Есть немного основных архитектурных способов для использования пассивного солнечного использования в архитектуре. Но эти способы, как представлено ниже, могут быть развиты во многих различная схема, и обогатить дизайн.
Существенные элементы пассивного солнечного дома: хорошее расположение дома, много выходящих на юг окон (в северном полушарии), чтобы допустить солнечную энергию зимой (и, наоборот, немного восточных или западных окон столкновения, ограничить коллекцию нежелательного летнего света), достаточная внутренняя масса (количество тепла), чтобы разгладить нежелательное температурное колебание и аккумулировать тепло в течение ночного времени и хорошо изолированных ограждающих конструкций здания.
Расположение, изоляция, ориентация окон и масса должны использоваться вместе. Для наименьшего количества изменения внутренней температуры изоляция должна быть помещена за пределами массы. Однако, где быстрое внутреннее нагревание требуется, некоторая изоляция или полный материал низкой температуры должны быть помещены во внутреннюю поверхность. Будет оптимальный дизайн для каждого микроклимата, и признаки состоят в том, что осторожный баланс между массой и изоляцией в структуре приведет не только к энергосбережениям, но и к начальной материальной стоимости, экономящей также.
Озеленение и Деревья
Согласно американскому отчету Министерства энергетики, ”Занимающемуся ландшафтным садоводством для Эффективности использования энергии” (DOE/GO-10095-046), осторожное озеленение может сэкономить до 25 % потребления энергии домашнего хозяйства для нагревания и охлаждения. Деревья - очень эффективные средства штриховки в летних месяцах так же как обеспечения разрывов для прохладных зимних ветров. В дополнение к способствующему оттенку пейзажные функции, сочетаемые с лужайкой или другим травяным покровом, могут уменьшить воздушные температуры целых 5 градусов Цельсия в окружающем пространстве, когда вода испаряется от растительности и охлаждает окружающий воздух. Деревья замечательны для естественной штриховки и охлаждения, но они должны быть расположены соответственно, чтобы обеспечить оттенок летом и не заблокировать зимнее солнце. Даже лиственные деревья, которые теряют их листья во время холодной погоды, блокируют некоторый зимний солнечный свет - несколько голых деревьев могут заблокировать более чем 50 процентов доступной солнечной энергии.
Все эффективные пассивные системы зависят от окон. Стакан или другие прозрачные материалы позволяют короткой волне, солнечное излучение входить в здание и запрещать длинную волну, радиацию высокой температуры, от возможности избежать. Windows управляют энергетическим потоком в двух принципах пути: они допускают солнечную энергию зимой, таким образом нагревая дом выше иначе прохладный к холодным внутренним условиям; и исключением солнца из окон (ориентацией и штриховкой) там существуют возможность использовать вентиляцию, чтобы охладить иначе теплый горячий дом летом. Если использование должно быть сделано из высокой температуры солнца, то это должно достигнуть зданий, когда это полезно. Вообще, солнце должно быть в состоянии достигнуть области коллекции между 9:00 и 15:00 зимой с так небольшим количеством преграды и вмешательства насколько возможно.
Деревья на территории или сайте соседей могли бы заштриховать жизненные области здания. Эта потребность, которая будет проверена и здание, расположена, чтобы минимизировать любое такое вмешательство. Возможно запланировать дом, чтобы иметь его главную перспективу в любом направлении и все еще быть эффективным низким энергетическим зданием. Ограждающие конструкции здания, то есть стены, пол и крыша - важные элементы в дизайне, а не местоположение внутренних мест. Если окно должно выходить в запад, это требует правильной штриховки и ее ограниченного размера.
Стакан разрешает радиации солнца длин волны 0.4 к 2.5 микронам проходить через это. Поскольку эта сияющая энергия сталкивается с непрозрачными объектами с другой стороны стакана, это - увеличения длины волны к 11 микронам. Стакан действует как непрозрачный барьер для света этой длины волны, таким образом, заманивая энергию солнца в ловушку. Количество света, проникающего через стакан, зависит от угла падения. Оптимальный угол падения 90o. Когда солнечный свет ударяет стакан в 30o или меньше, большинство радиации отражено.
Чтобы сделать хороший выбор на застеклении, необходимо понять немного о свете и высокой температуре. Солнечный свет, который ударяет Землю, состоит из множества длин волны, и различное застекление выборочно передаст, поглотит, и отразит различные компоненты солнечного спектра. Аналогично, сокращение яркого света (через отражение или расцветка) полезны на рабочем месте, позволяя передачу видимых, или естественный, легкий, возможно сохранить энергию для искусственного света. Но возможно самый большой эффект на человеческих уровнях комфорта определен инфракрасной теплопередачей. Определяя правильный тип стакана, возможно заманить инфракрасную высокую температуру в ловушку для теплоты, или отразить инфракрасную высокую температуру, чтобы предотвратить нагревание.
Есть три пути, которые нагревают шаги через материал застекления. Первой является проводимость. Проводящая высокая температура передана посредством застекления прямым контактом. Высокую температуру можно чувствовать, касаясь материала застекления. Вторая форма теплопередачи - радиация; электромагнитные волны несут высокую температуру посредством застекления. Это производит чувство высокой температуры, исходящей от поверхности застекления. Третий метод теплопередачи - конвекция. Конвекция передает высокую температуру движением, в этом случае, воздушным потоком. Естественный поток теплого воздуха к более холодному воздуху позволяет высокой температуре быть потерянной или полученной.
R-ценность застекления - его способностей изолирования или сопротивления потоку высокой температуры - определена степенью проводимости, радиации, и конвекции через материал застекления. Однако, воздушное проникновение также определит полную R-ценность системы застекления. Количество тепла, которое едет вокруг застекления, столь же важно как теплопередача посредством застекления. Воздух может просочиться в или из здания вокруг застекления через создание. Качество, мастерство, и установка всей системы застекления, включая создание, затрагивает воздушное проникновение.
Авансы в стеклянной технологии, возможно, были единственным крупнейшим спонсором строительства эффективности с 1970-ых, и они играют важный рулон в солнечном дизайне. Некоторые авансы окна включают:
Двойные и тройные окна стекла с намного более высокими коэффициентами изоляции.
Низкая излучаемость или Низкий-E стакан, использующий покрытие, которое впускает высокую температуру, но не.
Аргон (и другой) газ заполнил окна, которые увеличивают коэффициенты изоляции выше окон с только воздухом.
Технологии фазового перехода, которые могут переключиться от непрозрачного до прозрачного, когда напряжение применено к ним.
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.