlossen werden kann. Es funktioniert wie ein angeschlossenes Gewächshaus, das eine Kombination aus Direktverbesser- und indirekten Kennzeichen verwendet. Ein Sonnenraum kann genannt werden und erscheinen wie ein Gewächshaus, aber ein Gewächshaus soll Pflanzen anbauen, während ein Sonnenraum für Wärme und Ästhetik für ein Gebäude ausgelegt ist. Sonnenräume sind sehr beliebte passive Designelemente, da sie die Wohnbereiche eines Gebäudes erweitern und einen Raum für das Anbau von Pflanzen und andere Vegetation bieten. In mäßigen und kalten Klimazonen ist jedoch eine zusätzliche Raumheizung erforderlich, um zu verhindern, dass Pflanzen bei extrem kaltem Wetter gefroren werden.
Das nach Süden ausgerichtete Glas eines angeschlossenen Sonnenraums sammelt Sonnenenergie wie in einem Direktverbesserungssystem. Das einfachste Sonnenraumdesign besteht darin, vertikale Fenster ohne Überkopfverglasung zu installieren. Sonnenräume können durch ihre Fülle an Verglasung einen hohen Wärmegewinn und einen hohen Wärmeverlust erleben. Obwohl horizontale und abfallende Verglasung im Winter mehr Wärme sammelt, wird es minimiert, um eine Überhitzung in den Sommermonaten zu verhindern. Obwohl Overhead -Verglasung ästhetisch ansprechend sein kann, bietet ein isoliertes Dach eine bessere thermische Leistung. Oberlichter können verwendet werden, um ein gewisses Tageslicht zu bieten. Die vertikale Verglasung kann den Gewinn im Winter maximieren, wenn der Sonnenwinkel niedrig ist, und im Sommer weniger Wärmegewinn erzielen. Vertikales Glas ist günstiger, leichter zu installieren und zu isolieren und nicht so anfällig für undicht, sich zu verschlagen, zu brechen und andere Glasfehler. Eine Kombination aus vertikaler Verglasung und einiger schäbiger Verglasung ist akzeptabel, wenn die Sommerschattierung vorgesehen ist. Ein gut gestalteter Überhang kann alles sein, was im Sommer die Verglasung beschattet.
Die Temperaturschwankungen, die durch die Wärmeverluste und -zuwächse verursacht werden, können durch thermische Massen- und niedrigemissive Fenster moderiert werden. Die thermische Masse kann einen Mauerwerksboden, eine Mauerwerkswand an der Haus- oder Wasserbehälter umfassen. Die Verteilung der Wärme an das Gebäude kann durch Decken- und Bodenbelüftungsschlitze, Fenster, Türen oder Lüfter erreicht werden. In einem gemeinsamen Design wird die thermische Massenwand, die sich auf der Rückseite des Sonnenraums neben dem Wohnraum befindet, wie eine indirekte Wärmemassemauer funktionieren. Solarenergie, die in den Sonnenraum eindringt, wird in der thermischen Masse aufbewahrt. Die Sonnenwärme wird durch Leitung durch die gemeinsame Massenwand im hinteren Teil des Sonnenraums und durch Lüftungsschlitze (wie eine nicht belastete Wärmespeicherwand) oder durch Öffnungen in der Wand übertragen, die den Luftstrom vom Sonnenraum zum Innenraum durch Konvektion (durch Konvektion (durch Konvektion) (wie eine nicht belastete Wärmespeichermauer) (wie eine uneingeschränkte Wärmeleitwand) versetzt werden. wie eine belüftete Wärmespeicherwand).
In kalten Klimazonen sollte eine doppelte Verglasung verwendet werden, um leitfähige Verluste durch das Glas nach außen zu reduzieren. Der Nachtwärmeverlust in den Wintermonaten ist zwar im Sonnenraum nicht so wichtig wie bei direkten Gewinnsystemen, da der Sonnenraum vom Rest des Gebäudes abgeschlossen werden kann. In gemäßigten und kalten Klimazonen ist es wichtig, den Sonnenraum thermisch aus dem Gebäude aus dem Gebäude zu isolieren. Große Glasscheiben, französische Türen oder Schiebetüren zwischen dem Gebäude und dem angeschlossenen Sonnenraum halten ein offenes Gefühl, ohne dass der Wärmeverlust mit einem offenen Raum verbunden ist.
Ein Sonnenraum mit einer Mauerwerksmauer benötigt ungefähr 0,3 Fuß2 der Wärmemassenwandoberfläche pro ft2 von der Erhitze des Bodenflächens (0,3 m)2 pro m2 der Bodenfläche) je nach Klima. Wanddicken sollten einer thermischen Lagerwand ähnlich sein. Wenn eine Wasserwand zwischen Sonnenraum und Wohnraum verwendet wird, ca. 0,20 Fuß2 der Wärmemassenwandoberfläche pro ft2 von der Erhitze des Bodenflächens (0,2 m)2 pro m2 von Bodenfläche) ist angemessen. In den meisten Klimazonen ist in den Sommermonaten ein Belüftungssystem erforderlich, um eine Überhitzung zu verhindern. Im Allgemeinen dürfen ein riesiger Overhead (horizontal) und östlich und nach Westen ausgerichtete Glasbereiche in einem Sonnenraum nicht ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen für die Überhitzung des Sommers verwendet, z.
Die inneren Oberflächen der thermischen Masse sollten dunkel farblich sein. Bewegliche Isolierung (z. B. Fensterabdeckungen, Farbtöne, Fensterläden) können verwendet werden, um die warme Luft im Sonnenraum sowohl nach dem Set der Sonne als auch bei bewölktem Wetter zu fangen. Bei extrem heißen Tagen können die Fensterabdeckungen dazu beitragen, den Sonnenraum vor Überhitzung zu verhindern.
Um den Komfort und die Effizienz zu maximieren, sollten die Wände, die Decke und das Fundament der Nicht-Glass-Sonnenraumwände gut isoliert sein. Der Umfang der Grundwand oder der Platte sollte an der Frostlinie oder um den Plattenumfang isoliert werden. In einem gemäßigten oder kalten Klima sollten die Ost- und Westmauern des Sonnenraums isoliert sein (kein Glas).
Zusätzliche Maßnahmen
Es sollten Maßnahmen ergriffen werden, um den Wärmeverlust nachts zu verringern, z. Fensterabdeckungen oder bewegliche Fensterisolierung.
Lagerung
Die Sonne scheint nicht die ganze Zeit. Lagerspeicherung oder Wärme oder thermische Masse, hält das Gebäude warm, wenn die Sonne es nicht erhitzen kann.
In täglichen Solarhäusern ist der Speicher für einen oder einige Tage ausgelegt. Die übliche Methode ist eine benutzerdefinierte thermische Masse. Dies schließt a Trombe Wand, ein belüfteter Betonboden,[23] Eine Zisterne, Wasserwand oder Dachenteich.[24] Es ist auch machbar, die thermische Masse der Erde selbst zu verwenden, entweder is oder durch Einbau in die Struktur durch Bankgeschäfte oder Verwendung von Rammed Earth als strukturelles Medium.[25]
In subarktischen Bereichen oder in Bereichen, die lange Begriffe ohne Sonnenerht (z. B. Wochen des Einfrierens) haben, ist die speziell gebaute thermische Masse sehr teuer. Don Stephens war Pionier einer experimentellen Technik, um den Boden als thermische Masse zu verwenden, die groß genug für die annualisierte Wärmespeicherung. Seine Entwürfe führen ein isoliertes Thermosiphon 3 m unter einem Haus und isolieren den Boden mit einem wasserdichten 6 m -Rock.[26]
Isolierung
Wärmeisolierung oder Superinsulation (Typ, Platzierung und Menge) Reduziert unerwünschte Wärmeverletzung.[10] Einige passive Gebäude sind eigentlich aus Isolierung konstruiert.
Spezielle Verglasungssysteme und Fensterabdeckungen
Die Wirksamkeit von direkter Solargewinn Systeme werden durch isolativ erheblich verbessert (z. Doppelverglasung), spektral selektive Verglasung (Low-e) oder bewegliche Fensterisolierung (Fensterquilts, Biflold -Innenisolationsläden, Farbtöne usw.).[22]
Im Allgemeinen sollten die Fenster aus Äquatorverletzungen keine Verglasungsbeschichtungen verwenden, die die Sonnenverstärkung hemmen.
Es gibt eine umfassende Verwendung von superisolierten Fenstern in der Deutsch Passivhaus Standard. Die Auswahl verschiedener spektral selektiver Fensterbeschichtung hängt vom Verhältnis der Erwärmung und des Abkühlens ab Abschluss Tage Für den Entwurfsort.
Verglasungsauswahl
Glasgeräteglas
Die Anforderung an vertikaler Äquatorglas unterscheidet sich von den anderen drei Seiten eines Gebäudes. Reflektierende Fensterbeschichtungen und mehrere Glasscheiben können einen nützlichen Sonnenerht reduzieren. Direktverbesserungssysteme sind jedoch stärker abhängig Doppel- oder Dreifachverglasung oder auch Vierfachverglasung in höheren geografischen Breiten zur Verringerung des Wärmeverlusts. Indirekte Konfigurationen für Gain- und isolierte Verstärker können möglicherweise weiterhin effektiv mit nur einer Scheibenverglasung funktionieren. Die optimale kostengünstige Lösung ist jedoch sowohl Ort als auch systemabhängig.
Dachwinkelglas und Oberlichter
Oberlichter geben harte direkte Overhead -Sonneneinstrahlung und Blendung zu[27] entweder horizontal (ein flaches Dach) oder im gleichen Winkel wie die Dachneigung. In einigen Fällen werden horizontale Oberlichter mit Reflektoren verwendet, um die Intensität der Sonnenstrahlung (und des harten Blends) je nach Dach zu erhöhen Inzidenzwinkel. Wenn die Wintersonne am Horizont niedrig ist, reflektiert die meisten Sonnenstrahlung aus dem Dach abgewinkelter Glas (die Inzidenzwinkel ist fast parallel zum dachgewinnten Glasmorgen und nachmittags). Wenn die Sommersonne hoch ist, ist sie fast senkrecht zu dachgewinktem Glas, was den Solargewinn zum falschen Jahreszeit maximiert und wie ein Solarofen wirkt. Oberlichter sollten bedeckt und gut isoliert sein, um zu reduzieren natürliche Konvektion (Warme Luft steigen) Wärmeverlust in kalten Winternächten und intensiver Solarwärmgewinn an heißen Frühlings-/Sommer-/Herbsttagen.
Die äquatorgerichtete Seite eines Gebäudes befindet sich südlich in der nördlichen Hemisphäre und nördlich in der südlichen Hemisphäre. Oberlichter auf Dächern, die sich vom Äquator wegblenden Breiten). Oberlichter auf Dach mit Osten bieten maximal direkte Licht- und Sonnenwärmegewinn im Sommermorgen. Nach Westen von Oberlichtern sorgen am heißesten Teil des Tages am Nachmittagssonne und Wärmegewinn.
Einige Oberlichter haben eine teure Verglasung, die den Sommer -Solarwärmegewinn teilweise verringert und dennoch etwas sichtbares Lichtübertragung ermöglicht. Wenn sich das sichtbare Licht jedoch durch das Licht verlaufen kann, kann dies auch eine strahlende Wärmegewinnung (sie sind beide elektromagnetische Strahlung Wellen).
Sie können teilweise einen Teil des unerwünschten Dachwinkling-Sommer-Solarwärmegewinns reduzieren, indem Sie ein Oberlicht im Schatten von installieren Laub (Blattschuhzeiten) Bäume oder durch Hinzufügen eines beweglichen isolierten undurchsichtigen Fensters an der Innenseite oder außerhalb des Oberlichts. Dies würde den Tageslicht im Sommer beseitigen. Wenn Baumglieder über einem Dach hängen, erhöhen sie die Probleme mit Blättern in Regenrinnen und verursachen möglicherweise Dachvorrichtungen Eisdämme, verkürzen Sie das Dachleben und bieten Sie einen einfacheren Weg für Schädlinge, um Ihren Dachboden zu betreten. Blätter und Zweige an Oberlichtern sind unattraktiv, schwer zu reinigen und können das Verglasungsbruchrisiko bei Windstürmen erhöhen.
"Sägezahndachverglasung" mit nur vertikalem Glas, kann einige der passiven Solargebäude-Designvorteile in den Kern eines kommerziellen oder industriellen Gebäudes bringen, ohne dass dachgewinnte Glas oder Oberlichter erforderlich sind.
Oberlichter liefern Tageslicht. Die einzige Ansicht, die sie bieten, ist in den meisten Anwendungen im Wesentlichen gerade. Gut isoliert Lichtrohre Kann Tageslicht in nördliche Räume bringen, ohne ein Oberlicht zu verwenden. Ein Passiv-Sol-Gewächshaus sorgt für die Äquatorseite des Gebäudes.
Infrarot Thermografie Farbthermie -Bildgebungskameras (verwendet in formal Energieprüfungen ) kann schnell den negativen thermischen Einfluss von Dachgewinnung oder Oberlichter an einer kalten Winternacht oder einem heißen Sommertag dokumentieren.
Das US -Energieministerium sagt: "Vertikale Verglasung ist die beste Option für Sonnenräume."[28] Dachgewinkel- und Seitenwandglas werden nicht für passive Solarsonnenräume empfohlen.
Das US-amerikanische DOE erklärt Nachteile der Verglasung des Dachs: Glas und Kunststoff haben wenig strukturelle Festigkeit. Bei vertikaler Installation trägt Glas (oder Kunststoff) sein eigenes Gewicht, da nur ein kleiner Bereich (die Oberkante der Verglasung) der Schwerkraft ausgesetzt ist. Wenn sich das Glas von der vertikalen Achse neigt, muss jedoch ein erhöhter Bereich (jetzt der abgerissene Querschnitt) der Verglasung die Schwerkraft tragen. Glas ist auch spröde; Es spielt sich nicht viel vor, bevor es bricht. Um dem entgegenzuwirken, müssen Sie normalerweise die Dicke der Verglasung erhöhen oder die Anzahl der strukturellen Stützen erhöhen, um die Verglasung zu halten. Beide erhöhen die Gesamtkosten und letztere wird den Sonnenbetrag in den Sonnenraum verringern.
Ein weiteres häufiges Problem bei der verleumden Verglasung ist die erhöhte Exposition gegenüber dem Wetter. Es ist schwierig, in intensivem Sonnenlicht ein gutes Siegel auf dem Dachwinkelglas aufrechtzuerhalten. Hagel, Schneeregen, Schnee und Wind können zu Materialversagen führen. Für die Sicherheit der Insassen erfordern die Aufsichtsbehörden in der Regel ein schräges Glas aus Sicherheitsglas, Laminat oder einer Kombination davon, die das Solargewinnpotential verringern. Der größte Teil des dachgewinnten Glass am Crowne Plaza Hotel Orlando Airport Sunspace wurde in einem einzigen Sturm zerstört. Der Dachgewingel erhöht die Baukosten und kann die Versicherungsprämien erhöhen. Vertikales Glas ist weniger anfällig für Wetterschäden als für Dachwinkles.
Es ist schwierig, den Sonnenwärmegewinn in einem Sonnenraum mit abgerissenen Verglasungen im Sommer und sogar mitten in einem milden und sonnigen Wintertag zu kontrollieren. Oberlichter sind das Gegenteil von Zero Energy Building Passive Sonnenkühlung in Klimazonen mit einer Klimaanforderung.
Winkel der einfallenden Strahlung
Die Menge an Sonnengewinn, die durch Glas übertragen wird Sonnenstrahlung. Sonnenlicht Ein einzelnes Glasblatt innerhalb von 45 Grad von aufrecht wird größtenteils übertragen (weniger als 10% sind reflektiert), während für Sonnenlicht mit 70 Grad von senkrecht über 20% des Lichts reflektiert werden und über 70 Grad über 70 Grad reflektiert wird.[29]
Alle diese Faktoren können genauer mit einem Fotografie modelliert werden Lichtmeter und ein Heliodon oder Optische Bank, was das Verhältnis von quantifizieren kann Reflexionsvermögen zu Übertraglichkeit, bezogen auf Inzidenzwinkel.
Alternativ kann passive Solar -Computer -Software die Auswirkungen von bestimmen Sonnenwegund Kühlung und Heizen Abschluss Tage an Energie Leistung.
Betriebsschattierungs- und Isolationsgeräte
Ein Design mit zu viel Äquator-Glas kann zu übermäßigen Winter-, Frühlings- oder Herbsttagsheizungen, unangenehm hellen Wohnräumen zu bestimmten Jahreszeiten und übermäßiger Wärmeübertragung an Winternächten und Sommertagen führen.
Obwohl sich die Sonne vor und nach der Sonnenwende in derselben Höhe befindet, unterscheiden sich die Erwärmungs- und Kühlanforderungen vor und nach der Sonnenwende erheblich. Wärmespeicher auf der Erdoberfläche verursacht "thermische Verzögerung". Die variable Wolkendecke beeinflusst das Solargewinnpotential. Dies bedeutet, dass Überhänge mit Breitengradspezifisch festgelegtes Fenster, obwohl sie wichtig sind, keine vollständige Lösung für die Solarverstärkungskontrolle sind.
Kontrollmechanismen (z. B. manuell oder motorisierte innenisolierte Vorhänge, Fensterläden, Außenrollschattenbildschirme oder einziehbare Markisen) können Unterschiede auskompensieren, die durch thermische Verzögerung oder Wolkenabdeckung verursacht werden, und die tägliche / stündliche Solarverstärkungsanforderungen zu kontrollieren.
Heimautomatisierung Systeme, die Temperatur, Sonnenlicht, Tageszeit und Raumbelegung überwachen, können die motorisierten Geräte zum Schatten- und Inskelkörper genau steuern.
Außenfarben reflektieren - absorbierend
Materialien und Farben können ausgewählt werden, um reflektiert oder absorbiert zu werden Solar -Wärmeenergie. Verwenden von Informationen auf a Farbe zum elektromagnetische Strahlung Um seine zu bestimmen Wärmestrahlung Eigenschaften der Reflexion oder Absorption können die Auswahl unterstützen.
Sehen Lawrence Berkeley National Laboratory und Oak Ridge National Laboratory: "Kalte Farben"
In kalten Klimazonen mit kurzen Wintertagen kann direkte Verstärkungssysteme mit Äquatorfenstern tatsächlich besser abschneiden, wenn der Schnee den Boden bedeckt, da reflektierter und direktes Sonnenlicht in das Haus gelangt und als Hitze erfasst wird.[30]
Landschaftsbau und Gärten
Energieeffiziente Landschaftsgestaltung Zu den Materialien für sorgfältige passive Solarauswahl gehören Hardscape Baumaterial und "Softscape" Pflanzen. Die Verwendung von Landschaftsdesign Prinzipien für die Auswahl von Bäume, Hecken, und Gitter-Pergola Funktionen mit Reben; Alle können verwendet werden, um Sommerschattierungen zu erstellen. Für Winter Solargewinn ist es wünschenswert zu verwenden Laub Pflanzen, die ihre Blätter im Herbst fallen lassen, bieten das ganzjährige passive Solarvorteile. Nicht merkwürdig immergrün Sträucher und Bäume können sein Windschutz, in variablen Höhen und Entfernungen, um Schutz und Schutz vor dem Winter zu schaffen Windkälte. Xeriscaping mit 'reifen Größe angemessen' einheimischen Arten von und dürretolerante Pflanzen, Tröpfchenbewässerung, Mulching und Bio -Gartenarbeit Praktiken reduzieren oder beseitigen den Bedarf an Energie und Wasserintensiv Bewässerung, gasbetriebene Gartenausrüstung und reduziert den Abfallabdruck von Deponien. Solarbetrieben Landschaftsbeleuchtung und Brunnenpumpen und bedeckt Schwimmbecken und Tauchbecken mit Solarwarmwasserbereiter kann die Auswirkungen solcher Annehmlichkeiten verringern.
Andere passive Solarprinzipien
Passive Sonnenbeleuchtung
Passive Sonnenbeleuchtung Techniken verbessern nutzen natürlich Erleuchtung für Innenräume und verringern Sie die Abhängigkeit von künstlichen Beleuchtungssystemen.
Dies kann durch sorgfältiges Gebäudestell, Ausrichtung und Platzierung von Fensterabschnitten zum Sammeln von Licht erreicht werden. Andere kreative Lösungen umfassen die Verwendung von Oberflächen, um das Tageslicht in das Innere eines Gebäudes zuzugeben. Fensterabschnitte sollten angemessen dimensioniert sein und vermeiden Über-Illumination kann mit einem abgeschirmt werden Brise Soleil, Markisen, gut platzierte Bäume, Glasschicht und andere passive und aktive Geräte.[31]
Ein weiteres Hauptproblem für viele Fenster Systeme ist, dass sie potenziell anfällige Stellen von übermäßigem Wärmegewinn oder Wärmeverlust sein können. Während hoch montiert Geistlicher Fenster und traditionell Oberlichter Kann das Tageslicht in schlecht orientierten Abschnitten eines Gebäudes einführen, kann unerwünschte Wärmeübertragung schwer zu kontrollieren sein.[32][33] Somit ist die Energie, die durch Reduzierung der künstlichen Beleuchtung eingespart wird HVAC Systeme zu warten Wärmekomfort.
Es können verschiedene Methoden angewendet werden, um dies anzugehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Fensterabdeckungen, Isolierte Verglasung und neuartige Materialien wie z. Luftschlegel Halbtransparente Isolierung, Glasfaser in Wände oder Dach eingebettet, oder Hybrid Solarbeleuchtung im Oak Ridge National Laboratory.
Elemente reflektieren, von aktiv und Passives Tageslicht Sammler wie z. Leichte Regale, leichtere Wand- und Bodenfarben, gespiegelt Wandabschnitte, Innenwände mit oberen Glasscheiben und klare oder durchscheinende gläselige Scharniere Türen und Glasschiebetüren Nehmen Sie das gefangene Licht und reflektieren Sie es passiv weiter im Inneren. Das Licht kann aus passiven Fenstern oder Oberlichtern und Solar stammen Lichtrohre oder von Aktive Tageslicht Quellen. In traditionellem Japanische Architektur das Shōji Schiebetüren mit durchscheinender Schiebetüren Washi Bildschirme sind ein ursprünglicher Präzedenzfall. Internationaler Stil, Modernist und Mitte des Jahrhunderts modern die Architektur waren frühere Innovatoren dieser passiven Penetration und Reflexion in Industrie-, Gewerbe- und Wohnanwendungen.
Passive Sonnenwasserheizung
Es gibt viele Möglichkeiten zu verwenden Solar -Wärmeenergie Wasser für den häuslichen Gebrauch erhitzen. Andere aktiv und passiv Solar heißes Wasser Technologien haben unterschiedliche ortsspezifische Wirtschaft Kosten-Nutzen-Analyse Implikationen.
Eine grundlegende passive Solarheizung mit heißem Wasser beinhaltet keine Pumpen oder etwas Elektrisches. Es ist sehr kostengünstig in Klimazonen, die nicht langwieriges Unterrohr oder sehr gewöhnliche Wetterbedingungen haben.[34] Andere aktive Solarwasserheizungstechnologien usw. können für einige Standorte besser geeignet sein.
Es ist möglich, ein aktives Solar -heißes Wasser zu haben, das auch in der Lage ist, "vom Netz" zu sein und als nachhaltig qualifiziert zu sein. Dies geschieht durch die Verwendung einer Photovoltaikzelle, die Energie aus der Sonne verwendet, um die Pumpen zu versorgen.[35]
Vergleich mit dem passiven Hausstandard in Europa
In Europa wächst der Ansatz, der von dem vertreten wird Passivhaus (Passivhaus auf Deutsch) Institut in Deutschland. Anstatt sich ausschließlich auf traditionelle passive Solardesign -Techniken zu verlassen kalte Luftinfiltration. Die meisten Gebäude, die auf dem Passiv House Standard gebaut wurden Wärmewiederherstellungslüftung Einheit mit oder ohne kleine (typischerweise 1 kW) eingebaute Heizkomponente.
Das Energiedesign von passiven Hausgebäuden wird unter Verwendung eines auf Tabellenkalkulation basierenden Modellierungswerkzeugs namens Passive House Planning Package (PHPP) entwickelt, das regelmäßig aktualisiert wird. Die aktuelle Version ist PHPP 9.6 (2018). Ein Gebäude kann als "passives Haus" zertifiziert werden, wenn gezeigt werden kann, dass es bestimmte Kriterien erfüllt. Das wichtigste ist, dass der jährliche spezifische Wärmebedarf für das Haus 15 kWh/m nicht überschreiten sollte2a.
Vergleich mit dem Nullheizungsgebäude
Mit Fortschritten in Ultra niedriger U-Wert Verglasung eines passiven Hauses (fast) Zero Heizungsgebäude wird vorgeschlagen, die anscheinend fehlgeschlagenen Energiegebäude in der EU zu ersetzen. Das Null -Heizungsgebäude reduziert das passive Solardesign und macht das Gebäude mehr für herkömmliche architektonische Designs geöffnet. Der jährliche spezifische Wärmebedarf für das Nullheizhaus sollte 3 kWh/m nicht überschreiten2a. Das Zero -Heizungsgebäude ist einfacher zu entwerfen und zu arbeiten. Zum Beispiel: Es besteht keine modulierte Sonnenschattierung in Nullheizhäusern.
Designwerkzeuge
Traditionell a Heliodon wurde verwendet, um zu jeder Zeit eines Tages des Jahres die Höhe und Azimut der Sonne zu simulieren.[36] In der modernen Zeiten können Computerprogramme dieses Phänomen modellieren und lokale Klimadaten integrieren (einschließlich Auswirkungen auf die Site wie z. B. überschatten und physikalische Hindernisse), um das Solargewinnpotential für ein bestimmtes Gebäudedesign im Laufe eines Jahres vorherzusagen. Geographisches Positionierungs System-basierend Smartphone Anwendungen können dies jetzt kostengünstig auf einem handgehaltenen Gerät ausführen. Diese Designwerkzeuge Stellen Sie dem passiven Solardesigner die Möglichkeit, lokale Bedingungen, Entwurfselemente und Orientierung vor dem Bau zu bewerten. Die Energieleistungoptimierung erfordert normalerweise einen iterativen Refinanzierungsdesign und -bewertungsprozess. Es gibt kein "einheitliches" universelles passives Sonnenbaudesign, das an allen Standorten gut funktioniert.
Anwendungsebenen
Viele abgelöste Vorstadthäuser können die Erwärmungskosten ohne offensichtliche Änderungen ihres Aussehens, ihrer Komfort oder ihrer Benutzerfreundlichkeit reduzieren.[37] Dies geschieht mit guter Standort- und Fensterpositionierung, geringen Mengen an Wärmemasse, mit einer guten, aber konventionellen Isolierung, Wetterverletzung und einer gelegentlichen zusätzlichen Wärmequelle, wie einem zentralen Kühler, der mit einem (Solar-) Warmwasserbereiter verbunden ist. Sonnenstrahlen können tagsüber auf eine Wand fallen und die Temperatur von IES erhöhen thermische Masse. Dies wird dann strahlen Am Abend in das Gebäude erhitzen. Eine externe Schattierung oder eine Strahlungsbarriere plus Luftspalt kann verwendet werden, um unerwünschte Sommer -Solargewinn zu reduzieren.
Eine Erweiterung des "passiven Solar" -Ansatzes zur saisonalen Solaraufnahme und Lagerung von Wärme und Kühlung. Diese Entwürfe versuchen, die Solarwärme in der warmen Jahreszeit zu erfassen und sie an einen zu übermitteln Saisonaler Thermalgeschäft Für Monate später in der Kaltsaison ("annualisierte passive Solar") wird die Speicher durch die Verwendung großer Mengen an thermischer Masse erreicht oder wird erreicht Erdekupplung. Anekdotische Berichte deuten darauf hin, dass sie effektiv sein können, aber es wurden keine formale Studien durchgeführt, um ihre Überlegenheit zu demonstrieren. Der Ansatz kann auch die Kühlung in die warme Jahreszeit bringen. Beispiele:
- Passiv jährliche Wärmespeicherung (PAK) - von John Hait
- Annualisierte geothermische Solar (AGS) Heizung - von Don Stephen
- Erddach
Ein "rein passives" Sonnenhaus hätte keine mechanische Ofeneinheit, die stattdessen auf Energie stützt, die aus Sonnenschein erfasst wurde und nur durch "zufällige" Wärmeenergie ergänzt wird, die von Lichtern, Computern und anderen aufgabenspezifischen Geräten abgegeben wird (wie z. B. für die für Kochen, Unterhaltung usw.), Duschen, Menschen und Haustiere. Die Verwendung natürlicher Konvektionsluftströme (anstelle von mechanischen Geräten wie Lüftern) zur Zirkulierung der Luft ist verwandt, wenn auch nicht ausschließlich Solardesign. Das passive Solargebäudedesign verwendet manchmal nur begrenzte elektrische und mechanische Bedienelemente, um Dämpfer, Isolierläden, Farbtöne, Markisen oder Reflektoren zu bedienen. Einige Systeme sorgen für kleine Lüfter oder solare Schornsteine, um die konvektive Luftströmung zu verbessern. Ein vernünftiger Weg, um diese Systeme zu analysieren, besteht darin, ihre zu messen Leistungskoeffizient. Eine Wärmepumpe kann 1 J für jeweils 4 J verwenden, die einen Cop von 4 enthält. Ein System, das nur einen 30-W-Lüfter verwendet, um 10 kW Solarwärme durch ein ganzes Haus zu verteilen, würde einen Cop von 300 haben.
Passives Solarbaudesign ist häufig ein grundlegendes Element eines kostengünstigen Zero Energy Building.[38][39] Obwohl ein ZEB mehrere passive Konzepte für die Konzepte für Solargebäude verwendet, ist ein ZEB normalerweise nicht rein passiv und verfügt über aktive mechanische Systeme zur Erzeugung erneuerbarer Energien wie: Windkraftanlage, Photovoltaik, Mikrohydro, Geothermieund andere aufkommende alternative Energiequellen. Passive Solar ist auch eine Kernstrategie für Baudesign für Passive Überlebensfähigkeitzusammen mit anderen passiven Strategien.[40]
Passives Solardesign auf Wolkenkratzern
In jüngster Zeit wurde an der Nutzung der großen Oberfläche an Wolkenkratzern eingesetzt, um ihre Gesamtenergieffizienz zu verbessern. Da Wolkenkratzer in städtischen Umgebungen zunehmend allgegenwärtiger sind und jedoch große Mengen an Energie benötigen, besteht die Möglichkeit, dass große Mengen an Energieeinsparungen mit passiven Solardesign -Techniken eingesetzt werden. Eine Studie,[41] die den vorgeschlagenen analysierten 22 Bishopsgate Turm in London, stellte fest, dass ein Energieverringerung der Nachfrage um 35% theoretisch durch indirekte Solargewinne erzielt werden kann, indem das Gebäude teuren Beatmung und Tageslichtdurchdringung, Verwendung von hohem Wärmemassenbodenmaterial zur Verringerung der Temperaturschwankung innerhalb des Gebäudes und der Verbreitung von hoher Wärmemassenböden erzielt werden kann. Verwenden von doppelter oder dreifach verglastem Fenster mit niedrigem Emissionsgrad für den direkten Solargewinn. Indirekte Solarverstärkungstechniken umfassten den moderierenden Wandwärmefluss durch Variationen der Wandstärke (von 20 bis 30 cm), indem Sie Fensterverglasung Im Freien, um Wärmeverlust zu vermeiden, 15–20% des Bodenbereichs für die thermische Lagerung zu widmen und a zu implementieren Trombe Wand Wärme in den Raum einnehmen. Überhänge werden verwendet, um das direkte Sonnenlicht im Sommer zu blockieren und es im Winter zuzulassen, und Wärme reflektierende Jalousien werden zwischen der Wärmewand und der Verglasung eingeführt, um die Wärmeaufbau in den Sommermonaten zu begrenzen.
Eine andere Studie[42] Analysierte doppeltgrüne Hautfassade (DGSF) an der Außenseite von Hochhäusern in Hongkong. Eine solche grüne Fassade oder Vegetation, die die äußeren Wände bedeckt, kann die Verwendung der Klimaanlage erheblich bekämpfen - bis zu 80%, wie von den Forschern entdeckt.
In gemäßigten Klimazonen können Strategien wie Verglasung, Anpassung des Fenster-zu-Wand-Verhältnisses, Sonnenschutz- und Dachstrategien im Bereich von 30% bis 60% erhebliche Energieeinsparungen bieten.[43]
Siehe auch
- Seitenanalyse
- Tageslicht
- Energie-plus-Haus
- Liste der Techniken mit energiearmen Bauarbeiten
- Liste der wegweisenden Solargebäude
- Gebäude mit geringer Energie
- Niedrige Energie
- Erdschiff
- Plusenergy
- Solararchitektur
- Vierfachverglasung
- Energiebewertungssysteme
- Haussenergie (Aust.)
- Home Energy Rating (VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA)
- Energie (Kanada)
- National Home Energy Rating (VEREINIGTES KÖNIGREICH)
Verweise
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Literaturverzeichnis
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Externe Links
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- www.fsec.ucf.edu - Florida Solar Energy Center
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- www.passivesarenergy.info - Übersicht über die passive Solarenergiertechnologie
- www.yourhome.gov.au/technical/index.html - Ihr vom Commonwealth of Australia entwickeltes technisches Handbuch für das technische Home, um Informationen darüber zu erhalten, wie Sie umweltverträgliche Häuser entwerfen, bauen und leben können.
- amergin.tippinst.ie/downloadsenergyarchhtml.html- Energie in Architektur, das Passive Solarhandbuch von Europa, Goulding J.R., Owen Lewis J, Steemers Theo C, gesponsert von der Europäischen Kommission, veröffentlicht von Batsford 1986, Nachdruck 1993