2020-01-14
83
Застекляющие материалы включают стакан, акриловые краски, стекловолокно, и другие материалы. Хотя у различных материалов застекления есть очень определенные заявления, использование стакана доказало самое разнообразное. Различные типы стакана позволяют пассивному солнечному проектировщику точно настраивать структуру, чтобы удовлетворить потребности клиента. Единственное стекло является самым простым из стеклянных типов, и стандартного блока для более высокого исполнительного стакана. Единственные стекла имеют высокую солнечную передачу, но имеют плохую изоляцию - R-ценность - приблизительно 1,0. Единственный стакан стекла может быть эффективным когда использующийся в качестве штормовых окон, в теплом строительстве климата (если кондиционирование воздуха не используется), для определенных солнечных коллекторов, и в сезонных оранжереях. Структуры используя единственный стакан стекла будут как правило испытывать большое температурное колебание, проекты, увеличил уплотнение, и обеспечьте минимальный буфер от улицы.
Возможно, наиболее распространенным стеклянным продуктом, используемым сегодня, является двойная единица стекла. Двойной стакан стекла только что: два стекла произведены в одну единицу. Изолированный стакан (thermopane) включает бар распорной детали (заполненный влажностью абсорбирующий материал, названный осушителем) между стеклами, и как правило запечатывается с силиконом. Распорная деталь создает пространство спертого воздуха между стеклами. Это воздушное пространство увеличивает сопротивление теплопередаче; R-ценность для двойного стекла - приблизительно 1,8-2,1. Огромные воздушные пространства не будут решительно увеличивать R-ценность. Фактически, большое воздушное пространство может фактически поощрить конвективную теплопередачу в пределах единицы и произвести потерю высокой температуры. Эмпирическое правило для воздушного пространства между 1 и 2 сантиметрами. Также возможно пойти столь же большое как 10-12 сантиметров, не создавая конвективный поток, но в том пункте Вы имеете дело с очень большой и неуклюжей единицей. Требование о большей эффективности использования энергии в строительстве и retrofitting домах сделало изолированные стеклянные единицы стандартом. С хорошей солнечной передачей и справедливой изоляцией, такая единица - большое усовершенствование по единственному стеклу. Windows, двери, окна в крыше, солярии, и много других областей используют двойной стакан стекла.
Высокоэффективный Стакан
Высокая эффективность или увеличенный стакан предлагают еще лучшую R-ценность и контроль за солнечной энергией. Дальнейшим улучшением способности изолирования стакана это возможно, резко увеличивают также варианты дизайна. То, что было когда-то изолированными стенами, может стать соляриями. Твердые крыши и потолки становятся окнами к небу. Темные комнаты могут "проснуться" к естественному свету, выгоде солнечного тепла, и замечательным представлениям. Для относительно маленького увеличения стоимости возможно улучшить эффективность, обеспечить лучшую влажность и УЛЬТРАФИОЛЕТОВУЮ защиту, и гибкость дизайна выгоды. Множество высокоэффективного стакана теперь доступно.
Что преимущества этого являются стеклянными? Низкая излучаемость (Низкий-E) стакан следует за двойным стаканом стекла в энергосберегающих зданиях. Излучаемость - мера инфракрасных (высокая температура) передача через материал. Чем выше излучаемость, тем больше высокой температуры излучено через материал. Наоборот, чем ниже излучаемость, тем больше высокой температуры отражено материалом. Низкие-E покрытия будут размышлять, или повторно исходить, инфракрасная высокая температура назад в комнату, делая более теплое пространство. Это переводит на R-ценности от 2.6 до 3.2. В более теплых климатах возможно полностью изменить единицу и повторно излучить инфракрасную высокую температуру назад к внешней стороне, держа космический холодильник. Низкий-E стакан улучшает R-ценность, УЛЬТРАФИОЛЕТОВУЮ защиту, и контроль за влажностью.
Газонаполненные окна увеличивают R-ценность. Должным образом сделанный, заполнение газа увеличит полную R-ценность стеклянной единицы на приблизительно 1,0. Воздух в пределах изолированной стеклянной единицы перемещен с инертным, безопасным газом с лучшими свойствами изоляции. Типичными используемыми газами является Криптон и Аргон.
Занавески окна
В дополнение к декоративным функциям занавески могут использоваться, чтобы уменьшить потери высокой температуры, которые происходят в течение холодных месяцев так же как притока теплоты в течение более теплых месяцев. Коробка фанеры по вершине занавеса препятствует тому, чтобы теплый воздух потолка перемещался между стаканом и занавесом. Занавес должен понизиться на по крайней мере 30 см ниже окна для этого, чтобы быть эффективным. Оптимальное условие было бы для этого, чтобы спасть до пола.
Количество тепла
Стены удара солнечного излучения, окна, крыши и другие поверхности адсорбированы зданием и сохранены в количестве тепла. Это аккумулировавшее тепло тогда излучено к интерьеру здания. Количество тепла в солнечной системе нагрева выполняет ту же самую функцию как батареи в солнечной электрической системе (см. главу по photovoltaics). Обе солнечных энергии магазина, когда доступный, для более позднего использования.
Количество тепла может быть включено в пассивную солнечную комнату разными способами, от покрытых плиткой этажей до заполненных водой барабанов. Материалы количества тепла, которые включают этажи плиты, стены каменной кладки, и другие тяжелые строительные материалы, поглощают и аккумулируют тепло. Они - основной элемент в пассивных солнечных домах. Дома с существенными выходящими на юг стеклянными областями и никакой тепловой массой хранения не выступают хорошо.
Важно знать, что темные поверхности размышляют меньше, поэтому, поглотите больше тепла. В случае темного плиточного пола пол будет в состоянии поглотить тепло весь день и излучить высокую температуру в комнату ночью. Уровень теплового потока основан на перепаде температур между источником тепла и объектом к который тепловые потоки. Как описано выше тепловых потоков тремя способами - проводимость (теплопередача через твердые материалы), конвекция (теплопередача посредством движения жидкостей или gasses), и радиация. Все поверхности здания теряют высокую температуру через эти три способа. Хорошие солнечные проектные работы минимизировать потерю высокой температуры и максимизировать эффективное распределение высокой температуры. Потребность в количестве тепла (материалы хранения высокой температуры) в здании очень зависима от климата. Тяжелые здания высокого количества тепла последовательно более удобны во время жаркой погоды в горячо-засушливых и прохладно-умеренных климатах, в то время как в горячо-влажных климатах есть небольшая выгода. В прохладно-температурных климатах действия количества тепла как накопитель тепла холодной погоды, таким образом улучшающийся повсюду, успокаивают и уменьшающий потребность во вспомогательном нагревании, за исключением пасмурных или очень холодных дней. В периодически отапливаемых зданиях, однако, это имеет тенденцию увеличиваться, высокая температура должна была поддержать выбранные условия.
Обеспечение соответствующего количества тепла обычно является самым большим вызовом пассивному солнечному проектировщику. Количество необходимой массы определено областью выходящего на юг застекления и местоположением массы. Чтобы гарантировать эффективный дизайн, важно следовать за этими руководящими принципами:
Определите местонахождение количества тепла в прямом солнечном свете. Количество тепла, установленное, где солнце может достигнуть этого непосредственно, более эффективно чем косвенная масса, помещенная, куда лучи солнца не проникают. Здания, которые полагаются на косвенную потребность хранения в три - четыре раза больше количества тепла чем те, которые используют прямое хранение.
Распределите количество тепла. Пассивные солнечные дома работают лучше, если количество тепла является относительно тонким и распространено по широкой области. Площадь поверхности количества тепла должна быть по крайней мере 3 раза, и предпочтительно 6 раз, больше чем область южных окон. Этажи плиты, которые 8 - 10 сантиметров толщиной, более экономически выгодны и работают лучше чем этажи 16 - 20 дюймов толщиной.
Не покрывайте количество тепла. Настилка ковров фактически устраняет сбережения из пассивных солнечных элементов. Стены масонства могут иметь концы гажи, но не должны быть покрыты большими настенными коврами или легким обшиванием панелями. Гажа должна быть приложена непосредственно к массовой стене, не к покрытиям, прикрепленным к стене, которые создают воздушное пространство изолирования нежелательного между гажей и массой.
Выберите соответствующий массовый цвет. Для лучшей работы, закончите массовые этажи с темным цветом. Средний цвет может сохранить на 70 процентов больше солнечного тепла как темный цвет, и может быть соответствующим в некоторых проектах. Матовый конец для пола уменьшает отраженный солнечный свет, таким образом увеличивая количество тепла, захваченное массой и имея дополнительное преимущество сокращения яркого света. Цвет внутренних массовых стен не значительно затрагивает пассивную солнечную работу.
Изолируйте поверхности количества тепла. Есть несколько методов для того, чтобы изолировать этажи плиты и наружные стены каменной кладки. Эти меры должны введенный, чтобы достигнуть энергосбережений. К сожалению, проблемы в некотором случае могут возникнуть как с заражениями термитами в изоляции пены для плит периметра. Это может усложнить проблему того, ли и как изолировать этажи плиты на сорте.
Сделайте количество тепла многоцелевым. Для максимальной эффективности издержек элементы количества тепла должны служить другим целям также. Тепловые стены хранения масонства - один пример пассивного солнечного дизайна, который часто стоится препятствующий, потому что массовая стена только необходима как количество тепла. С другой стороны, покрытые плиткой этажи плиты аккумулируют тепло, служат структурными элементами, и обеспечивают законченную поверхность пола. Стены интерьера масонства оказывают структурную поддержку, делят комнаты, и аккумулируют тепло.
Развивая тепловую систему хранения или просто сравнивая материалы полезно смотреть на вместимость предложенных строительных материалов, которая упоминается как объемная теплоемкость (J/m3. Градус. Цельсия) или более обычно определенная высокая температура и уровень, при котором материал может поднять и аккумулировать тепло. Некоторые примеры общих материалов хранения даны в следующем столе:
Материал
Плотность (кг/м3)
Объемная теплоемкость
(J/m3. Градус. C)
Вода
1000
4186
Бетон
2100
1764
Кирпич
1700
1360
Камень: мрамор
2500
2250
Материалы, не подходящие для теплового хранения
Plasterboard
950
798
Древесина
610
866
Матовое стекловолокно
25
25
Рано солнечные проектировщики использовали воду (сохраненный в больших контейнерах) как носитель данных высокой температуры. Хотя вода дешева, контейнеры и место, которое они занимают, не. Некоторые солнечные проектировщики поворачивались, чтобы качать мусорные ведра хранения как резервуары для количества тепла. Потребовалось в три раза больше скалы, чтобы сохранить то же самое количество тепла как эквивалентный объем воды, и сырая теплая окружающая среда мусорных ведер стала нерестилищами для грибов производства аромата и бактерий. Высокая стоимость и грязные ароматы начали давать солнечному дизайну дурную славу. И вода и горное хранение высокой температуры требуют сложных систем управления, насосов, и вентиляторов. Хранение высокой температуры не распространено в сегодняшнем использовании солнечной энергии. Главная причина для этого состоит в том, что все эти системы полагаются на электричество, требуют обслуживания, и подвергаются периодическому расстройству.
Тепловая изоляция
Материалы, общедоступные для строительства целей, могут быть классифицированы в две родовых группы - оптовые материалы и рефлексивные ламинаты фольги (RFL). Первый из них полагается на сопротивление воздуха, пойманного в ловушку в карманах между волокнами общих материалов типа (минеральные материалы волокна) или клетки, сформированные во вспененной структуре правления или материалов типа плиты (обычно сделанный из пластмасс, таких как пенопласт и пена полиуретана). Второе отражает сияющую энергию далеко от объекта или защищаемой поверхности. Тепловая изоляция во внешней ткани здания - жизненный компонент энергосберегающей стратегии дизайна. Ключ к успешному энергосберегающему дизайну - контроль теплового потока через внешнюю ткань. Вся полученная солнечная энергия могла быть легко потеряна из неверно изолированного здания прежде, чем она будет в состоянии иметь выгоду. Будет отмечено, что у некоторых материалов есть намного более высокое тепловое сопротивление за толщину единицы чем другие независимо от их плотности. Факт, что воздух - хороший изолятор особенно, если он ограничен яркой поверхностью фольги, чтобы ограничить радиационную передачу, может быть очень полезным также.
Охлаждение
Во многих частях мира пассивное солнечное здание нуждается в охлаждении столько, сколько нагревание. Один из лучших, время доказанные методы охлаждения является тепловым сцеплением с постоянной температурой земли. Понижение первого этажа, по крайней мере один метр в землю обеспечивает более даже внешнюю температуру, которая помогает охлаждению так же как нагреванию. Соответствующая структурная разработка, дренаж, и влажная проверка важны в областях под землей. Тепловая изоляция - лучший и самый экономичный способ умерить среду здания. Используя количество тепла земли держит дом при разумной температуре, и хорошая изоляция - также. Оттенки, расположенные за окнами, вентиляцией и рефлексивными фильмами на окнах, также очень важны, чтобы управлять температурой в здании.
Внешние Оттенки и Ставни
Внешнее обращение штриховки окна - эффективные меры по охлаждению, потому что они блокируют и прямой и косвенный солнечный свет за пределами дома. Солнечные экраны оттенка - превосходный продукт штриховки внешности с гущей, переплетаются, который блокирует до 70 процентов всего поступающего солнечного света. Экраны поглощают солнечный свет, таким образом, они должны использоваться на внешности окон. Снаружи, они выглядят немного более темными чем регулярный показ, но от внутренней части много людей не обнаруживают различие. Большинство продуктов также служит показом насекомого. Они должны быть удалены зимой, чтобы позволить полный солнечный свет через окна. Более дорогая альтернатива продукту стекловолокна - тонкий, металлический экран, который блокирует солнечный свет, но все еще позволяет представление изнутри о внешней стороне. Шарнирные декоративные внешние ставни, которые закрываются по окнам, являются также превосходными вариантами штриховки. Однако, они затеняют представление, блокируют дневной свет полностью, могут быть дорогими и могут быть трудными для многих домашних хозяйств работать ежедневно.
Внутренние Оттенки и Ставни
Ставни и оттенки, расположенные в доме, включают занавески, катятся по оттенкам, и Жалюзи. Внутренние ставни и оттенки - вообще наименее эффективные меры по штриховке, потому что они пытаются заблокировать солнечный свет, который уже вошел в комнату. Однако, если у пассивных солнечных окон нет штриховки внешности, внутренние меры необходимы. Самое эффективное внутреннее обращение - основательные оттенки с рефлексивным столкновением поверхности снаружи. Фактически, простые белые шторы на роликах держат холодильник дома чем более дорогие жалюзи, оснащенные жалюзи, которые не обеспечивают твердую поверхность и позволяют пойманной в ловушку высокой температуре мигрировать между жалюзи в дом.
Рефлексивные Фильмы и Оттенки
Рефлексивный фильм, который придерживается стакана и часто находится в коммерческих зданиях, может заблокировать до 85 % поступающего солнечного света. Фильм блокирует солнечный свет весь год, таким образом, это является несоответствующим на южных окнах в пассивных солнечных домах. Однако, это может быть практично для незаштрихованных восточных и западных окон. Эти фильмы не рекомендуются для окон, которые испытывают частичную штриховку, потому что они поглощают солнечный свет и нагревают стакан неравно. Неравное нагревание окон может сломать стакан или разрушить печать между единицами с двойным остеклением.
Вентиляция
Вентиляция - изменение воздуха в зданиях, чтобы управлять кислородом, высокой температурой и загрязнителями. Вентиляция может произойти в немногих формах. Строя ориентацию, форма, план и пользовательские действия также изменяют пути воздушного потока. Естественная вентиляция не расходует энергии и имеет немногих, если какие-либо эксплуатационные расходы, но зависит от погодных условий и может быть трудным управлять. Механическая и вентиляция с кондиционированным воздухом - управляемые энергией альтернативы естественной вентиляции, обычно продиктованной, строя тип, место и функцию. Они могут быть особенно эффективными как дополнения к естественной вентиляции. Механическая вентиляция использует поклонников и трубочки, чтобы поставлять и извлечь воздух в ограниченных областях, таких как кухня. Кондиционирование воздуха оба удовольствия и подает воздух. Особенно полезно охладить воздух ниже окружающих температур.
2.4.2 СОЛНЕЧНАЯ АРХИТЕКТУРА & АКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ
Важно проектировать дом с целью включить активные солнечные системы (см. ниже) как коллекционеры или фотогальванические модули также. Здание должно ориентировать эти приборы должный юг. Наклон солнечных коллекторов должен быть в Европе и Северной Америке больше чем 50 ° (от горизонтального), чтобы максимизировать зимнюю коллекцию высокой температуры. Солнечные коллекторы должны быть тепло заперты с крышей. Непрослеживание photovoltaics получает самую ежегодную инсоляцию (подвергание лучам солнца) когда наклонено под углом, от горизонтального, равного широте здания. Дизайн крыши здания должен быть сделан к таким углам и южной ориентации как составные аспекты здания. Коллекционеры горячей воды и фотогальванические группы должны быть расположены настолько близко насколько возможно в их главные области использования. Важно сконцентрировать эти области использования. Например, помещение ванных и кухни близко друг к другу экономит на их установке и минимизирует энергетическую потерю. Все приборы должны быть отобраны с эффективностью как главный критерий.
РЕЗЮМЕ
Пассивное использование солнечного света вносит приблизительно 15 % потребностей обогрева в типичном здании. Это - важный источник энергосбережений, которые могут быть использованы всюду и почти без дополнительной платы. Есть некоторые принципы, которые могут помочь проектировщику использовать солнечную энергию посредством тепло эффективных зданий.
МЕСТО
Важно стать знакомым с энергетическими потоками среды дома. Природа и отношения, что к чему, водоток, растительность, типы почвы, указания ветра, и подвергание солнцу должны быть исследованы. Место, подходящее для солнечного дизайна, должно уравновесить и служить дополнением этим элементам. У этого должно быть свободное подвергание солнцу с 9:00 до 15:00 в течение отопительного периода.
Нагревание
В ориентации северного полушария должный юг главных солнечных подвергающих воздействию солнечных лучей мест, то есть оранжерея, и/или главных дневных областей деятельности важен. Стакан должен быть открытым для образцов солнца в течение зимы. Стоя окон на юг, и фактически ни один на север maximaze солнечная выгода. Многократный стакан стекла во всех окнах рекомендуется.
КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА
Количество тепла включая этажи каменной кладки, стены и водное хранение важно, чтобы поглотить окружающее тепло в течение дня и выпустить это ночью. Изоляция здания далее минимизирует потерю высокой температуры через окна, стены и крышу.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК
Полезно проектировать дом с естественным тепловым потоком в памяти. Повышения горячего воздуха, таким образом помещая некоторые области деятельности во второй этаж, чтобы составить высокую температуру из более низкой области коллекционера и через другие области могут сохранить много энергии. Буферные зоны здания (неотапливаемые комнаты, или частично отапливаемые помещения, такие как подсобки, вестибюли и склады) должны быть ориентированы из-за севера, чтобы уменьшить воздействие холода зимы. Используя вестибюль на дверях во внешность может привести к энергосбережениям. Вестибюли сокращают потерю высокой температуры и обеспечивают буферную зону между внешностью и интерьером.
СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ
Используя энергию от солнца, чтобы нагреть воду одно из самого старого использования солнечной энергии. Солнечные коллекторы - сердце большинства систем солнечной энергии. Коллекционер поглощает энергию света солнца и изменяет ее в тепловую энергию. Эта энергия чем переданный жидкости или воздуху, которые привыкли к теплым зданиям, воде высокой температуры, производят электричество, сухие зерновые культуры или еду повара. Солнечные коллекторы могут использоваться для почти любого процесса, который требует высокой температуры.
Внутренняя горячая вода - вторые самые высокие затраты энергии в типичном домашнем хозяйстве в Европе или Северной Америке. Фактически, для некоторых домов это могут быть самые высокие энергетические расходы. Солнечное водное нагревание может уменьшить внутренние согревающие затраты воды на целых 70 %. Разработанный, чтобы предварительно подогреть внутреннюю воду, которая поставляется обычному водному коллекционеру, это может привести к замечательным сбережениям. Легко установить и почти свободное обслуживание.
Сегодня, солнечные водные системы нагрева используются для домов для одной семьи, жилых домов, школ, автомоек, больниц, ресторанов, сельскохозяйственных ферм и различных отраслей промышленности. Это - разнообразный список частных, коммерческих и промышленных зданий, но у них всех есть одна общая черта - они все используют горячую воду. Владельцы этих зданий нашли, что солнечные водные системы нагрева рентабельны в удовлетворении их потребностей горячей воды во всем мире.
ИСТОРИЯ
Солнечное водное нагревание использовалось задолго до того, как ископаемое топливо доминировало над нашей энергетической системой. Принципы солнечного тепла были известны в течение тысяч лет. Черная поверхность становится горячей на солнце, в то время как более светлая поверхность остается более прохладной, с белым, являющимся самым прохладным. Этот принцип используется солнечными водными коллекционерами, которые являются одним из самых известных заявлений на прямое использование энергии солнца. Они были развиты приблизительно двести лет назад, и первый известный плоский коллекционер пластины был сделан швейцарским ученым Горацием де Соссюром в 1767, позже использовался сэром Джоном Хершелем, чтобы приготовить еду во время его экспедиции Южной Африки в 1830-ых.
Солнечная технология продвинулась к примерно, она присутствует дизайн в 1908, когда Уильям Дж. Бэйли Металлургической компании Карнеги (США), изобрел коллекционера с изолированной коробкой и медными катушками. Этот коллекционер был очень подобен thermosyphon системе (описанный рев). Стена замка продала 4000 единиц к концу Первой мировой войны и Флориды businessperson, кто купил доступные права, проданные почти 60 000 единиц к 1941. В США нормирование меди во время Второй мировой войны послало солнечный согревающий рынок воды в острое снижение.
Немного интереса было проявлено к таким устройствам до международного нефтяного кризиса 1973. Этот кризис способствовал новому интересу к альтернативным источникам энергии. В результате солнечная энергия имеет, полученное повышенное внимание и много стран проявляют пристальный интерес к новым разработкам. Эффективность солнечных систем нагрева и коллекционеров улучшилась с начала 1970-ых. Полезные действия могут быть приписаны использованию низкого железа, умеренный стакан для того, чтобы застеклить (низко-железный стакан позволяет передачу большей солнечной энергии чем обычный стакан), улучшенная изоляция, и развитие длительных отборных покрытий.
