Passive Solarenergie

Viele passive Solarenergie-Designs nutzen die Energie der Sonne, um unsere Gebäude zu heizen, zu kühlen und zu beleuchten. Solarenergie ist eine erneuerbare Energiequelle, die aus Sonnenlicht gewonnen wird, und fast alle erneuerbaren Energiequellen, die wir heute nutzen, stammen direkt oder indirekt von der Sonne.

Solarenergie ist umweltfreundlich, und im Gegensatz zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen ist passive Solarenergie fast überall auf der Erde verfügbar. Die Wärme und das Licht der Sonne können auf vielfältige Weise genutzt werden, um Strom zu erzeugen, Gebäude zu heizen und zu kühlen oder Wasser zu erhitzen.

Potenziell ist die Sonne unsere ergiebigste Quelle kostenloser Energie, und selbst wenn ein kleiner Teil dieser Energie nutzbar gemacht würde, könnte sie viele unserer derzeitigen Energieprobleme lösen. Eine Möglichkeit, diese immense Energie zu nutzen, um den Heiz- und Kühlbedarf eines Gebäudes zu reduzieren, ist die Verwendung von passiver Solarenergie.

Passives Solardesign von Mohler + Ghillino Architects

Passive Solarenergie ist die passive Nutzung von Sonnenenergie zur Reduzierung des Heizwärmebedarfs eines Gebäudes. Ein “passives” Das Solarhaus bietet solare Kühlung und Heizung, um das Haus ohne mechanische Geräte wie Pumpen oder Ventilatoren komfortabel zu halten.

Passive Solarenergie hängt ausschließlich vom Design, der Positionierung und dem Baustil eines bestimmten Hauses (oder eines anderen Gebäudes) ab und ermöglicht es ihm so, auf seine Umgebung zu reagieren, wobei die Natur den größten Teil der Arbeit übernimmt. Dazu gehört auch die Regenwassernutzung der Fallrohre und Dachrinnen für die Gartenbewässerung oder den Hausgebrauch.

Dann beschäftigen sich passive Solarenergiesysteme in erster Linie mit der Gestaltung von Gebäuden. Passives Solardesign konzentriert sich auf die Platzierung des Hauses oder Gebäudes sowie auf Fenster, Belüftung und Isolierung, um den Strombedarf durch Nutzung der Sonne zu senken.

Jeder, der an einem Wintertag an einem sonnigen, nach Süden ausgerichteten Fenster gesessen hat, hat die Auswirkungen der passiven Sonnenenergie gespürt, und das Haus oder Gebäude ist so konzipiert, dass das Potenzial dieser Sonnenenergie zum Heizen und Kühlen maximiert wird, also ist ein gutes Solarhaus-Design auf das lokale Klima und die Umgebung zugeschnitten.

Es gibt verschiedene Arten von passiven Solarenergiekonstruktionen für Gebäude, darunter: direkte Verstärkung, Wärmespeicherung, solares Gewächshaus und Konvektionsschleifen. Die einfachste Form ist das Design mit direkter Verstärkung, bei dem ein großes, nach Süden ausgerichtetes (in der nördlichen Hemisphäre) Fenster, normalerweise doppelt verglast, verwendet wird, um Sonnenlicht in das Gebäude zu lassen. Die Energie des Sonnenlichts, das direkt durch die Fenster einfällt, wird absorbiert, in Wärme umgewandelt und in der thermischen Masse der Wände und des Bodens gespeichert.

Aber neben der Verwendung von Sonnenenergie zum Heizen unserer Häuser und Gebäude, Wir können es auch verwenden, um sie zu kühlen. Während passive Solarheizungen Wärmeenergie aus direktem Sonnenlicht sammeln und speichern, kann passive Solarkühlung dazu beitragen, die Auswirkungen der Sonnenstrahlung durch die Beschattung von Fenstern oder die Erzeugung von Luftströmen durch Konvektionslüftung zu minimieren.

Passive Solarheizung

Passive Solarheizung ist die kostengünstigste Art, Gebäude zu heizen, und das Ziel aller passiven Solarheizungssysteme ist es, die Sonnenwärme in den Baumaterialien einzufangen und zu speichern und die Wärme dann zeitweise abzugeben wenn die Sonne nicht scheint.

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Während die Gebäudeelemente gleichzeitig die Sonnenwärme für die spätere Nutzung aufnehmen, sollte auch genügend Sonnenwärme zur Verfügung stehen, um den Wohnraum für den normalen täglichen Gebrauch behaglich und warm zu halten.

Das kennen wir alle Wenn ein Objekt Sonnenlicht absorbiert, wird es heiß, und wir können dies gut nutzen, indem wir Sonnenlicht durch ein Fenster lassen und vom Gebäude absorbiert werden, das direkt und indirekt auf die thermischen Massenmaterialien im Haus trifft, wie z. B. gemauerte Böden und Wände, bevor es wird Umwandlung in Wärme.

Mit passiver Sonnenenergie beheizte Häuser haben energieeffiziente Fenster, die nach Süden ausgerichtet sind, damit sie so viel Wärme wie möglich von der Sonne aufnehmen. Sobald die Wärme in das Gebäude eingedrungen ist, kommen verschiedene Techniken ins Spiel, um sie zu halten und zu verteilen.

Während direktes Sonnenlicht durch nach Süden gerichtete Fenster ein Gebäude schnell aufheizen kann, ist es viel schwieriger, es ohne Hilfsmittel zu kontrollieren einer thermischen Massenspeicherwand. Die thermische Masse von Gebäuden ist ein gängiges Konzept im passiven Solardesign. Alle Materialien können bis zu einem gewissen Grad Wärme speichern, sodass die Verwendung von schweren Materialien in den Wänden, Böden und Decken ihnen eine höhere thermische Masse oder Wärmekapazität verleiht.

Beispielsweise sind Beton und Mauerwerk gute Wärmeabsorber, sodass Böden und Wände aus diesen Materialien gebaut werden können. In der heißen Sommerzeit wird überschüssige Wärme von diesen thermischen Massen absorbiert, um zur Kühlung des Gebäudes beizutragen. Auch das Streichen des Bodens und der Wände in dunkleren Farben trägt dazu bei, die Wärme besser zu absorbieren.

Sobald die Wärme drin ist, hilft ein gut isoliertes und luftdichtes Gebäudedesign, Wärmeverluste zu vermeiden und ermöglicht es der Solarwärme, mehr von der benötigten Heizung zu liefern. Dann liegt die entscheidende Komponente des passiv beheizten Gebäudes in der Fensterpositionierung und -gestaltung, und die passive Solarenergie macht sich diese gut zunutze. Während normal verglaste Fenster Wärme entweichen lassen, können Hochleistungsfenster mit isolierten Rahmen und Abstandshaltern, niedrigen Emissionswerten und mit Edelgas oder Vakuumfüllungen gefüllten Mehrfachverglasungen dazu beitragen, den Wärmeverlust durch die Fenster in den meisten Fällen um über 50 Prozent zu reduzieren.

Passive Solarheizung eines Gebäudes

Wintergärten sind auch ein effektives Mittel, um Wärmeenergie in Häuser zu bringen, indem sie durch eine gemeinsame Massewand auf der Rückseite eines Wintergartens geleitet werden oder indem Lüftungsöffnungen verwendet werden, die die Luft zwischen dem Wintergarten und dem Wohnraum zulassen durch natürliche Konvektion auszutauschen.

Auch ein gemauerter Schornstein zwischen einem Wintergarten und dem Wohnzimmer kann als zusätzliche Speichermasse dienen. Ein nach Süden ausgerichtetes Haus mit angeschlossenem Wintergarten kann in den heißen Sommermonaten Jalousien, Vorhänge oder Markisen verwenden, um das Sonnenlicht zu blockieren und eine Überhitzung des Gebäudes zu verhindern.

Aber neben großen, nach Süden ausgerichteten Fenstern und hocheffizienten Fenstern verwenden moderne passive Solarthermie-Designs Gebäude mit hohen (R-20) Wandisolierungen und luftdichten Konstruktionen, um die Wärme drinnen zu halten, wenn es draußen kalt ist und die Innenraum kühl, wenn es draußen heiß ist. Mit der enthaltenen Wärme reicht oft ein einfacher Deckenventilator aus, um die Wärme im Gebäude zu verteilen.

Passive Solarkühlung

Passive Solarkühlung ist eine weitere Nutzung der Sonnenenergie und das genaue Gegenteil der passiven Solarheizung. Wie der Name schon sagt, geht es bei der passiven Solarkühlung eher darum, den Wärmestau zu reduzieren, als ihn abzuführen. Kälte ist nichts anderes als die Abwesenheit von Wärme, und die meisten von uns assoziieren Kühlung und Klimatisierung mit eigenständigen elektromechanischen HLK-Geräten, die an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind, aber der Bedarf an Klimaanlagen im Gebäude während der heißen Sommermonate kann sehr groß sein durch passive Solarkühlung reduziert oder sogar eliminiert.

Passive Kühlsysteme haben die gleichen Grundkomponenten wie passive Heizsysteme, funktionieren aber anders. Die Erzeugung gekühlter Luft durch die Nutzung von Sonnenenergie mag auf den ersten Blick etwas seltsam erscheinen, da wir die Sonne eher als Wärmequelle betrachten. Mit passiven Solargebäudekonstruktionen und der Verwendung der richtigen Materialien ist es jedoch möglich, Wärme abzuleiten und so unsere Häuser und Gebäude zu kühlen und sie mit der Kraft der Sonne zu heizen.

Die naheliegende Art, ein Gebäude zu beschatten, besteht in der Verwendung von Rollläden, Markisen, Vorhängen und einer Landschaftsgestaltung mit Bäumen, während dennoch eine beträchtliche Menge an indirektem Licht eingelassen wird. Aus Sicht der passiven Sonneneinstrahlung ist die effektivste Methode der Beschattung auf der Außenseite des Gebäudes mit Überhängen, die die Sonne in den Sommermonaten blockieren, aber im Winter Sonnenlicht in das Gebäude lassen.

Bei der Planung mit passiver solarer Kühlung sollte verhindert werden, dass Wärme aus Sonneneinstrahlung und erwärmter Luft das Gebäude erreicht. Die natürliche Belüftung beruht auf dem natürlichen Luftstrom und bläst durch Fenster auf gegenüberliegenden Seiten des Gebäudes, um den Bedarf an mechanischer Kühlung zu reduzieren, wenn das Gebäude bewohnt ist. Auch die Querlüftung trägt dazu bei, die Wärme gleichmäßiger im Gebäude zu verteilen und es kühler zu halten.

Passive solare Kühltechniken umfassen sorgfältig gestaltete Überhänge und die Verwendung von reflektierenden Beschichtungen auf Fenstern, Außenwänden und Dächern. Eine weitere Möglichkeit, eine passive solare Kühlung zu erreichen, ist die Kombination von Beschattung und natürlicher Belüftung. Wir können Gebäude entwerfen oder modifizieren, um diese bewegte Luft zum Kühlen des Gebäudes zu nutzen, sodass die Sonnenwärme Konvektionsströme erzeugt, die kühle Luft von außen in das Gebäude ziehen, wenn die Wärme aufsteigt, und kühle Luft sinkt, um die Innentemperatur zu senken.

Solarenergie kann aus dem Inneren einer Struktur ausgeschlossen werden, indem Wände gebaut werden, die eine gute Wärmedämmung oder Verkleidung haben. Wärmedämmung in Wänden kann im Sommer Wärme von einer Struktur fernhalten und im Winter Wärme drinnen halten. Es kann auch Quellschaum verwendet werden, der in den Wandhohlraum gepumpt wird, der dann die Lücke füllt und das Haus isoliert.

Passive Solarenergie Fazit

Die Sonne ist kostenlos, es ist nur sinnvoll, sie zu nutzen, sodass Sie durch die Verwendung von passivem Solarenergiedesign zum Heizen und Kühlen Ihres Hauses sowohl umweltfreundlich als auch kostengünstig sein können. Der Begriff “passiv” weist darauf hin, dass keine zusätzliche mechanische Ausrüstung verwendet wird, sodass alle Solargewinne durch Fenster mit minimalem Einsatz von elektrischen Pumpen oder Ventilatoren zur Verteilung der Wärme oder zur Erzeugung einer effektiven Kühlung eingebracht werden. Dies führt zu einem Gebäude, das auf die Umgebung reagiert.

Heizen und Kühlen mit passiver Solarenergie ist gar nicht so einfach, wie Sie vielleicht denken. Das Sonnenlicht einzufangen und nutzbar zu machen ist schwierig, weil die Sonnenenergie, die auf die Erde trifft, über eine große Fläche verteilt ist. Die Sonne liefert zu keiner Zeit so viel Energie an einen Ort. Die Menge an Sonnenenergie, die ein Gebiet erhält, hängt von der Tageszeit, der Jahreszeit, der Bewölkung des Himmels und der Entfernung zum Erdäquator ab.

Aber ein gut konzipiertes Passiv-Solarhaus wird das ganze Jahr über angenehme, gleichmäßige Temperaturen haben und das natürliche Licht gut nutzen. Es wird daher weniger Energie zum Heizen, Kühlen und Beleuchten benötigen als ein herkömmliches Haus. Daher werden auch weniger Treibhausgasemissionen erzeugt, was Ihnen hilft, Geld zu sparen und die Umwelt zu schonen.

Passive Solarenergie erfordert, dass Gebäude so platziert und gestaltet sind, dass sie auf positive Weise mit der Umwelt und dem Klima interagieren, also passiv Ein Solarhaus erfordert eine sorgfältige Planung und Aufstellung, die je nach den örtlichen Klimabedingungen variieren. Wenn Sie ein passives Solardesign für ein neues Zuhause oder einen größeren Umbau in Betracht ziehen, wenden Sie sich an einen Architekten, der mit Techniken der passiven Solarenergie vertraut ist.

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