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Bioklimatische Strategien in der Architektur

Bioklimatische Strategien in der Architektur

Bioklimatische Architekturstrategien basieren auf drei Achsen:

  • Nehmen Sie die Sonnenstrahlung auf und verwenden Sie sie für häusliche Aktivitäten.

  • Sonnenenergie übertragen und schützen.

  • Sparen Sie Energie oder evakuieren Sie sie je nach Bedarf.

Die bioklimatische Architektur zielt darauf ab, die Bedingungen des thermischen Komforts in einem Haus durch Nutzung natürlicher Ressourcen zu erreichen. Auf diese Weise ist es möglich, das Haus mit einer viel höheren Energieeffizienz zu klimatisieren.

Diese Anforderungen sind insbesondere in wärmeren Regionen (wie dem Mittelmeerraum) von wesentlicher Bedeutung. In diesen Regionen scheint die Erfassung und Erhaltung von Energie im Winter dem Schutz und der Evakuierung im Sommer zu widersprechen.

Bioklimatische Strategien in der Architektur variieren geringfügig, wenn es um heißes oder kaltes Klima geht.

Ein grundlegendes Merkmal ist die Nutzung passiver Sonnenenergie unter Vermeidung mechanischer Systeme. Die Hauptenergiequelle für ein Passivhaus ist die Sonne

Strategien zur Erfassung und zum Schutz vor Sonnenwärme

Große Glasflächen sind in gemäßigten Gebieten häufig nützlich, um direkte Sonnenstrahlung einzufangen.

Die Erde ist um ihre Achse in Bezug auf die Ebene der Ekliptik in einem Winkel von 23 ° 27 'geneigt. Die Höhe der Sonne am Horizont und der Weg, den sie am Himmel zurücklegt, variieren während der Jahreszeiten.

Südfassade im Winter

Auf der Nordhalbkugel, auf dem europäischen Breitengrad (durchschnittlich etwa 45 °), geht im Winter die Sonne im Südosten auf und befindet sich im Südwesten, wobei sie am Horizont sehr niedrig bleibt (22). ° zur Wintersonnenwende). Nur die Südfassade eines Gebäudes erhält ausreichend Sonnenlicht.

Um diese Sonnenenergie einzufangen, ist es angebracht, die Hauptverglasungsöffnungen nach Süden zu platzieren.

Das Glas lässt Licht herein, absorbiert jedoch das Infrarot, das von den Innenwänden, die diese Sonnenstrahlung empfangen, die als Treibhauseffekt bezeichnet wird, wieder emittiert wird. Sonnenstrahlung wird durch die undurchsichtigen Oberflächen des Gebäudes (Wände, Decken und Böden) in Wärme umgewandelt.

Strategien für den Sommer

Selbst auf der Nordhalbkugel geht im Sommer die Sonne im Nordosten auf, steht im Nordwesten und steht mittags hoch am Horizont. Die Fassaden eines von der Sonne bestrahlten Gebäudes sind hauptsächlich die Ost- und Westwände sowie das Dach.

Der Einfallswinkel von Strahlen auf nach Süden ausgerichtete Glasoberflächen ist hoch. Es ist ratsam, diese verglasten Oberflächen mit Sonnenschutz zu schützen, um die direkte Sonneneinstrahlung im Sommer zu blockieren und im Winter maximales Sonnenlicht zur Verfügung zu lassen.

In den Öffnungen der Ost- und Westfassaden ist die horizontale Sonnenbeschattung nur begrenzt wirksam, da die Sonnenstrahlen weniger einfallen. Undurchsichtige Sonnenschutzmittel (Fensterläden) und noch laubabwerfendere Vegetation wirken auf diese Fassaden.

Anhaltende Vegetation schützt auch wirksam kalte Winde, solange sie nicht der Wintersonne entgegengesetzt ist.

Im Sommer ist es zweckmäßig, ein Nachtlüftungssystem zu erzeugen, um die niedrigere Außentemperatur zu nutzen. Durch natürliche Belüftung (unter Verwendung der Querbelüftungstechnik) können wir die heiße Luft von innen mit frischer Luft von außen erneuern.

Bioklimatischer Aufbau auf der Nordhalbkugel

Auf der Nordhalbkugel auf europäischer Breite ist eine bioklimatische Konstruktion gekennzeichnet durch:

  • Große Öffnungen im Süden, perfekt vor der Sommersonne geschützt.

  • Sehr wenige Öffnungen nach Norden

  • Nur wenige Öffnungen im Osten, außer für Räume mit früher Nutzung wie Küchen: Morgensonne.

  • Einige Öffnungen nach Westen, insbesondere für Schlafzimmer, um im Sommer vor der untergehenden Sonne zu schützen.

In einem bioklimatischen Ansatz müssen diese Allgemeingültigkeiten auf natürliche Weise an die Umgebung (Klima, Umwelt, ...) und den Lebensrhythmus der Nutzer des Gebäudes angepasst werden.

Wie kann man Wärme in einem Haus umwandeln und verteilen?

Sobald das Sonnenlicht eingefangen ist, muss ein bioklimatisches Gebäude wissen, wie es in Wärmeenergie umgewandelt und dort verteilt werden kann, wo es nützlich ist.

Die Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme erfolgt nach einer Reihe von Grundsätzen, um den Innenraumkomfort nicht zu beeinträchtigen:

  • Sorgen Sie für ein angemessenes thermisches Gleichgewicht.

  • Verschlechtern Sie nicht die Lichtqualität.

  • Ermöglichen Sie die Wärmediffusion durch das Lüftungssystem und die Wärmeleitfähigkeit der Wände.

In einer Konstruktion neigt die Wärme dazu, sich durch Konvektion und thermische Schichtung nach oben zu sammeln. Die Umwandlung in Wärme von Licht sollte hauptsächlich in Bodennähe erfolgen. 

In einem gemäßigten Klima benötigt ein bioklimatisches Gebäude, das unter thermischen Gesichtspunkten optimal gestaltet ist, nur wenig oder gar keine Heizungs- oder Klimaanlagen.

Die Absorption von Licht durch eine Wand macht es dunkel und begrenzt seine Fähigkeit, dieses Licht zu streuen. Diese Absorption sollte die Streuung von Licht in weniger beleuchteten Bereichen nicht verhindern und keine Kontraste oder Reflexionen erzeugen.

Eine gute Wärmediffusion (oder Kühle) kann auch durch geeignete Belüftungsmethoden erreicht werden.

Um die Farbe richtig zu verteilen, ist es wichtig:

  • bevorzugen Sie sehr helle Decken, um das Licht in den Räumen ohne Blendung zu streuen

  • Verdunkeln Sie die Böden, um die Energiegewinnung auf dieser Ebene zu fördern

  • Verwenden Sie variable Farbtöne an den Wänden, je nach Priorität der Lichtstreuung oder der Erfassung von Sonnenenergie und je nach Bedarf an Wärme oder Frische des betreffenden Ortes.

Was sind die idealen Farben, um Wärme zu absorbieren?

Die Farbtöne, die am wahrscheinlichsten Licht in Wärme und Absorption umwandeln, sind dunkel (idealerweise schwarz) und eher blau. Diejenigen, die Licht und Wärme am besten reflektieren können, sind hell (idealerweise weiß) und ziemlich rot. So kann man durch ein einfaches Farbenspiel das Licht und dann die Wärme auf die Bereiche lenken, die es benötigen.

Matte Materialien mit einer körnigen Oberfläche (insbesondere natürliche Materialien) können Licht auch besser einfangen und in Wärme umwandeln als glatte, glänzende Oberflächen (Spiegeleffekt, metallisches oder lackiertes Aussehen usw.).

Wie hält man sich in einem Haus warm und kühl?

Im Winter muss nach der Erfassung und Umwandlung die Sonnenenergie im Inneren des Gebäudes erhalten bleiben, damit sie rechtzeitig genutzt werden kann. Im Sommer muss die nächtliche Kühle (bei guter Belüftung leicht zu erkennen) dauerhaft gelagert werden, um eine Überhitzung während des Tages zu vermeiden.

Die einfachste Methode besteht darin, schwere Baumaterialien zu verwenden, um diese Energie zu speichern, da sie eine höhere thermische Trägheit aufweisen. In diesem Fall sollten diese Materialien nicht mit einer Wärmedämmung abgedeckt werden, daher ist die Isolierung wichtig. Von außen oder möglicherweise die verteilte Isolierung.

Wertschätzung der Umwelt

Die Umwelt (Hügel, Wälder, ...) sowie die rund um das Bauwerk gepflanzte Vegetation spielen ebenfalls eine schützende Rolle: als Windschutz. Ein Wasserpunkt vor dem Gebäude im Süden sorgt im Sommer auch für ein oder zwei Grad Erfrischung.

In der Architektur gibt es Strategien, um die natürlichen Ressourcen zu nutzen, um thermischen Komfort in einem Haus zu erzielen und den Stromverbrauch zu senken.

Autor:

Erscheinungsdatum: 29. März 2021
Geändert am: 29. März 2021