Bierne sposoby wykorzystania energii słonecznej cz. 3

Energię słoneczną pozyskujemy przez okna. Dlatego ważne jest ich rozmieszczenie na elewacjach. Zyski ciepła zależą bowiem nie tylko od wielkości okien i współczynnika przepuszczania promieniowania słonecznego, ale przede wszystkim od usytuowania okien względem stron świata. Zgodnie z normą PN-B-02025 całkowite promieniowanie w sezonie grzewczym wynosi 350 [kWh/m2] dla orientacji południowej, 220 i 235 [kWh/m2] odpowiednio dla zachodniej i wschodniej oraz tylko 145 [kWh/m2] dla północnej orientacji okien. Wynika z tego jasno, że najwięcej okien powinno być na elewacji południowej, a na północnej może ich w ogóle nie być, gdyż przynoszą tam tylko straty energii. Okna na wschodniej i zachodniej elewacji nie wnoszą do bilansu energetycznego ani specjalnych zysków, ani też strat. Dlatego ich wielkość powinna dobrana ze względu na zapewnienie odpowiednich warunków doświetlenia pomieszczeń lub innych względów architektonicznych.

Porównując 2 domy o jednakowych wymiarach i powierzchni przeszklenia, z których pierwszy ma okna rozmieszczone równomiernie na wszystkich elewacjach, a drugi ma większość okien na elewacji południowej przy ich braku na elewacji północnej możemy zaoszczędzić ok. 5% energii potrzebnej do ogrzania domu. Jednak, wbrew pozorom nie możemy przeszklić całej ściany nawet tej najlepiej nasłonecznionej. Zimą straty ciepła nie pokryłyby potencjalnych zysków. Okna powinny być umieszczone jak najwyżej, aby jak najwięcej promieniowania słonecznego docierało do przeciwległej ściany. Nie powinny też sięgać do samej podłogi – promienie będą padać na posadzkę, część z nich odbije się na zewnątrz, a nagrzana posadzka w pobliżu okna, które ma znacznie gorsze parametry niż mur, zwiększy straty ciepła. Większa powierzchnia szyb zwiększy nam tylko straty. Ważne są również proporcje okien. Okna pionowe zapewniają lepsze doświetlenie niż poziome o tej samej powierzchni. Niskie okna powodują też nagrzewanie się głównie posadzki a nie ścian, co jak wcześniej stwierdzono nie jest korzystne. Jeśli już mowa o oknach, to w pośrednim systemie warto zastosować tzw. ciepłe okna, czyli o podwyższonych właściwościach termicznych. Możemy wstawić okna których ramy wykonane są z wielokomorowych profili lub docieplone specjalną wkładką termiczną. Każde z tych rozwiązań poprawi nam współczynnik U całego okna.

Natomiast należy szczegółowo przeanalizować wybór przeszklenia. Ponieważ dzisiejsze technologie produkcji powodują, że wraz ze obniżaniem współczynnika U maleje także przepuszczalność promieniowania słonecznego szyby. Każda kolejna warstwa szkła lub specjalnej powłoki powoduje dodatkowe odbicia i załamania światła. Obniżenie współczynnika przepuszczalności promieniowania ograniczy nam ilość biernie pozyskanej energii słonecznej. Dla przykładu standardowe, najczęściej stosowane dzisiaj przeszklenie thermofloat, czyli zespół dwóch szyb pokrytych powłokami niskoemisyjnymi i wypełniony argonem charakteryzuje się U=1,1-1,3 [W/m2K] i współczynnikiem przepuszczalności 0,72. Natomiast dla trzech szyb pokrytych spektralnie selektywnymi powłokami wartość U=0,55 [W/m2K], lecz przepuszczalność promieniowania maleje do 0,48. W tej chwili najsensowniejszym rozwiązaniem wydaje się stosowanie potrójnego przeszklenia thermofloat (trzy szyby z powłokami niskoemisyjnymi, wypełnieni argonem lub ksenonem) dla  których U=0,63 [W/m2K] , a współczynnikiem przepuszczalności promieniowania wynosi 0,62. Zmniejszenie współczynnika U dla całego okna z 1,8 [W/m2K] do 1,2 [W/m2K] pozwoli zaoszczędzić ok. 10% energii potrzebnej do ogrzania domu. Zamiast zwykłych szklanych szyb możemy zastosować także płyty izolacji transparentnej mające lepszy współczynnik przenikania ciepła niż okna z niskoemisyjnymi szybami zespolonymi, który w zależności od grubości płyty może wynosić nawet U=0,5-0,7 [W/m2K]. Możemy więc wykorzystać je do doświetlania na podobnej zasadzie jak luksfery (a właściwie pustaki szklane). Nie możemy przez nie wyglądać, lecz dobrze przepuszczają światło dając ciekawe efekty optyczne. Montując je na dachu lub na elewacji zamiast typowych okien znacznie obniżymy straty cieplne.

Część 1  |  Część 2  |  Część 3  |  Część 4