Пассивный солнечный дом: Простой метод проектирования
Методика проектирования налаженности отопления пассивных солнечных жилья на основанию принципов открытого и косвенного подогрева
Глава 1. Введение
В применении Солнца в качестве источника теплоты нет ничего новейшего. Еще 2400 лет тому назад Сократ строчил: На данный момент в жилье с обликом на юг солнечные проблески попадают в галереи в зимнюю пору, а в летнюю пору путь солнца лежит над нашими котелками и выше крыш так, что имется тень.Методика проектирования налаженности отопления пассивных солнечных жилищ на основанию принципов искреннего и косвенного подогрева
Глава 1. Введение
В применении Солнца в качестве источника теплоты нет ничего новейшего. Еще 2400 лет тому назад Сократ строчил: На данный момент в жилищах с обликом на юг солнечные проблески попадают в галереи в зимнюю пору, а в летнюю пору путь солнца лежит над нашими башками и выше крыш так, что водится тень. Ежели тогда это лучшее агрегат, то мы обязаны будем строить южный фасад жилища наиболее высочайшим, чтоб в дом поступали проблески зимнего солнца и северный фасад наиболее басистым, чтоб защитить дом от зимних ветров.
В то пора как Греческий дом, описанный Сократом, утрачивал тепло так же стремительно, как и собирал из-за конвективных и радиационных утрат, римляне нашли что ежели портик (галерею) и окна южной ориентации остеклить, то солнечная энергия будет уловлена и можнож будет сохранить приобретенное тепло на ночной период поры. Этот элементарный парадокс приобрел заглавие тепличный эффект. Сегодняшний день дом, в тот или другой применяется эффект теплицы для отопления, мы именуем пассивным солнечным домом.
Есть совместное эмпирическое управляло, сообразно тот или иной хорошо спроектированный пассивный солнечный дом в сопоставленьи с обычно спроектированным жильем той же площади направит понизить издержки на отопление на 75% при удорожании стройки итого едва лишь на 5…10%. Во почти всех площадях США пассивные солнечные жилища не призывают никакой доборной энергии на отопление либо остывание. С учетом текущих и водящихся планируемых издержек на отопление доборная стоимость стройки пассивного солнечного жилища возмещается чрезвычайно стремительно. Официальные обзоры указывают на 100000 пассивных солнечных жилищ, построенных в США (1984), но неофициальные источники разговаривают о один-одинешенек миллионе домов, в тот или другой употреблены те либо другие положения пассивного солнечного дизайна (гуще итого теплицы, пристроенные с южной страны жилища).
Глава 2. Свойства пассивного солнечного жилища
Набросок 2.1. Способности пассивного солнечного отопления в многообразных площадях США.
Пассивный солнечный дом располагает некие характерные проектные индивидуальности:
1. В северном полушарии значимая число его окон нацелена на юг (в южном — на север). Солнечная радиация, основным образом видимая число солнечного диапазона, просачивается спустя направленное на солнце остекление окон жилища либо теплицы и поглощается поверхностями веществ, находящихся снутри теплоизолированной оболочки жилища. Так как эти нагретые поверхности вторично источают энергию в интерьер жилища, температура воздуха в нем увеличивается, но теплота не просачивается назад спустя остекление, эким образом результатом прибывает уловленная солнечная энергия.
2. В эталоне, внутренние поверхности — вещества высочайшей густоты: бетон, кирпич, камень, саман. Эти вещества из-за эффекта тепловой инерции (способность есть энергию и отдавать ее спустя какое-то пора) могут запасать тепловую энергию для неизменного медлительного ее излучения, снижая температурные потрясения в корпусе и возможность перенагревания внутреннего воздуха. Эким образом, внушительную число отопительной перегрузки домов может дышать солнечная энергия.
3. В ранешних пассивных солнечных домах 1970-х годов, архитекторы и мастера строители всячески устремлялись уменьшить площади восточных, западных и северных окон жилища в противовес повышению площади окон южной ориентации. Это все еще совместное эмпирическое управляло, но возникновение эконом и изменяющих излучение мембран (теплопоглощающих и теплоотражающих), располагаемых с различных стран остекления окна, позволило проектировщикам и строителям понизить твердость запросов этого верховодила. Это не плохая новость для площадей, в тот или другой глодать благовидный вид на окружающую природу не только лишь в южном направлении. Западные окна — источник перенагревания в летнее пора, и в летнюю пору обязаны водиться непременно затенены. Вообщем, план жилища с удлинением по оси запад-восток и оптимизированным фасадом южной ориентации будет самым наилучшим для пассивного солнечного жилища.
4. Пассивные солнечные жилища обязаны водиться ладно теплоизолированы и обладать незначимые вентиляционные утраты для сохранения солнечного тепла в рубежах оболочки строения.
5. Так как заявки в отношении доп источников тепла в пассивном солнечном жилище важно уменьшены по сопоставленью с нормальным жильем, то дровяные печи на долгие пасмурные периоды — нередко приходят хорошим выбором для налаженности вспомогательного отопления.
6. Пассивные солнечные жилища нередко обладают раскрытые планы (перетекающие места) для облегчения термосифонного эффекта в перемещении солнечного тепла от южного фасада спустя цельный дом. Для распределения теплого воздуха в домах с закрытыми планами время от времени употребляются незначительные вентиляторы.
Глава 3. Способы пассивного солнечного отопления
Искренний солнечный подогрев
Водятся 2 главных пути получения пассивными солнечными жилищами солнечной энергии, искренний и косвенный подогрев. Жилища с искренним подогревом, квитающиеся простейшими видами, обогреваются спустя окна южной ориентации, именующиеся солнечными окнами. Они могут водиться в внешности обычных раскрывающихся либо глухих окон южного фасада жилища либо обыкновенными изолирующими стеклянными панелями в стенке теплицы либо солярия. В то пора, иной раз число теплоты применяется немедля, стенки, полы, потолки и мебель запасают сверхизбыточную теплоту, излучающуюся в место деньком и ночкой. Во цельных вариантах эффективность налаженности и удобство помещения с искренним подогревом вырастут при росте термической массы (бетон, железобетонные агрегаты, кирпичи), размещенной в рубежах этого помещения.
Как правило эту порядок подразделяют на налаженности:
• искреннего солнечного подогрева жилых помещений спустя окна южной ориентации (direct gain);
• подогрева изолированного размера, т.е. теплицы (isolated gain).
Дж. Дуглас Балкомб (J. Douglas Balcomb)и его исследовательская группа в Государственной лаборатории Лос-Аламос советует распределять термическую массу по цельной площади помещения, оборудованного порядком искреннего солнечного подогрева. Преимущественно располагать термическую массу на пути проблесков искреннего солнечного света (радиационный нагрев), но масса, размещенная за его границами (нагрев конвекцией воздуха) также принципиальна для совместной эффективности налаженности. Теплоаккумулирующая масса в 4 один раз эффективнее в том случае, иной раз она находится на пути проблесков искреннего солнечного света и передает свойское тепло конвекционным потокам воздуха ежели тогда, иной раз она едва лишь греется конвекционными потоками. Рекомендуемое соотношение меж площадями поверхности теплоаккумулирующей массы и остекления южной ориентации 6:1. Вообщем, удобство и эффективность налаженности солнечного отопления растут с ростом термической массы и для ее числа нет никакого верхнего рубежа.
Помните, что покрытия, склонные поверх термической массы из этаких веществ, как: ковры, пробка, древесноволокнистая плита, с коэффициентом термоизоляции R>5 будут отлично изолировать термическую массу от поступающей солнечной энергии, затрудняя ее аккумулирование. Экие вещества, как: глиняние плитки для пола либо кирпич приходят важно наилучшим выбором для покрытия пола, на тот или другой падает поток искреннего солнечного излучения. Плитки обязаны водиться уложены на цементный раствор для полного термического контакта с основанием, а не наклеены точечно.
В термической массе, на тот или другой падает открытое солнечное излучение, генеральное значение располагает площадь поверхности, потому высокие теплоаккумулирующие плиты эффективнее низких. Более действенная толщина для бетонной теплоаккумулирующей плиты — сто мм, повышение толщины наиболее 150 мм прибывает вздорным. Более действенная толщина для древесины — 25 мм.
Более отлично размещение термической массы меж 2-мя помещениями, в тот или другой поступает открытое солнечное излучение, т.к. в данном варианте теплоаккумулирующая стенка кушает солнечное тепло обеими поверхностями.
Набросок 3.1. Ориентация внутренних теплоаккумулирующих стенок
Внутренние теплоаккумулирующие стенки, направленные по оси север-юг и находящиеся меж помещениями, в тот или другой поступает открытое солнечное излучение (а), и по оси запад-восток, меж теплицей, в тот или другой поступает открытое солнечное излучение и размещенным к северу от нее помещением с клересторием (окнами верхнего света) (б).
Предметы с незначимой массой и поверхности, возмещенные мат-лами с густой густотой, обязаны иметь ясную окраску для отражения солнечного излучения на вещества с высочайшей густотой. Ежели наиболее половины площади стенок в пространстве, куда поступает открытое солнечное излучение, обладают огромную массу, то они обязаны водиться ясных тонов. Ежели теплоаккумулирующая масса сконцентрирована в единственной стенке, то эта стенка обязана иметь черную окраску, но ежели ее поверхность нацелена эким образом, что на нее падает солнечный свет ранешным с утра, то окраска ее соответственна водиться ясной, чтоб рассеять свет и теплоту в остальную число помещения. Мощные полы обязаны иметь черную окраску для аккумулирования теплоты. Клересторий обязан быть склонен эким образом, чтоб обеспечить очень равномерное освещение на всю глубину помещения. Ежели же клересторий озаряет лишь высшую часть помещения, то окраска стенок соответственна водиться так ясной, чтоб рассеять свет и теплоту по цельной площади помещения.
В бездушном климате перемещаемая термоизоляция в внешности драпировок, панелей, внутренних ставней, больших штор нередко применяется для понижения теплопотерь спустя остекление в бездушные зимние ночи. В отношения с тем, что полноценное численность солнечного света отражается в летнюю пору от нацеленного на юг вертикального остекления, то приток тепла не настолько немал в летнее пора и консольные затеняющие карнизы не так нужны, как считали ранешние пассивные солнечные проектировщики.
В отношения с тем, что спустя остекление сохраняется не плохая видимость, эта методика более применима там, где живут приятные облики на окружающую природу спустя остекление южной ориентации. Неким людям досаден ослепительный солнечный свет, присутствующий в зданиях с искренним солнечным подогревом, не считая того, он приводит к выцветанию обивочных и драпировочных тканей. Темой также будет то, что ежели жильцы жилища могут созидать все, что происходит вне, то и вне виден цельный интерьер жилья.
Кроме обеспечения теплом в зимнее пора, ладно спроектированный пассивный солнечный дом обязан творить прохладу и превосходную вентиляцию в летнюю пору. В неких площадях есть устойчивый миф, распространяемый спустя сми и идущий от проектов неких главных ранешних пассивных солнечных жилищ, что перегрев в летнее пора вообщем отличителен для домов этого вида.
Архитекторы и мастера строители узнали, что двухсветная теплица, пристроенная к жилья, с раскрывающимися вентиляционными окнами в высшей части и поблизости пола, способна обеспечить природную вентиляцию жилища в процесс итого лета. Спустя раскрытые в солнечный задевай верхние вентиляционные окна, восходящая масса нагретого воздуха, выходит наружу и из-за снижения атмосферного давления в теплицу засасывается холодный воздух спустя нижние вентиляционные окна либо спустя смежные с теплицей окна помещений жилища. Названный эффектом дымовой трубы этот принцип, употребляющийся для остывания в индейских типи, может также поддерживать прохладу в Вашем пассивном солнечном жилище в летнее пора в любом климатическом площади США без применения вентиляторов либо кондюков.
Этот эффект гуще именуют эффектом солнечной трубы.
Затеняющие установки, смонтированные на южном фасаде жилища, также могут защитить от перенагревания в летнее пора. Спускающиеся затенения либо парусиновые навесы с внешней страны окон южной ориентации, солярия, стенок Тромба могут важно понизить теплопоступления. Лиственные деревья и кустики, посаженные эким образом, чтоб затенить остекление южной ориентации, могут также творить локальный климат, дозволяющий снизить температуру на немножко градусов. Потом того, как в осеннюю пору листья опадут, излучение зимнего солнца будет свободно просачиваться в дом
Исследования, проведенные в ругательные годы обосновывают, что в прохладных площадях высаживать деревья и кустики перед южным фасадом все таки не надлежит, т.к. в зимнее пора ветки приметно понижают поступление солнечной энергии.
Теплицы искреннего солнечного подогрева
Для отопления искренним солнечным подогревом очень обширно применяется теплица. Для почти всех домовладельцев теплица с благовидными обликами, раскрывающимися из нее, прибывает возлюбленным помещением в жилище. Теплица может, ежели соответствующим образом спроектирована и склонна, обеспечить до 50% потребностей жилища в отоплении. В данном варианте жилые помещения (в том числе и спальни) идеальнее всего расположить в южной количества жилища (сделать их смежными с теплицей), а с северной страны жилища расположить помещения не призывающие максимум тепла (подсобные помещения). В большущих домах для освещения северных комнат можнож употребить клересторий.
Набросок 3.2. Одноэтажные теплицы
Одноэтажные теплицы: зима, теплица изолирована от жилища (а); зима, теплица обогревает нижний этаж спустя раскрытые двери (б); лето, теплица подсобляет остыванию нижнего этажа, подсасывая воздух спустя северные окна (в).
Набросок 3.3. Двуэтажная теплица
Двуэтажная теплица: зима, теплица изолирована от жилища (а); зима, теплица обогревает два этажа жилища (б); лето, теплица подсобляет остыванию обоих этажей жилища (в).
Ежели Вы планируете включить теплицу в Ваш чертеж, то Вы обязаны будете предварительно найти главную функцию этого помещения. Проектные уразумения для продовольственной теплицы, жилого помещения и вспомогательного солнечного обогревателя многообразны, желая можнож выстроить теплицу, в тот или другой могли быть объединены все 3 функции, компромиссы будут нужны.
Продовольственная теплица/оранжерея
Оранжерея, к примеру, соответственна в главную очередь приходить удобным и здоровым помещением для растений. Растения нуждаются в бодром воздухе, воде, большущем числе света и охране от экстремальных температур. Оранжереи употребляют полноценное численность энергии при испарении воды. 1 литр испарившейся воды — это утрата около 2,32 МДж энергии, тот или иной могла бы водиться употреблена для отопления.
Для укрепления здоровья и освобождения от насекомых и хворей растения нуждаются в адекватной вентиляции, даже в зимнюю пору. Водятся налаженности кондиционирования воздуха вида воздухо-воздушных теплообменников, тот или другой вентилируют помещение без веских утрат теплоты, но они приметно наращивают стоимость проекта. Световые заявки к помещению для выкармливания растений — верхнее остекление, усложняющее постройка и сервис, и остекление торцевых стенок, увеличивающее утраты тепла.
Будут быть некие экономические выгоды от выкармливания овощей и разумеется максимум можнож сказать о получении ублажения от внешности помещения, пристроенного к Вашему жилья, полного здоровых растений. Тем более, теплица, спроектированная как безупречная садоводческая среда, навряд ли будет обладать довольно энергии для применения ее в качестве доп источника отопления помещений жилища.
Коллектор солнечного отопления
Ежели задачка теплицы — улавливание солнечного тепла и распространение его в смежные с теплицей жилые помещения, то Вы быть достойным перед выбором многообразных проектных критериев. Наибольшая эффективность будет достигнута с наклонным остеклением, незначимым числом растений, и теплоизолированными незастекленными торцевыми стенками.
Помните, что Вы приобретете большее численность поступления полезной теплоты в Ваши жилые помещения, ежели в теплице отсутствуют растения и, согласно, поглощение великого числа теплоты. Подогретый солнцем воздух быть может перемещен в дом спустя двери либо раскрытые окна в смежной с теплицей стенке, а также передан по воздуховоду в наиболее отдаленные области.
Жилое помещение
Ежели Ваша теплица будет приходить жилым помещением, то Вы обязаны будете осмотреть удобство, удобство и свободу места в добавление к энергетической эффективности. Комната, в тот или другой Вы планируете жить, соответственна водиться теплой в зимнюю пору, холодной в летнюю пору, обладать низкую контрастность освещения и умеренную влажность.
Вертикальное остекление — выбор полноценного числа проектировщиков по различным причинам. Сначала, желая наклонное остекление улавливает большее численность теплоты, но в зимнюю пору оно также и утрачивает большее численность данной нам теплоты в ночное пора, что сводит на нет получение дневного тепла. Использование наклонного остекления может также привести к перегреву в наиболее теплую погоду, как правило в весеннюю пору и в осеннюю пору, иной раз Вы не нуждаетесь в отоплении.
Вертикальное остекление южной стенки намного наиболее подходит заявкам отопительной перегрузки. Оно отлично в зимнюю пору, иной раз солнце находится густо над горизонтом и дозволяет уменьшить поступление солнечного тепла, иной раз солнце находится поблизости зенита в летнее пора. Ладно спроектированный карниз над южным остеклением — быть может все, что надо, чтоб затенить его от солнечных проблесков, иной раз помещение не нуждается в доп теплопоступлении. Вертикальное остекление также наиболее доступное и наиболее азбучное в монтаже и изоляции, и не склонно к протечкам, конденсату и поломкам.
Теплица, разработанная для жизни, просит кропотливого размещения термической массы, и, как мы упомянули ранее, особые меры обязаны водиться приняты для того, чтоб искренние солнечные проблески не падали на эту теплоаккумулирующую массу. Каменный пол, возмещенный коврами и мебелью, явно не настолько действенная термическая масса как каменная кладка, находящаяся на пути открытых солнечных проблесков.
Иной раз солнце садится, те же самые окна, что улавливали теплоту в процесс итого дня начинают источать заработанную теплоту в окружающее место. Для минимизации ночных утрат теплоты и увеличения удобства (тело человека тоже излучает теплоту в направлении прохладных поверхностей) Вы сможете захотеть включить в Ваш чертеж подвижную теплоизоляцию окна либо решить вопросец с конструкцией стеклопакетов, располагающих малые термо утраты.
Генеральные принципы проектирования
Самостоятельно от проектной стратегии, тот или другой Вы избрали, водятся некие вторые аспекты, тот или другой главны для рассмотрения. Значимая число надлежащей инфы арестована из главы Основания проектирования теплиц A Guide to Passive Solar Heating, by Robert W. Jones and Robert D. McFarland, (Van Nostrand Reinhold Co., New York, New York, 1984).
Остекление
Безупречная ориентация для остекления Вашей теплицы — жестко на юг, желая отклонение до 30 к западу либо востоку полностью возможно. Для получения наибольшего числа солнечного теплопоступления стекло обязано водиться наклонено под углом 50…60 к горизонту. Почти все проектировщики в их проектной стратегии предпочитают вертикальное остекление либо комбинацию вертикального и наклонного остекления.
Вертикальное остекление южной ориентации располагает превосходство перед наклонным остеклением, т.к. с ним тривиальнее защититься от протечек и от высоко быть достойным летнего солнца, но его зимние свойства на 10…30% ужаснее, чем у наклонного остекления при той же площади. Эффективность помещения, в тот или другой скомбинированы вертикальное остекление и остекление кровли, выше, чем помещения, в тот или другой остеклена едва лишь южная стенка.
В площадях с неизменным зимним снеговым покровом вертикальное остекление может оказаться наиболее действенным за счет высочайшей отражательной возможности снега.
Набросок 3.4. Теплица с наклонной застекленной южной стенкой
Теплица с наклонной застекленной южной стенкой над вентиляционными окнами, располагающими обратный наклон (а). Теплица с свеча застекленной южной стенкой (сдвижные двери), боковыми вентиляционными окнами, и наклонным остеклением кровли (б). (Чертеж конструктора Денниса Холлоуэя).
Аккумулирование тепла
Ежели глубина теплицы преимущественно ее возвышенности, само место поймает излучение, ежели цвета поверхностей, на тот или другой падает свет, применимы. Другими словами, поверхности теплоаккумулирующих веществ (термическая масса) обязаны водиться черных тонов для поглощения по последней мере 70% энергии падающего на их солнечного света. Чтоб пустить Для вас некое понятие о условном коэффициенте поглощения света поверхностями многообразных цветов надлежит огласить, что сажа располагает коэффициент поглощения около 95%, поверхность мрачно-голубого цвета около 90% и поверхность мрачно-красноватого цвета примерно 86%. Вещества, не применяемые для аккумулирования тепла обязаны водиться ясных тонов для того, чтоб отражать свет на термическую массу, не склонную на пути проблесков искреннего солнечного излучения.
Пол, северная стенка, восточная и западная боковые стенки — не плохое участок для теплоаккумулирующей массы. В их обязаны водиться употреблены вещества с высочайшей теплопроводимостью: бетон, вода, кирпич, землебит. Пенобетон не применим в качестве теплоаккумулирующего вещества, а бетон более эффективен при толщине от сто до 150 мм. При применении пустотелых бетонных (цокольных) агрегатов все бессодержательности обязаны водиться залиты цементным веществом.
Набросок 3.5. Аккумулирование тепла в теплице
Аккумулирование тепла в теплице (а). Надо 3 м2 железо бетона (б) либо 14 литр. (в) на каждый 1 м2 остекления.
Ежели каменный пол и мощные стенки — одни из немногих вещества, аккумулирующие тепло в помещении, 3 м2поверхности каменной кладки на 1 м2южного остекления — рекомендуемое соотношение. Ежели вода в контейнерах — единственная применяющаяся теплоаккумулирующая среда, рекомендуемое отношение — 14 литр. воды на 1 м2остекления.
Повышение массы выравнивает внутренние температуры, сооружая помещение удобнее для жителей нашей планеты и растений. Корпоративная стратегия состоит в том, чтоб применять от сто до 150 мм неизолированной каменной стенки в качестве северной стенки теплицы. Стенка остается неизолированной для того, чтоб теплота из теплицы могла проходить спустя нее во внутренние помещения жилища.
Сохранение тепла
Ежели теплица соответственна применяться для выкармливания растений либо в качестве жилого помещения, то рекомендуется как минимум двойное остекление. В случае внедрения однослойного остекления утраты теплоты в ночное пора очень крупны, что мастерит помещение некомфортабельным для присутствия жителей нашей планеты и растений. Подвижная термоизоляция либо налаженность остекления с наиболее высочайшим термическим противодействием важно улучшат характеристику остекления.
Всякий из этих способов наращивает стоимость проекта, а явное неудобство подвижной изоляции содержится в том, что кто-то обязан перемещать ее каждодневно, и некие проектировщики отрешаются по данной нам причине ее применять. С второй страны, есть вероятность управления теплоизоляцией автоматом с внедрением электродвигателей и термостатов, и термоизоляция может творить закрытость, летнее затенение, увеличивать удобство в бездушные зимние ночи.
Распределение тепла
Для распределения нагретого воздуха из теплицы в вторые помещения жилища отверстия вентиляции расположены в стенке, делящей теплицу и другие помещения жилища. Теплота подается термосифонной циркуляцией воздуха. Подогретый воздух поднимается к потолку теплицы, проходит в смежное помещение спустя верхние отверстия вентиляции, а холодный воздух из смежного помещения всасывается в теплицу спустя нижние отверстия вентиляции для прогревания и повторения цикла.
Ежели отверстия приходят дверями вышиной 2 мтр, то рекомендуемая малая площадь отверстий 0,08 м2на 1 м2 остекления теплицы. Ежели употребляются отверстия в верхней и нижней количества смежной стенки с расстоянием меж ими 2,4 мтр, то рекомендуемая малая площадь каждого из отверстий — 0,025 м2на 1 м2остекления теплицы.
Средства управления
Воздух в теплице может сильно перегреться ежели налаженность вентиляции имелась спроектирована ошибочно. Итог — мертвые растения и негодное для жизни помещение. Мы упомянули, что перегрев более вероятен в точке лета либо ранешней в весеннюю пору, иной раз солнце теснее низко на небосводе, а температура внешнего воздуха все еще высока в процесс дня.
Вентиляционные просветы расположены в высшей части теплицы, где температура самая высочайшая, и в нижней ее количества, где температура самая густая, для творения эффекта дымовой трубы. Электодвигатели, управляемые термостатом, могут водиться определены для открывания вентиляционных просветов автоматом, ежели никого не будет жилища, чтоб раскрыть их.
Площадь этих вентиляционных просветов соответственна метко подходить увольнения. Данная площадь вентиляционного проема зависит от:
• угла наклона стекла;
• расстояния меж верхними и нижними вентиляционными просветами;
• возможной внутренней температуры;
• мощности мотора вентилятора в случае внедрения принудительной вентиляции.
Немногие проектные стратегии дают ту же эстетическую привлекательность и экономическую необходимость, тот или другой может предложить кропотливо спроектированная и построенная теплица. По нашему представлению средства будут истрачены мудрее, ежели подготовительный чертеж передать солнечному инженеру либо конструктору для исследования и компьютерного анализа. Намного дешевле сделать конфигурации на бумаге, чем переделывать чертеж по тот или иной теснее выстроено корпус.
Косвенный солнечный подогрев
Еще один-одинехонек видом пассивного солнечного жилища прибывает дом с косвенным подогревом, в тот или другой энергия улавливается и запасается в одной зоне жилища и применяется природное перемещение теплоты для прогревания других зон жилища. Один-одинехонек из более изобретательных проектов косвенного подогрева употребляет теплоаккумулирующую стенку либо стенку Тромба, склонную на расстоянии 75…сто мм от остекления южной ориентации. Названная по имени ее французского изобретателя Феликса Тромба стенка строится из веществ высочайшей густоты: камень, кирпич, кирпич-сырец (adobe), заполненные водой контейнеры и окрашена в черные тона (темный, мрачно-красноватый, бурый, фиолетовый либо зеленоватый) для наиболее действенного поглощения солнечной радиации.
Некие проектировщики применяют вещества с селективной поверхностью (блестящую медную либо дюралевую фольгу), дозволяющие прирастить поглощательную способность стенки до 90% по сопоставленью с 60% для окрашенной поверхности. Эти вещества подсобляют стенке Тромба есть радиационную теплоту и в значимой ступени снижать численность теплоты, теряющейся средством излучения в окружающую среду в ночное пора.
Некие мастера строители испытывали трудности с получением превосходной адгезии водящейся в продаже селективной поверхностной фольги со стенкой Тромба. Сообразно отчета от 1 июля 1985 года Solar Energy Intelligence Report, в Государственной лаборатории в Лос-Аламосе испытана селективная поверхностная краска, обладающая чрезвычайно превосходную адгезию. Ежели Вы желаете выяснить о этом преимущественно, то обратитесь в National Technical Information Service, 5285 Port Royal Road, Springfield, VA 22161, (703)487-4600 и запросите отчет Толщина селективной поверхностной краски. Краска может наноситься кистью либо распылителем и по родным чертам превосходит черную сажу на 10…20%.
Теплота, собранная и аккумулированная в стенке в процесс дня, может далее медлительно излучаться в помещение практически день. Стенка Тромба обеспечивает действенное солнечное отопление без повреждения ультрафиолетовым излучением обивочных и драпировочных тканей и древесной отделки в отличие от жилищ с порядком искреннего солнечного подогрева. Стенки Тромба также обеспечивают визуальную охрану там, где это надо.
Может быть, самой полезной книжкой по вопросцам пассивного солнечного проектирования для самодеятельных мастеров строителей прибывает THE PASSIVE SOLAR ENERGY BOOK Эдварда Мазрия (Edward Mazria), где рекомендуются последующие размахи стенки Тромба: В бездушном климате (средняя зимняя температура -7…-1С) надлежит использовать для стенки Тромба двойное остекление южного фасада и каменную теплоаккумулирующую стенку (Trombe Wall) с площадью поверхности 40…сто% либо стенку из контейнеров с водой (Drum Wall) с площадью поверхности 30…70% от площади пола жилого помещения. В умеренном климате (средняя зимняя температура (2…7С) надлежит использовать каменную теплоаккумулирующую стенку с площадью поверхности 20…70% либо стенку из контейнеров с водой с площадью поверхности 15…45% от площади пола жилого помещения.)
Вентилируемые стенки Тромба
В пары самых ранешних публикациях о жилищах со стенками Тромба незначительные вентиляционные трубы приспосабливались в верхней и нижней количества стенки; подогретый воздух в пространстве меж стенкой и остеклением, поднимаясь ввысь передвигался спустя отверстие в высшей части стенки в высшую часть комнаты, в то пора как прохладный воздух из нижней количества комнаты втягивался в место меж стенкой и остеклением спустя нижнее отверстие для формирования конвективной отопительной петли. Это неподражаемо отлично в жилищах, где тепло требуется немедля. Конвективное перемещение воздуха в стенке приводит спустя некое пора к убавлению эффективности налаженности. Вентилируемые стенки Тромба, как не тайна, приходят примерно на 5% эффективнее невентилируемых. Для жилищ неизменного проживания рекомендуется применять невентилируемые стенки Тромба.
Некие исследователи указывают огромную эффективность вентилируемых стенок Тромба.
Методика проектирования
В 1983 грам. Дуглас Балкомб и его исследовательская группа в Государственной Лаборатории Лос-Аламоса разработали основополагающие принципы искреннего и косвенного подогрева для налаженности отопления пассивных солнечных жилищ, склонных на местности США. В их имелась включена информация о коэффициентах инфильтрации и выборе коэффициента теплового противодействия R для стенок, потолка, и пола. Они также предложили облики остекления для восточных, западных и северных окон, а также рассчитали рациональные площади солнечных коллекторов.
Предложенная методика не заменит наиболее исполнительный тепловой анализ, смоделированный на компе проф инженером, но она доставляет самодеятельному строителю-домовладельцу твердую основу для выбора правильного проектного вывода. Эта изящная упрощенная методика в соединении с мероприятиями по экономии тепловой энергии доставляет отличные результаты. Методика, состоящая из 5 шагов, имелась разработана с учетом предоставленных, приобретенных от анализа занятия налаженности в теснее построенных пассивных солнечных жилищах.
• Шаг 1: Показатель тепловых утрат
Расположите Ваш строительный участок на карте для выбора показателя тепловых утрат (CF), тот или другой обязан быть пропущен в чертеж Вашего жилища. Заметьте, что для каждой географической зоны CF выражен как спектр определенных значений. Ежели Ваши топливные издержки высоки (и не планируют убавляться в нынешнее время!), предпочтите самое огромное значение.
Набросок 4.1. Нахождение показателя тепловых утрат
Употребляйте эту карту для нахождения показателя тепловых утрат CF (Источник: J. Douglas Balcolmb).
• Шаг 2: Рекомендуемые значения термоизоляции и инфильтрации
Употребляйте последующие формулы для определения рекомендуемых значений термоизоляции и инфильтрации (CF — Показатель тепловых утрат, предпочтенный Вами в Шаге 1).
Коэффициент теплового противодействия стенки R = CF*14
Включает изоляцию, внешнюю и внутреннюю облицовки и воздушные прослойки.
Коэффициент теплового противодействия потолка R = CF*22
Включает изоляцию, внешнюю и внутреннюю облицовки и воздушные прослойки.
Коэффициент теплового противодействия жесткой термоизоляции по периметру фундамента R = CF*13 — 5
Употребляйте то же значение для термоизоляции перекрытия над подпольем.
Коэффициент теплового противодействия жесткой термоизоляции, размещенной вне стенки отапливаемого подвала либо обвалованной миром стенки R = CF*16 — 8
Употребляйте приобретенное значение для термоизоляции, простирающейся на 1,2 мтр басистее поверхности света. Употребляйте половину этого значения от степени -1,2 мтр до основания фундаментной стенки.
Коэффициент воздухообмена ACH (воздухообмен/час) ACH = 0,42/CF
Ежели заработанный итог басистее 0,5 ACH, предпочтите способы суперизоляции с напорной приточной вентиляцией, чтоб сохранить качество воздуха в помещении.
Численность оболочек остекления восточных, западных и северных окон N = CF*1,7
Предпочтите самое недалекое целое число. Ежели приобретенное значение от 2 до 3, избирайте окна с тройным остеклением. Ежели приобретенное значение выше 3, надлежит использовать теплоизоляционное стекло и/либо подвижную теплоизоляцию.
В зависимости от результатов этих расплат, предпочтите показатель теплопотерь с 20% запасом. Ваш бюджет будет приходить самым наилучшим управлением, но он зависит от выбора сроков окупаемости проекта и иной раз появляются сомнения в классичности выбора этого срока, ориентируйтесь на наиболее высочайший показатель тепловых утрат.
• Шаг 3: Коэффициент отопительной перегрузки
Вычисляем коэффициент отопительной перегрузки (NLS). Чтоб сделать это поглядите на показатель геометрии Вашего жилища (GF) в таблице 1 (басистее). К образцу, ежели полная площадь 3-этажного жилища около 2900 кв. футов, то GF будет одинаков 5,7.
Сейчас умножьте GF на полную площадь Вашего жилища
2900х5,7 = 16530
Приобретенное значение надлежит поделить на CF. Ежели CF, к примеру, одинаков 2,0, то
16530/2 = 8265
Приобретенное значение — NLC.
Таблица 4.1. Показатель геометрии, GF
• Шаг 4: Коэффициент перегрузки коллектора
Расположите Ваш строительный участок на карте коэффициента перегрузки коллектора LCR. Это принесет Для вас вероятность найти коэффициент перегрузки коллектора для Вашего жилища. Заметьте, что для каждой географической зоны LCR — спектр значений. Ежели Ваши топливные издержки крупны, то избирайте самое густое значение.
Набросок 4.2. Нахождение коэффициента перегрузки коллектора
Употребляйте эту карту для нахождения коэффициента перегрузки коллектора (LCR) Вашего жилища (Источник: J. Douglas Balcomb).
• Шаг 5: Площадь пассивного солнечного коллектора
Для определения площади пассивного солнечного коллектора (стенка Тромба, теплица и т.п.) для Вашего жилища, разделите NLC (значение, приобретенное в шаге 3) на LCR (значение, тот или другой Вы заработали в шаге 4). К примеру, ежели NLC одинаков 8265, а LCR одинаков 20, то тогда Ваш пассивный солнечный коллектор будет обладать площадь около 413 кв. футов нацеленного на юг остекления
8265/20 = 413,25
Вы сможете поменять это значение в огромную либо наименьшую сторонку на 10%. В теплом климате может быть убавление заработанного значения на 20…30%.
Глава 5. Пассивные солнечные концепции
Более модные способы подогрева солнечной энергией, используемые в пассивных солнечных жилищах:
• налаженность искреннего подогрева солнечным теплом застекленных соляриев;
• налаженность косвенного подогрева с внедрением громоздкой стенки Тромба.
Любой из этих способов воздействует на чертеж поэтому, что они все обладают специальные заявки.
Набросок 5.1. Застекленная стенка, стенка Тромба, двухсветная теплица
Крупная направленная на юг застекленная стенка и действенная вентиляция (а); стенка Тромба (б); двухсветная теплица (в). Темные и пятнистые участки на рисунке — термическая масса.
Окна налаженности искреннего подогрева солнечным теплом предоставляют вероятность солнечному свету просачиваться в дом непринужденно. Значимая число солнечного тепла соответственна водиться поглощена какими-или теплоаккумулирующими мат-лами (к примеру, каменная кладка); потом заката солнца, теплота, аккумулированная этими мат-лами, будет содействовать поддержанию тепла в жилище. Окна налаженности искреннего солнечного подогрева обязаны водиться нацелены на географический юг, желая изменение ориентации на 30 к западу либо востоку ненамного понизит эффективность налаженности. Благовидные облики в южном направлении могут встать принципиальным аспектом при выборе строительного участка — ведь Вы не желаете обладать дом с большими окнами на южном фасаде, из тот или другой раскрывается некрасивый вид. В отношения с тем, что обивочные и драпировочные ткани в большинстве свойском сильно выцветают на солнце и, не считая того, могут накрывать от инсоляции теплоаккумулирующие вещества, Вы обязаны будете применять эти ткани там, где отсутствует искренний солнечный свет.
Солярий с порядком искреннего подогрева (узнаваемый также как солнечная оранжерея либо теплица) сходственен в принципе окну искреннего подогрева и к нему приспосабливаются те же самые верховодила в ориентации на юг. Обычный солярий из ранешних проектов жилищ начала 1970-х годов был пристроен к жилья с южной страны, располагал остекленные южную, западную, восточную стенки, а также — остекленную крышу. Остекление южной стенки водилось как правило наклонным. Теперешний солярий изменен для большей эффективности и как правило встроен в южный фасад жилища заподлицо для устранения утрат тепла спустя восточную и западную стенки. Окруженное иными помещениями, место солярия быть может действенным трюком жилища, функционируя сходственно солнечному очагу. Для минимизации перенагревания, среднего в ранешних проектах соляриев, кровля не остеклена, а остекление южного фасада быстрее вертикальное, чем наклонное. Современный солярий время от времени — двухсветное место со скользящими дверями, раскрывающимися в комнаты обоих степеней для превосходнейшей циркуляции солнечного тепла во цельных зданиях жилища.
Набросок 5.2. Ориентация пассивного солнечного жилища
Ориентация на географический юг в пассивном солнечном жилище может переменяться на целых 30 к востоку либо западу с условно незначительный утратой совместной эффективности налаженности солнечного отопления. Налаженность с искренним подогревом, к примеру, теплица (а), заливает помещение искренним солнечным светом, тот или другой может вызвать выцветание тканей. Налаженность косвенного подогрева, к примеру, стенка Тромба (б) передает солнечное тепло, заблокируя солнечный свет.
Набросок 5.3. Интегрированная теплица
В главных проектах теплица (а) как правило выступала за южный фасад жилища. Новейшие теплицы (б) — нередко проектируются двухсветными и встроенными в южный фасад жилища.
Стенка Тромба — каменная стенка с остеклением, размещенным в пары дюймах вне. Солнечное тепло улавливается в интервале меж каменной кладкой и остеклением, и просачивается в дом спустя каменную кладку стенки. Зачисляя во интерес, что окно с искренним подогревом и солярий практически прозрачны, и визуально соединяют внутренние помещения с наружным местом, а стенка Тромба накрывает вид на окружающую среду, то она преимущественна там, где облики на природу нежелательны. Ежели Вы все таки желаете обладать вид на юг, то Вы сможете поместить окна в стенке Тромба. Многообразные варианты стенки Тромба включают половину стенки Тромба с окнами искреннего подогрева над ими и стенки Тромба со встроенными каминами. Стенка Тромба быть может также угловой для соответствия заявкам внутренней планировки жилища.
Набросок 5.4. Интеграция стенок Тромба с фасадом
Стенки Тромба могут водиться спроектированы эким образом, чтоб интегрироваться фактически с хоть каким фасадом, нацеленным на юг.
При творении проекта пассивного солнечного жилища в немножко этажей надлежит принять во интерес то событие, что будет происходить некое расслоение теплоты меж теплыми верхними этажами и наиболее холодными нижними. Эким образом, в зданиях верхних этажей можнож водилось бы поместить гостиную, кухню и помещения для конструктивной домашней жизни, где семья будет находиться огромную число дневного поры, а помещения нижнего этажа могли бы применяться для сна. Желая схожее распределение функций меж этажами и будто нам нестандартным, но оно дает наилучшие облики на природу и образцово для жилища, размещенного на склоне с входом с северной страны жилища и северными стенками нижнего этажа, находящимися в данном варианте практически басистее степени света.
Глава 6. Перспектива пассивных солнечных жилищ
Возникновение в 1970-х годах пассивного солнечного жилища во цельных его вариантах, появилось драматической демонстрацией изобретательности Янки в отношения разразившимся государственным энергетическим кризисом и наши познания в области проектирования жилищ, отапливающихся солнечным теплом, имелись расширены будто квантовым скачком. Но во пора написания данной нам статьи политический маятник качнулся в противоположную сторонку, сми будто пренебрегали о пассивной солнечной архитектуре, а следом и Федеральные налоговые льготы имелись расслабленно позабыты.
В отношения с теперешними дискуссиями о излишке энергии в крайнее десятилетие возможный домовладелец-строитель может задаться вопросцем, а располагает ли рвение к энергоэффективности в новеньком жилище какой-или смысл? Мы, конечно, знаем, что энергетическая нехватка в 1970-х годах будет бледнеть перед тем, что врут на данный момент. Все вырастающее число домовладельцев-мастеров строителей подтверждает остальному народонаселению, что окружающий нас излишек солнечной энергии может обеспечить не только лишь удобство в гостиной комнате, да и освободит нас от тирании незначимых иностранных энергетических поставок.
В недавнем интервью Дуглас Балкомб, наш передовой пассивный солнечный исследователь, так, что необходимость пассивных солнечных проектов стала свершившимся фактом и налаженности искреннего солнечного подогрева, теплицы и стенки Тромба будут применяться нами еще в процесс долгого поры.
Создатель: Dennis Holloway
Copyright 2003-2009
Создатель перевода: О. Меньшенин.
mensh.ru : Построй Личный Дом
Posted in Экодом by admin with comments disabled.