Dostępność promieniowania słonecznego padającego na zewnętrzną obudowę budynku

Część 11

Istotną rolę w kształtowaniu zapotrzebowania na energię budynku pełni oddziaływanie energii promieniowania słonecznego i ważne jest odpowiednie projektowanie bryły budynku w celu zwiększenia lub zmniejszenia dostępności energii promieniowania słonecznego. Na rysunku 5.1a-h przedstawiono rozkład w czasie doby natężenia promieniowania półsferycznego (wartości natężenia są zmienne co godzinę) docierającego do powierzchni zewnętrznych obudowy: pionowych i pochylonych względem poziomu (pod kątem 45), zwróconych w czterech podstawowych kierunkach (stronach) świata.
Uzyskane wyniki potwierdzają spostrzeżenia odnośnie ... napromieniowywania różnie usytuowanych powierzchni i pokrótce są przedstawione poniżej. Szczególna uwaga ze względu na napromieniowanie słoneczne powinna być zwrócona na południową fasadę budynku, co jest w pewnym sensie oczywiste, ale także na zachodnią, co praktycznie jest już mniej znane. Powierzchnie pionowe obudowy budynku są najlepiej napromieniowywane w lecie od strony zachodniej, natomiast w pozostałych porach roku, a szczególnie w zimie od strony południowej.

W zależności od zorientowania danej powierzchni obudowy budynku maksimum rozkładu natężenia promieniowania słonecznego przesuwa się na odpowiednią porę dnia, kiedy to dana powierzchnia „widzi” bezpośrednio Słońce, a więc dla pomieszczeń wschodnich największe napromieniowanie występuje przed południem, dla zachodnich po południu. Charakterystyczny jest rozkład natężenia promieniowania w lecie dla powierzchni północnych, do których promieniowanie słoneczne dociera bezpośrednio w godzinach rannych i popołudniowych (Słońce wschodzi i zachodzi przed linią wschód – zachód). Poziom natężenia promieniowania słonecznego jest szczególnie wysoki w godzinach południowych, co powoduje charakterystyczny gwałtowny wzrost natężenia promieniowania docierającego do pionowej powierzchni północnej, gdy ponownie w ciągu dnia zaczyna „widzieć” Słońce (na rys. 5.1 pik natężenia w lecie około godziny 18-tej).

Gwałtowne zmiany w rozkładzie natężenia promieniowania, występujące także na pionowej powierzchni wschodniej i zachodniej, są wynikiem nagłej zmiany dostępności promieniowania bezpośredniego i promieniowania dyfuzyjnego okołosłonecznego w poszczególnych porach dnia.

Zmniejszenie pochylenia przegród względem poziomu powoduje, że zmiany natężenia promieniowania przebiegają względnie łagodnie, promieniowanie słoneczne dociera bowiem w sposób bardziej równomierny w ciągu dnia, powierzchnie o małych pochyleniach „dłużej widzą” Słońce w porównaniu z analogicznie zorientowanymi powierzchniami o dużych pochyleniach, a szczególnie pionowymi. Zmniejszenie pochylenia przegród obudowy budynku zwiększa okres dostępności promieniowania słonecznego dla wszystkich orientacji, zarówno latem jak i zimą.

Zalecenia odnośnie kształtowania obudowy budynku ze względu na napromieniowywanie promieniowaniem słonecznym zostały przedstawione już w rozdziale 2. Można tu tylko jeszcze raz podkreślić, że ze względu na duże napromieniowanie latem zachodniej części budynku należy zwrócić szczególną uwagę na jej kształt, strukturę i zastosowane materiały. Konieczne jest uwzględnienie stosowania elementów zacieniających. Fasada południowa ma dobre warunki do pozyskiwania energii promieniowania słonecznego zimą i powinna zawierać elementy helioaktywne i heliopasywne, w tym okresie powinna być otwarta na oddziaływanie promieniowania słonecznego.

Natomiast latem, choć dla przegród pionowych południowych przez kilka miesięcy napromieniowanie promieniowaniem słonecznym jest mniejsze niż dla przegród pionowych zachodnich, to południowa fasada budynku powinna być także zaopatrzona w elementy zacieniające. Zmniejszenie pochylenia powierzchni obudowy - połaci dachu, zwiększa ich napromieniowanie, powodując przegrzewanie pomieszczeń.