Panels Photovoltaische Solarenergie

Installation solarthermischer

Solarkraftwerk
Thermo

Prinzipien des passiven Solarenergietransfers

Prinzipien des passiven Solarenergietransfers

Passive Solarenergie basiert auf der Nutzung von Solarenergie, ohne dass externe Unterstützungsmechanismen eingesetzt werden müssen. Mit diesen Mechanismen beziehen wir uns auf die Verwendung von Elektromotoren zur Ausrichtung von Sonnenkollektoren oder ähnlichen Systemen.

Das Ziel ist der persönliche thermische Komfort. Der persönliche thermische Komfort ist eine Funktion der persönlichen Gesundheitsfaktoren (medizinisch, psychologisch, soziologisch und situativ), der Lufttemperatur, der durchschnittlichen Strahlungstemperatur, der Luftbewegung (Wärmegefühl, Turbulenz) und der relativen Luftfeuchtigkeit (welche wirkt sich auf die Verdunstungskühlung des Menschen aus).

Um die passive Sonnenenergie zu nutzen, ist es notwendig, eine Reihe von Energieaustauschvorgängen durchzuführen, um Energie von einem System zum anderen zu übertragen. Übertragen Sie beispielsweise die Energie der Sonnenstrahlung in einen Wassertank, um sie zu erwärmen und sanitäres Warmwasser zu erhalten.

Diese Übertragung von Wärmeenergie erfolgt grundsätzlich durch drei thermodynamische Prozesse. In Gebäuden erfolgt der thermodynamische Austausch durch Wärmekonvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung durch Dach, Wände, Böden und Fenster.

Wärmeübertragung durch Wärmeleitung

Die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung basiert auf dem Transport von Wärme von einem Körper zu einem anderen durch ein drittes Element. Dieses dritte Leiterelement kann Luft oder Wasser sein. Im Bereich der passiven Sonnenenergie ist der Transport von Energie durch die Luft von großer Bedeutung.

In Bezug auf die passive Sonnenenergie kann die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung vorteilhaft oder schädlich sein und hängt in der Regel eng mit der Wärmeübertragung durch Konvektion zusammen.

Unkontrollierte Luftinfiltration durch schlechte Klimatisierung / Abdichtung / Abdichtung kann im Winter bis zu 40% des Wärmeverlusts beitragen. Die strategische Anordnung von bedienbaren Fenstern oder Lüftungsöffnungen kann jedoch im Sommer die Konvektion, die Querlüftung und die Kühlung verbessern, wenn die Außenluft eine angenehme Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit hat.

Lüftungssysteme mit gefilterter Energierückgewinnung können nützlich sein, um Feuchtigkeit, Staub, Pollen und unerwünschte Mikroorganismen in ungefilterter Lüftungsluft zu entfernen.

Die natürliche Konvektion, die durch den Anstieg der heißen Luft und den Abstieg der kühleren Luft verursacht wird, kann zu einer ungleichen Wärmeschichtung führen. Dies kann zu unangenehmen Temperaturschwankungen im oberen und unteren konditionierten Raum führen, als Verfahren zum Ablassen von Heißluft dienen oder als natürlicher Luftkonvektionskreis für die passive Verteilung von Sonnenwärme und Temperaturausgleich ausgelegt sein.

Die natürliche Abkühlung durch Schweiß und Verdampfung von Menschen kann durch die Bewegung von Konvektionsluft, die von Lüftern natürlich oder erzwungen wird, erleichtert werden. Deckenventilatoren können jedoch die geschichteten isolierenden Luftschichten im oberen Teil des Raumes stören und die Übertragung beschleunigen Wärme von einem heißen Penthouse oder von den nahen Fenstern. Außerdem hohe relative Luftfeuchtigkeit. Verhindert die Kühlung durch Verdunstung von Menschen.

Konvektionswärmeübertragung

Die thermische Übertragung durch Konvektion beruht auf dem Wärmeaustausch zwischen zwei in Kontakt stehenden Körpern, die jeweils unterschiedliche Temperaturen haben. Diesen thermodynamischen Prozess beobachten wir, wenn wir einen Kühler mit der Hand berühren. In diesem Moment überträgt der (heißere) Kühler durch Konvektion Wärmeenergie auf unsere Hand (kälter).

In Gebäuden, die nach den Parametern der passiven Architektur gebaut werden, ist es sehr wichtig, Konstruktionselemente mit großer Wärmedämmleistung zu verwenden. Es ist ratsam, Wärmebrücken in der Türverkleidung und im Außenverkauf zu vermeiden.

Die Wärmeübertragung durch Strahlung

Die Wärmeübertragung durch Strahlung erfolgt durch elektromagnetische Wellen, ohne dass irgendein Element beteiligt ist. Auf diese Weise kann Sonnenenergie durch einen leeren Raum von der Sonne zur Erde gelangen.

Die Hauptquelle für die Wärmeübertragung ist Strahlungsenergie, und die Hauptquelle ist die Sonne. Sonnenstrahlung tritt hauptsächlich durch das Dach und die Fenster (aber auch durch die Wände) auf. Die Wärmestrahlung wandert von einer wärmeren Oberfläche zu einer kühleren. Die Dächer erhalten den größten Teil der Sonnenstrahlung, die an ein Haus abgegeben wird. Ein kühles Dach oder ein Gründach sowie eine Strahlungsbarriere können verhindern, dass der Dachboden im Sommer heißer wird als die maximale Außentemperatur.

Fenster sind ein geeigneter und vorhersagbarer Ort für Wärmestrahlung. Die Energie der Strahlung kann sich tagsüber zu einem Fenster bewegen und nachts durch dasselbe Fenster austreten. Strahlung verwendet Photonen, um elektromagnetische Wellen durch ein Vakuum oder durchscheinendes Medium zu übertragen.

Die Verwendung von Sonnenstrahlung ist auch an kalten und klaren Tagen wichtig. Wenn Sie die durch die Fenster eintretende Wärme reduzieren möchten, können Sie diese durch isolierte Verglasung, Schattierung und Ausrichtung der Fenster reduzieren. Die Fenster sind im Vergleich zu Decke und Wänden besonders schwer zu isolieren. Die Wärmeübertragung durch Konvektion durch und um die Fensterverkleidungen beeinträchtigt auch die Dämmeigenschaften. Bei der Sonnenbeschattung von Fenstern reduziert die Außenbeschattung den Wärmegewinn wirksamer als die internen Fensterabdeckungen.

Die westliche und östliche Sonne kann Wärme und Licht liefern, ist jedoch im Sommer anfällig für Überhitzung, wenn sie nicht im Schatten liegt. Im Gegensatz dazu lässt die niedrige Mittagssonne im Winter leicht Licht und Wärme zu, kann jedoch leicht mit geeigneten Vorsprüngen oder geneigten Jalousien während der Sommer- und Sommerschattenbäume abgeschattet werden, die im Herbst ihre Blätter abwerfen. Die Menge der empfangenen Strahlungswärme hängt von der Breite des Ortes, der Höhe, der Wolkenbedeckung und dem Einfallswinkel von Saison / Stunde ab.

Ein weiteres Prinzip des passiven Solardesigns besteht darin, dass thermische Energie in bestimmten Baustoffen gespeichert und wieder freigegeben werden kann, wenn der Wärmegewinn die Stabilisierung von Tagestemperaturschwankungen (Tag / Nacht) erleichtert. Das komplexe Zusammenspiel thermodynamischer Prinzipien kann für Erstgestalter widersprüchlich sein. Durch genaue Computermodellierung können kostspielige Konstruktionsexperimente vermieden werden.

valoración: 3 - votos 1

Geändert am: 6. Februar 2019