| Pasywne wykorzystanie energii słonecznej8 |
|
| 02.05.2007. | |||
W czasie konwersji fototermicznej energia promieniowania słonecznego jest przekazywana wskutek różnych procesów do ciała odbierającego ciepło. W heliopasywnych elementach obudowy budynku procesy te zachodzą w sposób naturalny zgodnie z zasadmi fizyki budowli, pozyskiwanie i przepływ ciepła są samoczynne.W elementach helioaktywnych, tj. urządzeniach instalacji słonecznych, przepływ ciepła jest wymuszony działaniem urządzeń mechanicznych: pomp w systemach cieczowych lub wentylatorów w systemach powietrznych.Jako fala elektromagnetyczna promieniowanie słoneczne podlega tym samym zjawiskom jak wszystkie fale elektromagnetyczne (odbiciu, załamaniu, pochłonięciu, polaryzacji, itd). Promieniowanie padając na dowolne ciało może być od niego odbite, pochłonięte w nim i/lub przepuszczone przez to ciało na zewnątrz. Udział każdego z tych procesów zależy od rodzaju ciała, własności jego powierzchni, drogi jaką przebywa promieniowanie w tym ciele, długości fali i kąta padania promieniowania. Promieniowanie słoneczne docierając do dowolnego elementu obudowy budynku pada na jego przegrody zewnętrzne, które mogą być nieprzezroczyste (ściany) lub przezroczyste (okna) i oddzielają wnętrze budynku od oddziaływania otoczenia. Promieniowanie słoneczne docierające do nieprzezroczystych ścian zewnętrznych ulega odbiciu od przegrody i pochłonięciu w jej warstwie zewnętrznej. Zjawisko absorpcji promieniowania polega na zamianie energii fal na inne rodzaje energii w wyniku oddziaływania z ośrodkiem lub ciałami, w których fala się rozchodzi lub które znajdują się na drodze rozchodzenia się fali.Przy rozważaniach dotyczących konwersji fototermicznej analizie poddawane są zjawiska, które prowadzą do zamiany energii promieniowania słonecznego na ciepło. W wyniku pochłonięcia promieniowania słonecznego w warstwie zewnętrznej przegrody wzrasta jej temperatura, część pozyskanego ciepła jest oddawana do otoczenia w postaci promieniowania cieplnego, część przenika przez przegrodę przede wszystkim wskutek przewodzenia.W przypadku, gdy promieniowanie dociera do granicy ośrodków przezroczystych o różnej gęstości (np. powietrze – szkło) ulega załamaniu i odbiciu. Fala odbita rozchodzi się w tym samym ośrodku, co fala padająca, natomiast fala załamana w drugim ośrodku. Kierunki rozchodzenia się fal są opisane prawem odbicia i załamania. W zależności od właściwości optycznych ośrodka przezroczystego i jego absorpcyjności natężenie promieniowania ulega odpowiedniemu zmniejszeniu (osłabieniu). Strumień energii promieniowania słonecznego docierającego do granicy ośrodków przezroczystych ma trzy składowe: promieniowania odbitego, pochłoniętego i promieniowania przepuszczanego. Istotny wpływ na transmisyjność promieniowania ośrodka przezroczystego, oprócz jego własności, ma kąt padania promieniowania, skład widmowy promieniowania, stan polaryzacji, a także stopień chropowatości powierzchni granicznych ośrodków przepuszczających promieniowanie.Promieniowanie słoneczne po przejściu przez przezroczystą przegrodę, tj. okno, dociera do ośrodka nieprzezroczystego, który stanowią wewnętrzne przegrody pomieszczenia i przedmioty w nim znajdujące się, ulega odbiciu i pochłonięciu. Energia promieniowania słonecznego, które zostało pochłonięte ulega zamianie na ciepło. Promieniowanie słoneczne, które zostało odbite może dotrzeć do innego ośrodka, gdzie zostanie pochłonięte i spowoduje jego ogrzanie się. Otrzymane ciepło w każdym z tych przypadków może być przekazywane dalej wskutek podstawowych mechanizmów wymiany ciepła t.j. poprzez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie.Procesy odbicia, pochłaniania i przepuszczania promieniowania słonecznego przez ciała przezroczyste, które prowadzą do pozyskania ciepła, a następnie mechanizmy wymiany pozyskanego ciepła w ośrodku nieprzezroczystym lub pomiędzy ośrodkami, takie jak przewodzenie, konwekcja i promieniowanie ciepła, stale zachodzą w elementach obudowy budynku i ich otoczeniu zewnętrznym i wewnętrznym. Przy czym wszystkie z występujących zjawisk mogą mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na konwersję i wykorzystanie energii promieniowania słonecznego. Mogą one bowiem wpływać zarówno na wielkość zysków jak i strat energii promieniowania słonecznego. Energia promieniowania słonecznego dociera do wnętrza budynku w sposób bezpośredni przez przezroczyste elementy obudowy i w sposób pośredni przez przegrody nieprzezroczyste. Oddziaływanie pośrednie dotyczy zarówno standardowych ścian zewnętrznych jak i specjalnie zaprojektowanych elementów tworzących rozwiązania pasywne obudowy (ściany kolektorowe, magazynujące itp.). Zgodnie z obowiązującymi obecnie w budownictwie standardami ściany zewnętrzne powinny być wykonane z materiałów o dużej izolacyjności cieplnej, które gwarantują znaczne zmniejszenie oddziaływania środowiska zewnętrznego, a więc także i promieniowania słonecznego na komfort cieplny. Decydujące bezpośrednie oddziaływanie promieniowania słonecznego dotyczy więc przezroczystych elementów obudowy: okien i innych przeszklonych elementów obudowy budynku. |
|||
| « poprzedni artykuł | następny artykuł » |
|---|