СЛЪНЧЕВА АРХИТЕКТУРА. ЖИЛИЩЕ И ЕНЕРГИЯ

Слънчева архитектура.

Жилище и енергия

1.    Теория

Жилището е преграда, предназначена да промени температурата на околната среда преди тя да достигне до обитателите му. Температурата навън винаги е различна от тази, която обитателите желаят да се поддържа (около 20^oC) в помещенията.

         Максималното използване на енергията, независимо от това дали тя е слънчева от друг вид, може да се постигне, възползвайки се от  предимствата и недостатъците на сградата, ограничаване на превръщанията на енергия от един вид в друг, подобряване на изолацията и контролирана вентилация на помещенията с използване на отрадната топлина.

На фиг.1а е показана ниско енергийна къща с начина на изпълнение на изолацията под покрива, фиг.1б и на носещите стени, фиг.1в.

На фиг.1г е дадено изпълнението на външните стени с помощта на прозрачна топлинна изолация и ролетка защитаваща жилището през лятото от високи температури, а през зимата прозрачната топлинна изолация осигурява акумулиране на топлина в стените и топлоотдаване към вътрешността на сградата, което личи от разпределението на температурата през прозрачната изолация, стената и вътрешността на сградата.

        На фиг.2а е показан разрез на изолиран прозорец с двойно остъкляване и селективен отражателен слой, намаляващ загубите от излъчване на инфрачервеното лъчение от вътрешността на затопленото помещение .

          На фиг.2б е направено сравнение на инвестиционните разходи за обикновен (1), двоен (2) и остъкляване с изолация (3) и съответните разходи за отопление (в тъмно).

             Вентилация.

 Контролираното проветряване и вентилация е дадено на фиг.3а, без използване на отпадна топлина и използването и (фиг.3б).

Съществува голямо разнообразие от жилищни сгради от гледна точка на използваните материали, конструкция, архитектурни решения, технология на изграждане и изпълнение, поради което загубите на мощност през стените, вратите и прозорците са в широк диапазон.

Разликата между вътрешната и външната температури за дадена сграда обуславя загуби на енергия и мощност изразявана с величината W/m^2oC и зависеща от топлопроводността W/m^oC на стените и дограмата. Така, например, загубата на мощност през единичен прозорец е около 5,6W/m^2oC

     При двоен прозорец, в зависимост от изпълнението загубите са от 5,6 до 2,8 W/m^2oC, а за стени загубите са:

·         за стара сграда по стандарт загубите са 1 W/m^2oC;

·         стена с добра изолация  - 0,7 W/m^2оC;

·         добре изолиран под – 0,76 W/m^2o C.

Средната стойност на загубите за добре изолирани стени и прозорци е 1 W/m^2oC спрямо подовата площ.

Сега съществуват строителни изолации, които намаляват посочените стандартни норми няколко пъти.

С тези данни всеки може да оцени състоянието на изолацията на собственото си жилище или да направи изчисление за бъдещ строеж, в който да се създаде приятна и уютна атмосфера. Естественият въздухообмен в  помещенията, в нормални условия е веднъж на час. В ниските сгради, въздухообменът е два пъти по-малък от този с нормална височина. Обмяната на въздуха е съпроводена с значителна загуба на енергия.

В помещения с височина 2,8m, загубите при обмяна на въздуха веднъж на час са 0,93W/m^2oC за всеки квадратен метър от пода. За самостоятелна къща с добра изолация загубата на мощност е около 2,15W/m^2oC през стените и таваните и 1,86W/m^2oC при проветряване два пъти в час; за площ един квадратен метър от пода или общо 4W/m^2oC. При недобра изолация, загубата на мощност може да достигне 8W/m^2oC и повече до 100W/m².

Ясно е, че върху топлинния баланс, влиянието на загубите през стени, тавани и от проветряване е значително.

      При оценка на топлинния баланс на дадено жилище, освен обичайните източници на енергия и пасивното и активното използване на слънчевата енергия, трябва да се отчитат и допълнителните източници на енергия. Такива източници са: човешкото тяло, осветителните тела, използваната топла вода, телевизори, електродомакински уреди, готварска печка.

      От допълните източници на енергия може, например, да се получат следните количества енергии:

- от четирима обитатели с престой в жилището по 16 часа                                 – 4800Wh

- от осветителни тела с мощност 300 W работещи средно по 6 часа                   –1800Wh

- от други източници, например от използваната топла вода                              –5000Wh

- от телевизор (стар) и други                                                                                   – 1800Wh

- от електроуреди (фризери, хладилници) и други с обща мощност 250W за 24ч. – 6000Wh

- от готварска печка                                                                                                  – 4600Wh

- от пасивна слънчева енергия със средна мощност 100 W/m² през остъклени прозорци 10 m², поглъщана 12 часа                                                                                                  – 12000Wh

ОБЩО: 36000Wh

      Количеството енергия 36 kWh отделено в продължение на 24 часа е еквивалентно на постоянно включена мощност от 1,5kW. За по-подробно изчисление на загубите и на допълнителния приход на топлина е необходимо да са известни топлотехническите характеристики на жилището. Изчислявайки загубите за всеки месец от годината се съставя общият му енергиен баланс.

      За постигане на добри резултати, при създаване на уют в жилището е необходим подходящ избор на изолацията, на проветряването, отчитане на всички енергийни източници, а за максималното усвояване на слънчевата енергия трябва да се държи сметка за:

·         формата на сградата – кръгла или правоъгълна;

·         цвета на външните стени (черен, остъкляване);

·         за топлинният капацитет на сградата;

·         топлинната изолация и насочване на слънчевите лъчи към сградата;

·         вътрешното подреждане на помещенията.