Solarna energija postala je jedan od glavnih stupova održivog i učinkovitog doma. Inovacije u solarnoj tehnologiji nastavljaju napredovati i poboljšavati učinkovitost sustava za prikupljanje sunčevog zračenja. To je dovelo do pasivni solarni sustavi, koji omogućuju iskorištavanje sunčeve energije kroz arhitektonske elemente koji ne zahtijevaju mehaničke ili električne uređaje, poput ventilatora ili recirkulacijskih pumpi, između ostalog. Pasivni solarni sustavi koriste elemente kao što su prozori, krovovi i zidovi za hvatanje i skladištenje toplinske energije, pridonoseći učinkovitijem i ekološki prihvatljivijem domu.
Kroz ovaj članak detaljno ćemo objasniti karakteristike, prednosti i način rada ovih pasivnih solarnih sustava koji postavljaju standarde u modernoj bioklimatskoj arhitekturi.
Što su pasivni solarni sustavi?
The pasivni solarni sustavi To su oni koji iskorištavaju sunčevo zračenje bez potrebe da ga transformiraju ili pohranjuju kroz tehnološke uređaje. Oni koriste arhitektonska načela za prirodno hvatanje, pohranjivanje i distribuciju sunčeve topline. Elementi koji su dio ovih sustava uglavnom su prozori, krovovi, zidovi, unutarnje terase, staklenici, solarni dimnjaci i galerije. Oni omogućuju solarnoj energiji ulazak i distribuciju u zatvorenom prostoru bez potrebe za korištenjem dodatnih tehnologija, kao što se događa u aktivnim solarnim sustavima koji zahtijevaju uređaje kao što su fotonaponski paneli.
Ove vrste sustava dizajnirane su za poboljšanje energetska učinkovitost zgrada do maksimuma, koristeći tri mehanizma prijenosa topline: kondukciju, konvekciju i zračenje. Zahvaljujući ovim mehanizmima, zarobljena toplina se učinkovito prenosi u unutrašnjost zgrada, postižući toplo okruženje zimi i izbjegavajući pregrijavanje ljeti.
Tu je razlika između pasivne i aktivne sunčeve energije, pasivna je ona koja ne zahtijeva energetske transformacije niti dodatne tehnološke zahvate, dok aktivna ovisi o uređajima poput solarnih panela ili toplinskih kolektora koji transformiraju energiju i pohranjuju je ili distribuiraju .
Pasivni solarni sustavi u bioklimatskim domovima
Bioklimatska arhitektura ima za cilj maksimalno povećati energetsku učinkovitost zgrada iskorištavanjem lokalnih klimatskih uvjeta. The pasivni solarni sustavi Oni su bitan dio ove vrste arhitekture, budući da omogućuju direktno hvatanje i korištenje sunčeve energije, bez potrebe za dodatnom opremom.
Bioklimatski dom uzima u obzir orijentacija i lokalna klima za optimizaciju sunčevog zračenja. Na primjer, na sjevernoj hemisferi idealno je usmjeriti glavne prozore prema jugu kako bi uhvatili najveću količinu sunčeve svjetlosti zimi i izbjegli izravnu sunčevu svjetlost ljeti. Osim toga, građevinski materijali s visokim toplinska masa, poput cigle ili kamena, koji pohranjuju toplinu tijekom dana i postupno je otpuštaju noću, održavajući ugodnu unutarnju temperaturu tijekom dana bez potrebe za dodatnim grijanjem.
Korištenje pasivnih solarnih sustava nije ograničeno na prikupljanje topline. Oni također uključuju strategije kao što je korištenje Prirodna ventilacija kroz unutarnje terase ili strateški smještene prozore za stvaranje strujanja zraka koje ljeti hlade zgradu.
U bioklimatski domovi, pasivni solarni sustavi pružaju ugodno toplinsko okruženje tijekom cijele godine koristeći prirodne resurse poput sunca i vjetra za regulaciju temperature. To značajno smanjuje ovisnost o konvencionalnim izvorima energije, poput fosilnih goriva, i pridonosi smanjenju ugljičnog otiska zgrade.
Hvatanje sunčeve svjetlosti
Za optimalno prikupljanje sunčeve svjetlosti bitno je da građevinski elementi budu pravilno usmjereni i projektirani. U pasivnim solarnim sustavima, prozori i erkeri Imaju ključnu ulogu jer dopuštaju sunčevom zračenju da uđe u unutarnje prostore. Ovi elementi moraju biti orijentirani prema jugu (na sjevernoj hemisferi), čime se osigurava hvatanje sunčevog zračenja zimi i sprječava pregrijavanje ljeti.
Ostali uređaji, kao npr inercijski zidovi i terasasti staklenici, omogućuju neizravno hvatanje sunčeve energije. U tim slučajevima sunčevo zračenje pogađa staklenu površinu koja djeluje kao akumulator topline. Ta se toplina prenosi u zgradu kroz mehanizme kao što su konvekcija ili toplinska masa. Korištenje regulatora otvaranja omogućuje vam kontrolu količine topline koja ulazi u zgradu, prilagođavajući je potrebama svake sezone.
Prednosti pasivnih solarnih sustava
Pasivni solarni sustavi nude višestruke mogućnosti prednost, kako ekonomski tako iu smislu održivosti i udobnosti:
- Energetska učinkovitost: Sunčevu energiju koriste izravno i prirodno, bez potrebe za dodatnim tehnološkim uređajima. Time se smanjuje konvencionalna potrošnja energije.
- Toplinska udobnost: Pasivni sustavi održavaju toplinu zimi i sprječavaju pregrijavanje ljeti, sve prirodno.
- Ekonomske uštede: Smanjenjem upotrebe mehaničkih i električnih sustava značajno se smanjuju troškovi potrošnje energije.
- Slabo održavanje: Budući da ne koriste mehaničke elemente, pasivni solarni sustavi zahtijevaju malo održavanja.
- Održivost: Oslanjajući se isključivo na sunčevo zračenje, ovi sustavi ne emitiraju stakleničke plinove i doprinose ublažavanju klimatskih promjena.
Mane pasivnih solarnih sustava
Unatoč brojnim prednostima pasivnih solarnih sustava, postoje i one Neki nedostaci koje treba uzeti u obzir prije njihove implementacije:
- Ovisnost o vremenskim uvjetima: Ovi sustavi ovise o dostupnosti sunčevog zračenja. Na mjestima s malo sunčeve svjetlosti ili za oblačnih dana, njegova učinkovitost se smanjuje.
- Ograničena prilagodba ekstremnim klimatskim uvjetima: U regijama s vrlo hladnim zimama ili ekstremno vrućim ljetima, pasivni sustavi možda neće biti dovoljni sami i možda će im trebati podrška aktivnih tehnologija.
- Ograničena proizvodnja električne energije: Za razliku od aktivnih solarnih sustava, pasivni sustavi ne proizvode električnu energiju, ograničavajući njihovu upotrebu na prirodno grijanje i hlađenje.
Kako poboljšati učinkovitost pasivnih solarnih sustava
Da biste maksimalno iskoristili dobrobiti pasivni solarni sustavi, bitno je obratiti pozornost arhitektonski dizajn zgrade. Neki čimbenici koji utječu na njegovu učinkovitost uključuju:
- Prikladno ostakljenje: Prozori moraju imati dobru izolaciju kako bi spriječili gubitak topline zimi i zaštitili od pregrijavanja ljeti.
- Upotreba sjenila: Tende i strehe ljeti učinkovito sprječavaju ulazak prekomjerne topline.
- Građevinski materijali: Korištenje materijala s velikom toplinskom masom, poput cigle ili kamena, pomaže u učinkovitom skladištenju i oslobađanju topline.
- Prirodna ventilacija: Projektiranje zgrade kako bi se iskoristila prednost unakrsne ventilacije tijekom toplih mjeseci ključno je za održavanje hladnog unutarnjeg okoliša.
Ukratko, pasivni solarni sustavi predstavljaju izvrsnu opciju za one koji žele poboljšati energetsku učinkovitost svojih domova uz smanjenje utjecaja na okoliš. Uz dobar dizajn i planiranje, ovi sustavi mogu pružiti toplinsku udobnost tijekom cijele godine, smanjujući potrošnju konvencionalne energije i pomažući u očuvanju okoliša.