Sistemi solari passivi. Finestra. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'efficacia di qualsiasi sistema passivo dipende dal tipo di finestra. Il vetro o altri materiali trasparenti trasmettono onde corte e bloccano le onde lunghe della radiazione termica all'interno. Le finestre regolano il flusso di energia in due modi principali: in inverno forniscono calore alla casa consentendo all'energia solare di entrare nell'edificio, facendo sì che la temperatura dell'aria interna superi la temperatura esterna; In estate, aiutano a rinfrescare l'edificio riducendo la penetrazione solare attraverso un buon posizionamento delle finestre e un buon ombreggiamento, nonché l'uso della ventilazione per rinfrescare la casa.

Se utilizziamo il calore solare, è necessario assicurarsi che penetri nella stanza esattamente nel momento in cui è più utile. Di norma, in inverno, i raggi del sole dovrebbero entrare nella stanza tra le 9.00:15.00 e le XNUMX:XNUMX. È auspicabile che non ci siano praticamente ostacoli sul loro cammino. Quindi, gli alberi sul sito possono ombreggiare le stanze della casa. Questo deve essere preso in considerazione durante la costruzione. Puoi progettare una casa con finestre rivolte su qualsiasi lato. Allo stesso tempo, l’edificio avrà un basso consumo energetico. Durante la progettazione, la struttura dell'edificio, ovvero le pareti, il pavimento e il soffitto, è più importante della posizione delle partizioni interne. Se vuoi che la finestra sia rivolta a ovest, devi ombreggiarla correttamente e scegliere la dimensione appropriata.

Il vetro trasmette onde di radiazione solare nell'intervallo 0,4-2,5 micron. A causa dell'assorbimento della luce da parte di oggetti opachi situati all'interno e dell'ulteriore riemissione, la sua lunghezza d'onda aumenta fino a 11 µm. Il vetro è una barriera impenetrabile alle onde elettromagnetiche di questa lunghezza. La luce che entra nella stanza rimane intrappolata. La quantità di vetro che penetra la luce dipende dall'angolo di incidenza. L'angolo di incidenza ottimale è 90°. Se la luce del sole colpisce il vetro con un angolo di 30° o meno, la maggior parte della luce solare viene riflessa.

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Spettro di radiazione solare e trasferimento di calore

Per scegliere la vetratura giusta, è necessario comprendere la luce e il calore. Lo spettro della luce solare che colpisce la Terra è costituito da onde di diversa lunghezza. Vetri diversi trasmettono, assorbono e riflettono la radiazione solare in modi diversi. Ad esempio, ridurre l’abbagliamento (attraverso la riflessione o l’ombreggiamento) è vantaggioso sul posto di lavoro. Lasciando entrare la luce del giorno, puoi risparmiare l'energia necessaria per l'illuminazione artificiale. I raggi infrarossi sono considerati i più benefici per l'uomo, creando una sensazione di comfort. Determinando il tipo corretto di vetro, la radiazione infrarossa può essere trasmessa o riflessa.

Esistono tre opzioni per il trasferimento di calore attraverso il materiale della vetratura. Il primo è la conduttività termica: in questo caso il calore passa attraverso il vetro. Per sentire il calore basta toccare il vetro. La seconda forma di trasferimento del calore è l'irraggiamento: le onde elettromagnetiche trasferiscono il calore attraverso il vetro. Grazie a ciò, si ha la sensazione che la superficie della finestra irradi calore. Il terzo modo per spostare il calore è la convezione. La convezione sposta il calore attraverso il movimento dell'aria, in questo caso le correnti d'aria. Il movimento naturale dell'aria calda verso l'aria più fresca consente alla temperatura ambiente di aumentare o diminuire.

L'indice di resistenza termica (valore R) di un materiale utilizzato per la vetratura è determinato dal suo grado di conduttività termica, radiazione e convezione. Il valore complessivo dell'indice di resistenza termica della finestra è generalmente influenzato dalle infiltrazioni dei flussi d'aria. La quantità di calore che passa oltre i vetri è importante quanto il movimento del calore attraverso le finestre. La qualità della produzione e dell'installazione dell'intera finestra, compresa l'installazione del telaio, influisce sul grado di penetrazione dell'aria.

I progressi nella tecnologia delle finestre hanno avuto un impatto significativo sull’efficienza degli edifici negli anni ’70 e oggi svolgono un ruolo importante nei sistemi solari passivi. Ecco alcuni progressi nella tecnologia delle finestre:

• Doppi e tripli vetri (finestre con vetri) ad alto grado di isolamento termico.
• Vetro basso emissivo dotato di un rivestimento che lascia entrare il calore ma non lo fa uscire.
• L'utilizzo di argon (o altro gas inerte) per riempire lo spazio all'interno della vetrata, comporta un aumento del grado di isolamento termico rispetto alle vetrate riempite con aria normale.
• Tecnologie basate sull'utilizzo della transizione di fase, che consentono di modificare il grado di trasparenza del vetro utilizzando la tensione elettrica.

Principali tipi di vetro

I materiali utilizzati per i vetri includono: vetro, fibre acriliche, fibra di vetro, ecc. Sebbene materiali diversi abbiano applicazioni diverse, il più comune è l'uso del vetro. Diverse tipologie di vetro permettono al progettista di progettare una casa solare passiva che soddisfi tutte le esigenze del cliente. Il vetro a lastra singola è il più semplice di tutti i tipi di vetro ed è l'elemento fondamentale per vetrate di qualità superiore. Il vetro ordinario ha un'elevata trasparenza alla luce solare, ma uno scarso isolamento termico: il coefficiente di resistenza termica è di circa 1,0. Il normale vetro delle finestre può svolgere efficacemente il suo scopo se utilizzato in finestre a doppia anta o con doppi vetri, in edifici situati in climi caldi (a meno che non venga utilizzata anche l'aria condizionata), in alcuni tipi di collettori solari e nelle serre stagionali. Le strutture che utilizzano finestre a vetro singolo sono generalmente soggette a grandi sbalzi di temperatura, correnti d'aria, condensa e scarsa capacità di bloccare l'aria fredda dall'esterno.

Il design più comune utilizzato oggi nell'edilizia è il vetro con doppi vetri. Una finestra con doppi vetri è costituita da due vetri assemblati in un unico prodotto. Le singole lastre di vetro (vetro termico) sono unite in un'unica struttura da una fascia intermedia costituita da un materiale che assorbe l'umidità. Questo design è solitamente sigillato con silicone. Tra i vetri si forma uno spazio d'aria chiuso che contribuisce ad aumentare la resistenza termica, il cui coefficiente per una finestra con doppi vetri è di circa 1,8-2,1. La pratica ha dimostrato che la distanza migliore tra i vetri per lo spazio aereo è di 1-2 centimetri. Una maggiore distanza tra i vetri non aumenterà significativamente il coefficiente di resistenza termica.

Infatti, un ampio spazio d'aria può contribuire ad aumentare la convezione all'interno dell'unità di vetro e di conseguenza ad abbassare la temperatura. Certo, puoi aumentare la distanza tra i bicchieri a 10-12 centimetri senza creare un flusso convettivo, ma il prodotto risulterà molto ingombrante. La crescente domanda di efficienza energetica negli edifici ha portato le finestre con doppi vetri a diventare uno standard nell’edilizia. Con una buona trasparenza solare e un buon isolamento termico, queste finestre rappresentano un miglioramento significativo rispetto a una finestra convenzionale. Le finestre con doppi vetri vengono utilizzate nella produzione di finestre, porte, per la costruzione di tetti in vetro, solarium e in molti altri settori.

vetro di alta qualità

Il vetro di alta qualità ha un coefficiente di resistenza termica più elevato e una buona trasparenza solare. Aumentando le proprietà isolanti del vetro, è possibile migliorare allo stesso tempo il design dell'edificio. I locali che prima erano chiusi da pareti possono essere trasformati nelle cosiddette verande con illuminazione solare passiva (aperture di finestre sul tetto e sul soffitto). Le stanze buie saranno piene di luce naturale, calore solare e potranno anche offrire splendide viste dalla finestra. Con un aumento relativamente piccolo dei costi, è possibile migliorare l’efficienza energetica, fornire una maggiore resistenza all’umidità e protezione UV. E di conseguenza: una varietà di progetti di edifici. Oggi i consumatori hanno accesso a una grande varietà di vetro di alta qualità.

Quali sono i vantaggi di questo vetro? Il vetro a bassa emissività (bassa capacità di un materiale di trasmettere la radiazione infrarossa (termica)) aumenta l'efficienza energetica di una finestra con doppi vetri. Maggiore è l'emissività, maggiore è la quantità di calore trasmessa dal materiale. Al contrario, quanto più basso è questo coefficiente, tanto più calore viene riflesso dal materiale. I rivestimenti a bassa emissività riflettono o irradiano nuovamente la radiazione infrarossa nella stanza, aumentando così la temperatura. Una volta convertito nel coefficiente di resistenza, quest'ultimo sarà 2,6-3,2.

Per i climi più caldi, le finestre di un edificio possono essere modificate per trasferire il calore infrarosso all’ambiente esterno, mantenendo la temperatura all’interno della casa più fresca. Il vetro basso emissivo ha un elevato coefficiente di resistenza termica, protezione UV e resistenza all'umidità. Le finestre riempite di gas inerte hanno un coefficiente di resistenza termica più elevato, il suo indicatore aumenta di circa 1,0. L'aria all'interno della finestra isolante viene sostituita con un gas inerte con migliori proprietà isolanti. I gas più comunemente usati sono il krypton e l'argon.

tende per finestre

Oltre a svolgere funzioni decorative, le tende possono ridurre la perdita di calore durante i mesi freddi, oppure impedire l’innalzamento della temperatura durante i mesi più caldi. Una cornice, ad esempio, in compensato, impedirà il movimento dell'aria calda situata sotto il soffitto nello spazio tra la finestra e la tenda. Per ottenere il risultato desiderato, le tende dovrebbero essere più lunghe dell'altezza della finestra di almeno 30 cm, anche se è ottimale quando sono lunghe fino al pavimento.

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