Pasivní využívání sluneční energie - Dům a slunce

Podstatou solárního konceptu domu je pasivní využívání sluneční energie - tedy vyhřívání obytných místností přímým slunečním zářením. Nízkoenergetický dům (NED) při zohlednění poznatků tepelného chování materiálů, jimi ohraničených prostorech a místním klimatu využívají ve zvýšené míře zisky ze sluneční energie.Díky tomu jejich spotřeba energie na vytápění je o 10 až 20% nižší než u standardních budovách.

Orientace

NED se hmotově i provozně otevírají k jihu.Větší plocha domu je na delší jižní fasádě, ke které jsou přiřazeny obytné místnosti. Při orientaci NED je nutné zohlednit místní podmínky, jako je svažitost terénu a jeho orientace. Nesmíme zapomenout na dostatečný odstup budovy od okolních stínících překážek, aby se nízké zimní slunce dostalo na jižní fasádu. Typickými znaky solárního domu jsou velké prosklení na delší jižní fasádě a malé okenní otvory na severní straně, poskytující jen nutné osvětlení vnitřních prostor. Okna orientovaná na západ a východ přinášejí v zimě málo energie a v létě způsobují přehřívání místností.

Vytváření teplotních zón

Při výstavbě NED se solární koncept zónování prostorů používá hlavně z důvodu orientace obytných místností na sluneční stranu, což má energetické i psychologicko-pohodové výhody. Obecně se místnosti v solárním domě orientují v závislosti na jejich náročnosti na teplo.

Severní (nárazníková) zóna - leží v ní vedlejší prostory s menší frekvencí využívání, jako např. koupelna, záchod, odkládací a technické prostory, garáže, chodby a schodiště, kde stačí i malá okna

Hlavní (obytná) zóna - tvoří ji často používané místnosti. Bývají umístěny na sluneční straně domu a jejich velkoplošná zasklení umožňují dostatečné prohřívání domu v chladném období roku

Jižní (akumulační) zóna - vytváří ji zimní zahrada přičleněna k obytné (střední) zóně

Akumulace tepla

Akumulace tepla - tedy shromažďování energie vzniká při dopadání slunečních paprsků na ozářené těleso z masivního materiálu. Krátkovlnné záření ze slunce se tak mění na dlouhovlnné, které se po určitém časovém posunu vyzařováním opět odevzdává do okolí. Akumulační hmoty se využívají především pro tepelný příspěvek v době jeho deficitu, tedy zejména v noci, během zimního a přechodného období. Vyvážený poměr tepelně-akumulačních schopností budovy a velmi dobrých tepelněizolačních parametrů obvodového pláště zároveň výrazně přispívá k vytvoření optimálního vnitřního klimatu. Akumulační schopnost budovymůže zejména ve spojení s pasivním využitím sluneční energie snížit nároky na vytápění a chlazení. Vyvážený poměr tepelně-akumulačních hmot a velmi dobrých tepelněizolačních vlastnností obvodového pláště zároveň výrazně přispívá k vytvoření optimálního vnitřního klimatu. Konstrukce stěny, podlahy a stropu by měly být vyhotoveny z materiálů s vysokou hustotou a specifickou tepelnou kapacitou jako beton, cihla, kámen a pod., Aby mohly sloužit jako akumulační hmoty.

Typy akumulace podle způsobu uskladnění energie

Primární akumulace - Sluneční záření dopadá přes okna nebo zimní zahrady na povrch stěn a podlah, ty se postupně ohřívají a následně tuto energii vyzařují do místnosti v podobě tepla. Primární akumulace je zhruba čtyřikrát účinnější než sekundární akumulace.

Sekundární akumulace - Tato metoda je trochu náročnější a vyžaduje i jistou technologii. Nejčastěji se děje ohřívání média (voda nebo vzduch) ve slunečních kolektorech. Z nich se ohřáté médium odvádí do záobníkov, kde se získané teplo uskladní. Nahromaděná tepelná energie se v čase potřeby dopravuje na místo využití (tj. do spotřebičů teplé vody nebo do topných těles)

Pasivní solární prvky

Jsou konstrukce využívající teplo slunce, ve kterých energetický transport mezi kolektorem, zásobníkem a samotným spotřebičem tepla je bez použití další mechanické energie. S jejich použitím třeba počítat už při samotném navrhování budovy.

Jsou dány orientací budovy.

Jsou závislé na koncepci domu, půdorysu (zónování), orientace budovy, tepelné izolace a konstrukce (akumulační hmota)

Nabízejí vedle získávání tepla další pobytové prostory (zimní zahrada) a vylepší akustickou ochranu.

Okna jsou nejdůležitějším prvkem pro ohřívání domu solární energií. Optimální velikost oken závisí na akumulačních schopností celého systému. Celková plocha oken by neměla přesáhnout 25% plochy vnějších stěn a zároveň by neměla překročit čtvrtinu příslušné podlahové plochy.Větší okna mají smysl pouze v kombinaci se zásobníky, které se tím nabíjejí přebytečným teplem. Zvláštní pozornost z tepelnětechnického hlediska vyžadují okna osazená do střešní roviny (vikýře a střešní okna).

Zimní zahrady- přínos zimní zahrady k tepelným ziskům NED závisí na způsobu jejího budoucího provozu. V případě snahy o vytvoření celoroční příjemného klimatu je nutné ve skleníku vytápět resp. značnou část tepla odvětrat pryč, čímž se jeho energetická bilance stává více méně neutrální. Dobrý nevytápěný sluneční kolektor ve formě zimní zahrady je obyvatelný, ale během 40% denních hodin v roce. Zimní zahrada se umísťuje většinou na východní nebo západní stranu fasády, čímž jižní fasáda zůstane volná pro okna a zároveň místnosti na severu, východě a západě mohou být zásobovány teplým vzduchem ze zimní zahrady.

Zvláštními zařízením na pasivní získávání tepla je trombého stěna a transparentní izolace.

Ochrana před přehřátím vnitřních prostor

Prvořadým cílem letní tepelné ochrany je zabránění vnitřnímu přehřátí prostorů. Stavebně-konstrukční prostředky na ochranu domu před přehřátím zajišťují příjemné vnitřní prostředí hlavně v letním období. Správným a dostatečně účinnými opatřeními se zároveň vyloučí potřeba instalace klimatizace.

Jak zabránit přehřívání domu v letním období:

Ochrana prosklených ploch před slunečním zářením - vnější žaluzie, okenice, rolety, dostatečný přesah střechy hlavně nad jižní fasádou, účinná tepelná izolace střešních rovin a přirozené stínidla budovy jako listnaté stromy nebo treláže s popínavým zeleným porostem