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Passive Solarenergieübertragungsmechanismen

Passive Solarenergieübertragungsmechanismen

Passive Solarenergie basiert auf der direkten Nutzung der Sonnenenergie, ohne dass externe Unterstützungsmechanismen in Anspruch genommen werden müssen. Mit diesen Mechanismen beziehen wir uns auf die Verwendung von Elektromotoren zur Führung von Sonnenkollektoren oder ähnlichen Systemen.

Ziel dieser erneuerbaren Energien ist es, den persönlichen thermischen Komfort ohne externe Energiezufuhr zu erreichen. Passive Systeme werden manchmal mit anderen aktiven Systemen wie der Installation von Photovoltaik-Paneelen kombiniert.

Um passive Sonnenenergie zu nutzen, ist eine Reihe von Energieaustauschen erforderlich, bei denen Energie von einem System auf ein anderes übertragen wird. Zum Beispiel, die Energie der Sonnenstrahlung auf einen Wassertank zu übertragen, um diesen zu heizen und sanitäres Warmwasser zu erhalten.

Diese Übertragung von Wärmeenergie erfolgt im Wesentlichen durch drei thermodynamische Prozesse: Strahlung, Leitung und Konvektion. Sehen wir uns an, was jedes dieser Konzepte bedeutet:

Wärmeübertragung durch Leitung

Die Wärmeübertragung durch Leitung basiert auf dem Transport von Wärme von einem Körper zum anderen durch ein drittes Element. Dieses dritte leitfähige Element kann Luft oder Wasser sein. Im Bereich der passiven Solarenergie ist der Energietransport durch die Luft sehr wichtig.

Bei der passiven Solarenergie kann die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung günstig oder nachteilig sein. Das heißt, im Winter brauchen wir Wärme, aber im Sommer kann ein Wärmeüberschuss zu hohen Temperaturen im Haus erzeugen.

Unkontrolliertes Eindringen von Luft kann im Winter bis zu 40 % des Wärmeverlusts beitragen. Eine strategische Platzierung von Fenstern oder Lüftungsöffnungen kann jedoch die Konvektion, Querlüftung und Kühlung im Sommer verbessern.

Lüftungssysteme mit gefilterter Energierückgewinnung können hilfreich sein, um unerwünschte Feuchtigkeit, Staub, Pollen und Mikroorganismen aus der ungefilterten Lüftungsluft zu entfernen.

Natürliche Konvektion, die dazu führt, dass heiße Luft aufsteigt und kühlere Luft abfällt, kann zu einer ungleichmäßigen Wärmeschichtung führen. Diese Schichtung kann verursachen:

  • Unangenehme Temperaturschwankungen im Weltraum.

  • Es kann als Methode zum Ablassen heißer Luft dienen.

  • Zur passiven Verteilung der Sonnenwärme kann ein natürlicher Konvektions-Luftstromkreislauf ausgelegt werden.

Konvektionswärmeübertragung

Die Wärmeübertragung durch Konvektion beruht auf dem Wärmeaustausch zwischen zwei Körpern unterschiedlicher Temperatur, die sich berühren. Dieser Prozess wird durch das erste Prinzip der Thermodynamik bestimmt.

Ein Beispiel für diesen thermodynamischen Prozess ist, wenn wir einen Heizkörper mit unserer Hand berühren. In diesem Moment überträgt der Heizkörper (wärmer) Wärmeenergie durch Konvektion auf unsere Hand (kälter).

Bei Gebäuden, die nach den Parametern der passiven Architektur gebaut wurden, ist es sehr wichtig, konstruktive Elemente mit einem hohen Wärmedämmvermögen zu verwenden. Bei Außenbeschichtungen von Türen und Fenstern sollten Wärmebrücken vermieden werden.

Strahlungswärmeübertragung

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

Die Sonnenstrahlung wird hauptsächlich durch das Dach und die Fenster absorbiert. Die Wärmestrahlung bewegt sich von einer wärmeren Oberfläche zu einer kühleren.

Strahlungsenergie kann tagsüber in ein Fenster eindringen und nachts aus demselben Fenster heraus.

Auch an kalten, klaren Tagen ist die Sonneneinstrahlung wichtig. Wenn Sie den Wärmeeintrag durch die Fenster reduzieren möchten, können Sie ihn durch Isolierverglasung, Beschattung und Ausrichtung der Fenster reduzieren.

Die Sonne kann Wärme und Licht spenden, ist aber im Sommer anfällig für Überhitzung, wenn sie nicht im Schatten steht. Auf der anderen Seite lässt die tiefstehende Mittagssonne im Winter leicht Licht und Wärme durch. Mit entsprechenden Überhängen oder schrägen Jalousien im Sommer und Sommerschattenbäumen, die im Herbst ihr Laub abwerfen, lässt es sich dagegen problemlos beschatten.

Ein weiteres passives solares Konstruktionsprinzip besteht darin, dass in bestimmten Baumaterialien thermische Energie gespeichert werden kann. Wenn der Wärmegewinn die Stabilisierung der täglichen Temperaturschwankungen erleichtert, kann er freigesetzt werden.

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Erscheinungsdatum: 6. Februar 2019
Geändert am: 7. Juli 2021