Прямое использование солнечной энергии

Пассивная солнечная энергия
Влияние солнечного тепла всегда побуждало людей проектировать дома, использовать строительные материалы и выбирать место для дома так, чтобы можно было максимально использовать влияние нагревания и охлаждения. Такие архитектурные принципы использовались уже во времена первых человеческих поселений, примеры можно увидеть в деревнях и старых частях города. Например, на северной стене старых деревенских построек количество окон минимально или они отсутствуют там вовсе. На северную сторону постройки никогда не устанавливали входную дверь, наружная стена кладовки, как правило, была северной, и т.д.

Когда на здание падает солнечный свет, то, соответственно свойствам материала, солнечное излучение отражается, передается или поглощается. Создаваемое солнцем тепло приводит к движению воздуха.

Отражение от здания зависит от цвета стен:
белые стены больше всего отражают тепло. Так, например, стены традиционных построек в Южной Европе имеют белый цвет, чтобы уменьшить возникающий летом из-за солнечного излучения перегрев; темная окраска отражает тепла меньше, а поглощает больше. Для того чтобы поймать больше тепла, в Северной Европе дома традиционно красят в темный цвет.

Тепло перемещается из более теплой части дома в более холодную посредством следующих процессов:
кондукция1 через наружную стену здания на внутреннюю стену; конвекция2 путем движения воздуха из более теплой в более холодную часть здания или через открытые окна или двери. Традиционные архитектурные формы способствуют перемещению тепловых потоков или ограничивают их, изменяя один или несколько этих процессов.

Применение пассивной солнечной энергии в доме
Применение пассивной солнечной энергии в доме зависит от местоположения дома и проекта.
Наилучшего результата можно достичь в случае, если в ходе проектирования или строительства продумано максимальное использование солнечной энергии зимой и предотвращение перегрева летом.

Естественная вентиляция
• Путем естественной вентиляции возможно понизить температуру в здании, используя такие методы, как движение воздуха, разница температур или «эффект трубы».
• Горячий сухой воздух можно охлаждать и увлажнять с помощью нескольких небольших фонтанов, установленных на некотором расстоянии друг от друга.
• Жилые помещения можно спланировать в южной или западной части здания, чтобы максимально использовать малое количество солнечного излучения в зимнее время.
• Правильное расположение дверей и окон не препятствует естественной вентиляции между более теплыми и более холодными частями дома.

Солнечное тепло
• Поглощаемые южными стенами солнечные лучи позволяют теплу посредством конструкции передаваться через внутренние стены здания.
• Передача света через окно позволяет инфракрасным лучам нагревать воздух в комнате посредством конвекции. Если оконное стекло изнутри покрыть соответствующим отражающим слоем, то инфракрасные лучи отражаются обратно в помещение, не позволяя ему остыть.
• Добавление пассивных строительных элементов позволяет отражать или гасить солнечное излучение для избежания перегрева из-за интенсивного солнечного излучения в летние месяцы.
• Для сохранения тепла можно заменить имеющиеся окна на окна с вентиляционными отверстиями или с покрытыми отражающим слоем стеклами.
Окна с вентиляционным отверстием
• Между стеклами двойного окна с вентиляционным отверстием можно установить горизонтальные жалюзи (т.н. венецианскую штору). С одной стороны полосы выкрашены в черный цвет, с другой стороны в белый, что позволяет теплу проникать внутрь или отражаться. На внутренней и наружной стороне окна есть отверстия, через которые теплый воздух проникает в помещение или выходит оттуда.
• Если на южную наружную стену дома установить стеклянную панель, то получится стена Тромба черная или темная стена, на пару сантиметров отстоящая от внешней стены здания так, чтобы между ними возникла воздушная прослойка. Воздух циркулирует естественным путем по принципу тепловых потоков.
Как окна с вентиляционными отверстиями, так и стена Тромба идеальны для использования в солнечные зимние дни.