Passzív szoláris épülettervezés

1. Szoláris épületek tervezési elvei

2. Passzív szoláris rendszerek

3. Az épületben lejátszódó folyamatok

4. Passzív szoláris épület szerkezeti elemei

5. Direkt rendszerek

        5.1 Lakótér

        5.2 Üvegház, naptér

        5.3 Átrium

3. Az épületben lejátszódó folyamatok

A passzív rendszerekben a következők folyamatok mennek végbe:

            1. a sugárzás egy része átjut valamilyen transzparens rétegen

            2. elnyelődik egy opaque felületen

            3. vezetéssel bejut egy opaque szerkezetbe (külső és belső határolószerkezet)

            4. azon át vagy abból vissza a fűtendő térbe kerül és/vagy

            5. az elnyelő felületről levegő közvetítésével, szabadáramlás révén a fűtendő térbe vagy valamilyen hőtároló szerkezetbe jut

Az épületben lejátszódó folyamatok szabályozására passzív szoláris módszerek esetén kevés lehetőség van, ezért a passzív rendszerek gondos méretezést igényelnek. A napenergia ilyen módon történő hasznosítása elsősorban az őszi, tavaszi időszakokban, fűtésrásegítésre alkalmazható.

4. Passzív szoláris épület szerkezeti elemei

Minden rendszernek tartalmaznia kell a következő elemeket:

            - transzparens szerkezet

            - hőelnyelő szerkezet

            - hőtároló szerkezet

            - hővédő, hőcsillapító szerkezet

Transzparens szerkezet

Lehet az elnyelő felületre közvetlenül ráhelyezett transzparens szigetelés, a tömör fal elhelyezett üvegezés, közte annyi hellyel, amely egy mobil hőszigetelés-árnyékolás működéséhez kell, vagy egy egész lakótér is.

Hőelnyelő szerkezet

Általában üvegszerkezet mögötti sötét felület. Lényege az üvegházhatás.

Hőtároló szerkezet

A napfénymentes időszakok illetve a kellemetlen túlmelegedés időszakosságának kiegyensúlyozására, mely mérsékelt  klímánkon fontos eszköz, hogy gépi hűtés és fűtés nélkül az év nagy százalékában lakhatóak legyenek épületeink. Mivel a hőnyereségeket az őszi és tavaszi időszakokra méretezzük, gondoskodnunk kell a nyári hővédelemről. Ez történhet árnyékolással és/vagy szellőztetéssel.

A hőtároló rendszerek hatására a hirtelen felmelegedések és lehűlések késleltetve, csillapítva érkeznek a ház lakóihoz, így a nap energiáját hasznosítva mindig komfortosan érezhetik magukat. Hőkésleltetés alatt azt a jelenséget értjük, hogy a külső hőmérsékletváltozás a belső felületek hőtároló kapacitásának hatására csak bizonyos idő elteltével képes a belső léghőmérséklet megváltoztatására. Jól hasznosítható nappali terek esetén, nyári időszakban az éjszaka lehűlt falak a helyiségben mérsékelni képesek a nappali felmelegedést.

Hőtárolásra vagy hőcsillapításra az épület belső felületei, szerkezetei vehetők figyelembe. A hőtároló kapacitás függ a szerkezet anyagától. Például azonos térfogatú gázbeton vagy könnyű tégla, tömör tégla vagy fa, illetve beton szerkezet 1:2,3:3,4 arányban képes a hő tárolására.

A hőtároló szerkezet kialakítható a helyiségek burkolatában (falak, padlószerkezetek), illetve az épületbe integrált hőtároló tartályokban (kőágy, vízágy). Amennyiben ezeket a szerkezeteket hőszigetelő burkolatokkal (szőnyegpadló, hőszigetelő tapéta, stb.) látjuk el, azok tömege hőtárolásra nem hasznosítható.

A passzív rendszerek családján belül két változatot, a direkt és az indirekt rendszereket szokás megkülönböztetni, aszerint, hogy az energia begyűjtése, tárolása és célba juttatása térben elválik-e.

5. Direkt rendszerek

A direkt rendszer előnye, hogy egyszerű és olcsó, mivel csak építészeti tervezést igényel, a lehetséges energiamegtakarítás emellett a fűtési költségek 10-15%-a. Hátránya, hogy a napsugárzás miatti hőmérséklet-ingadozást  egy direkt endszer nem tudja kellőképpen csillapítani, így akár 10 ºC nagyságrendű ingadozás is várható. Nyári időszakban a hőterhelést csak szellőztetéssel elvezetni nem lehet, így szükségessé válhat nagyobb költségű külső árnyékolók tervezése és beépítése. További probléma, hogy a nagy felületű üvegszerkezetek a téli időszakban túl sok hőt engednek ki az épületből.

                                                                      1. direkt rendszer működési elve

          5.2 Üvegház, naptér

A passzív szoláris rendszerek építészetileg is hangsúlyos eleme az épületbe integrált vagy az épülethez csatlakozó üvegház (naptér). A téli hőnyereség következtében és megfelelő nyári hővédelem mellett az üvegházak évente 5-6000 órában a lakótér értékes bővületeként használhatók. Energetikai hatása, funkcionális és esztétikai értékei mellett az üvegház véd a külső zaj- és porterhelés ellen is.                                       

                                                                         2. épületbe integrált naptér

                                                               (Mile-ház, Bucsa, építész: Kuba Gellért)

Általánosságban naptér alatt értjük azokat a helyiségeket (üvegezett verandák, télikertek), melyek a következő kritériumoknak tesznek eleget:

            - üvegezett külső felülettel rendelkezik

            - az épület egy fűtött lakóteréhez kapcsolódik

            - az épületből megközelíthető

            - nincs mesterséges fűtése (esetleg temperált)

A beérkező energia a naptérben hővé alakul át, ahol a falszerkezetben és a padlószerkezetben tárolható. A hő a naptérből szabályozottan jut be a belső terekbe (vezetéssel vagy természetes légmozgással), illetve kiengedhető a szabadba. Az üvegházhoz csatlakozó helyiségek természetes megvilágítást és szellőztetést (gyakorta kizárólag) az üvegházon keresztül kapnak. Ezért alapszabály, hogy az üvegházra csak összeférhető rendeltetésű, azonos kezelésben lévő helyiségeket nyissunk, mivel akusztikai, szagterjedési szempontból össze is kapcsolja a rányitott helyiségeket.

Őszi és tavaszi időszakokban a fűtött terekkel közvetlenül összenyitható. A naptér és a fűtött tér közötti hőmérséklet-különbség függvényében a légáram csappantyúkon keresztül, az igényeknek megfelelően szabályozható. Télen a hideg, nyáron a meleg miatt az üvegházak csak időszakosan használhatók.

Üvegház tervezése során ügyelni kell az épület egészébe történő építészeti beillesztés kérdésére. A napenergia passzív hasznosításának hatékonyságát növeli, ha a télikertet a déli, délnyugati homlokzatra tájoljuk úgy, hogy hátsó falával minimum 25%-ban letakarja a főépület homlokzatát. Amennyiben a napteret az év nagyobb hányadában kívánjuk használni, hőszigetelő üvegezés alkalmazása ajánlott.

Ha a napteret télen temperáljuk, a külső és belső hőmérsékletkülönbség, illetve a nagy lehűlő felületek miatt a belső oldalon párakicsapódás várható, amire a szerkezetek kiválasztásánál ügyelni kell.

A nyári túlmelegedés ellen feltétlenül árnyékolással és szellőztetéssel is védekezni kell. Az elégséges szellőztetéshez alsó bevezető és felső kivezető nyílásokról kell gondoskodni. A bevezető nyílások a keresztmetszet 1%-ában, a kivezető nyílások 5,5%-ban irányozhatók elő.

          5.3 Átrium