Ηλιακή ενέργεια -Παθητικά ηλιακά συστήματα

Τα παθητικά ηλιακά συστήματα αποτελούνται από δομικά στοιχεία, κατάλληλα σχεδιασμένα και συνδυασμένα μεταξύ τους, ώστε να υποβοηθούν την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας για τον φυσικό φωτισμό των κτιρίων ή για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας μέσα σε αυτά. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα αποτελούν την αρχή της Βιοκλιματικής Αρχιτεκτονικής και μπορούν να εφαρμοσθούν σε όλους σχεδόν τους τύπους κτιρίων.

Η χρήση των παθητικών ηλιακών συστηµάτων αξιοποιείται κυρίως για ενεργειακά οφέλη κατά τους χειµερινούς µήνες, ενώ για το καλοκαίρι χρησιµοποιούνται απλές τεχνικές δροσισµού όπως ηλιοπροστασία και φυσικός αερισµός.

Από την µελέτη εφαρµογών των συστηµάτων αυτών στη Ελλάδα και από µετρήσεις που έγιναν από το ΚΑΠΕ. βλέπουµε ότι η εξοικονόµηση ενέργειας για θέρµανση που παρουσιάζουν τα παθητικά ηλιακά συστήµατα είναι ιδιαίτερα σηµαντική, µε την προϋπόθεση ότι πρέπει να συνδυαστούν µε αντίστροφες µεθόδους ηλιοπροστασίας και σκίασης ώστε να ελαχιστοποιήσουν τα ηλιακά κέρδη το καλοκαίρι.

Αναγκαία προϋπόθεση για τη σωστή λειτουργία των παθητικών ηλιακών συστηµάτων ώστε να αξιοποιήσουν όσο το δυνατό περισσότερο την ηλιακή ενέργεια, είναι ένας κατάλληλος σχεδιασµός του κτιρίου. Αυτό σηµαίνει ότι το κέλυφος πρέπει να επιτρέπει:

• Τη µέγιστη ηλιακή συλλογή
• Τη µέγιστη θερµοχωρητικότητα
• Τις ελάχιστες θερµικές απώλειες

Η λειτουργία των παθητικών συστηµάτων βασίζεται σε 3 µηχανισµούς

• Το φαινόµενο του θερµοκηπίου
(συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας και η διατήρηση της στο εσωτερικό του κτιρίου για την θέρµανση των χώρων)

• Τη θερµική υστέρηση των υλικών (θερµοχωρητικότητα)

• Τις αρχές µετάδοσης της θερµότητας
(την ιδιότητα της θερµότητας να µεταφέρεται από το θερµό στο κρύο αντικείµενο)

Είδη παθητικών ηλιακών συστηµάτων για θέρµανση
• Άµεσο κέρδος
• Έµµεσο κέρδος
• Αποµονωµένο κέρδος

 

Άµεσο κέρδος

Το πιο απλό σύστηµα που αξιοποιεί την ηλιακή ακτινοβολία για την θέρµανση του κτιρίου είναι το άµεσο κέρδος µέσω των νότια προσανατολισµένων ανοιγµάτων.

H αποτελεσµατικότητα ενός τέτοιου συστήµατος επηρεάζεται από τους εξής παράγοντες :

• Προσανατολισµός
• Θέση ανοιγµάτων
• Μέγεθος ανοιγµάτων

Σηµαντικό ρόλο για τη σωστή εφαρµογή του συστήµατος παίζει η επιλογή των τύπων των υαλοπινάκων και η επιλογή των δοµικών στοιχείων (τοίχοι, δάπεδο, οροφή). Αυτά πρέπει να έχουν τουλάχιστον 9 φορές µεγαλύτερη επιφάνεια από τα ανοίγµατα και πρέπει να κατασκευάζονται από υλικά µεγάλης θερµοχωρητικότητας για την αποθήκευση του ηλιακού θερµικού κέρδους.

Μέγεθος υαλοπινάκων

 

Έµµεσο κέρδος

Ανήκουν τα συστήµατα που αξιοποιούν έµµεσα τα ηλιακά οφέλη για την θέρµανση του κτιρίου. Αυτά τα συστήµατα απορροφούν την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στο κέλυφος και ύστερα επιτρέπουν στη θερµότητα να διεισδύσει στους χώρους διαβίωσης. Ο θερµικός τοίχος (τοίχος µάζης, Τrombe ή τοίχος νερού) το δώµα
θερµικής αποθήκευσης και ο τοίχος µεταξύ του θερµοκηπίου και του
χώρου διαβίωσης, είναι οι κύριες εφαρµογές των µηχανισµών έµµεσου
κέρδους.

Αποµονωµένο κέρδος

Στα συστήµατα αποµονωµένου κέρδους η επιφάνεια ηλιοσυλλογής δεν βρίσκεται σε επαφή µε τον χώρο που επιθυµούµε να θερµάνουµε. Μεταξύ αυτής της επιφάνειας και το χώρο διαβίωσης υπάρχει ένας µηχανισµός µετάδοσης της θερµότητας όπως για παράδειγµα ένας ανεµιστήρας.

Στα πραγµατικά παθητικά ηλιακά συστήµατα η µετάδοση της
θερµότητας γίνεται µε µη µηχανικά µέσα και βασίζεται κυρίως στην
άνωση , µεταγωγή και ακτινοβολία της θερµότητας. Παράδειγµα
αποµονωµένου κέρδους είναι το θερµοσιφωνικό πανέλο και το rock bed.

Απομονωμένο κέρδος