معایب انرژی خورشیدی غیرفعال: محدودیت‌ها و راه‌حل‌های عملی

چرا مضرات انرژی خورشیدی غیرفعال در پروژه های واقعی مهم است؟

انرژی خورشیدی غیرفعال می تواند تقاضای گرمایش را با استفاده از جهت گیری ساختمان، شیشه، جرم حرارتی و سایه به جای تجهیزات فعال کاهش دهد. نقطه ضعف این است که عملکرد به شدت به تصمیمات طراحی وابسته است که پس از ساخت "تنظیم" آنها دشوار است. یک اشتباه کوچک - شیشه های بیش از حد رو به جنوب، عایق کاری ناکافی در شب، یا سایه ضعیف - می تواند پس انداز زمستانی را با ناراحتی تابستان، اتلاف حرارت بیشتر و تعمیرات پرهزینه عوض کند.

هدف این راهنما سازنده است: شناسایی رایج‌ترین معایب انرژی خورشیدی غیرفعال، نشان دادن جایی که آنها بوجود می‌آیند، و تشریح اقدامات عملی که این مفهوم را زنده نگه می‌دارد.

محدودیت های مکان، آب و هوا و جهت گیری می تواند مزیت را از بین ببرد

انرژی خورشیدی غیرفعال، پلاگین و بازی نیست. به یک پنجره خورشیدی مطلوب و یک فرم ساختمانی نیاز دارد که بتواند از آن استفاده کند. هنگامی که این پیش نیازها از دست رفته باشند، رویکرد "منفعل" می تواند سودهای کوچک یا حتی جریمه های خالص را به همراه داشته باشد.

سایه شهری و دسترسی ضعیف خورشیدی

ساختمان‌های مجاور، درختان، تپه‌ها و زمین‌های باریک می‌توانند جلوی آفتاب زمستانی را بگیرند – فصلی که سودهای غیرفعال بیشترین اهمیت را دارند. اگر نمای جنوبی در ساعات اوج زمستان سایه داشته باشد، بهره‌های غیرفعال به شدت کاهش می‌یابد، اما پروژه همچنان ممکن است هزینه و خطر اتلاف گرما ناشی از لعاب اضافی را به همراه داشته باشد.

عدم تطابق آب و هوا: زمستان های ابری یا تابستان های گرم

• در آب و هوای زمستانی همیشه ابری، افزایش گرمای خورشیدی کمتر قابل اعتماد است، بنابراین راحتی بیشتر به عایق کاری و گرمایش مکانیکی کارآمد بستگی دارد تا منطقه لعاب.
• در آب و هوای تحت سلطه خنک‌کننده، بهره‌های اضافی خورشیدی بارهای خنک‌کننده را افزایش می‌دهند، مگر اینکه سایه‌زنی و لعاب کم بهره خورشیدی با دقت اجرا شوند.

مفهوم عملی: استراتژی خورشیدی غیرفعال زمانی بهترین کار را انجام می دهد که تیم طراحی بتواند دسترسی خورشیدی زمستانی را تأیید کند و بسته شیشه/سایه را با تعادل گرمایش در مقابل سرمایش محلی تراز کند. بدون آن، نقطه ضعف ساختاری می شود و با تغییرات جزئی قابل رفع نیست.

خطر گرمای بیش از حد یکی از معایب اصلی انرژی خورشیدی غیرفعال است

یک حالت رایج خرابی، گرم شدن بیش از حد در فصول شانه (بهار و پاییز) یا روزهای آفتابی زمستان است. دمای داخل ساختمان حتی زمانی که دمای بیرونی ملایم است، می تواند افزایش یابد، به خصوص در خانه هایی که به خوبی عایق بندی شده اند و در معرض نور خورشید زیاد هستند.

چرا گرمای بیش از حد اتفاق می افتد

• لعاب بیش از حد با بهره خورشیدی بالا رو به مسیر خورشید بدون سایه بیرونی کافی.
• توده حرارتی ناکافی برای جذب پیک ها و آزادسازی آهسته گرما.
• مسیرهای تهویه طبیعی محدود (بدون باد متقابل، پنجره‌های کوچک قابل اجرا، یا محدودیت‌های ایمنی/صدایی که پنجره‌ها را بسته نگه می‌دارد).

چه چیزی "بد" در میدان به نظر می رسد

در اتاق‌هایی که در معرض نور خورشید قرار دارند، افزایش دما در اتاق‌ها غیرعادی نیست 28 تا 32 درجه سانتی گراد (82 تا 90 درجه فارنهایت) در روزهای صاف در صورت ناکافی بودن سایه، حتی زمانی که بقیه ساختمان به خوبی کار می کند، محدوده را در نظر بگیرید. هزینه فقط ناراحتی نیست: سرنشینان اغلب با استفاده از خنک کننده مکانیکی یا فن های قابل حمل پاسخ می دهند که باعث کاهش صرفه جویی مورد انتظار می شود.

کاهش با طراحی انجام می‌شود: سایه‌اندازی بیرونی برای زوایای آفتاب تابستانی، لعاب‌های خورشیدی کنترل‌شده در صورت نیاز، جرم حرارتی کافی، و استراتژی‌های تهویه شبانه. اگر این موارد حذف شوند، گرمای بیش از حد به یکی از گرانترین معایب تبدیل می شود که بعداً اصلاح می شود.

از دست دادن گرما در شب می تواند بیشتر از دستاوردهای خورشیدی در روز باشد

انرژی خورشیدی غیرفعال اغلب به شیشه های اضافی برای جمع آوری نور خورشید متکی است. نقطه ضعف این است که پنجره ها معمولاً عایق بدتری نسبت به دیوارهای مات هستند، بنابراین همان لعاب هایی که در روز کمک می کنند می توانند گرما را به سرعت در شب از دست بدهند.

لعاب در مقابل عایق دیوار (مقایسه اصولی)

حتی پنجره‌های با کارایی بالا معمولاً دارای مقادیر U هستند که چندین برابر (بدتر) از یک مجموعه دیواری با عایق کاری خوب است. این تفاوت به صورت بادهای سرد، ناراحتی تابشی در نزدیکی شیشه و افزایش زمان گرمایش پس از غروب خورشید ظاهر می شود.

جریمه راحتی شب نزدیک شیشه

ممکن است سرنشینان در نزدیکی مناطق شیشه ای بزرگ به دلیل دمای سطح داخلی سردتر احساس سرما کنند. اگر چیدمان مبلمان باید در فصل زمستان از مناطق پنجره اجتناب کند، سطح قابل استفاده کف به طور موثر کوچک می شود - یک ضرر اغلب نادیده گرفته شده انرژی خورشیدی غیرفعال در اتاق های نشیمن و فضاهای باز.

کاهش تلفات بر کاهش تلفات و در عین حال حفظ سود تمرکز دارد: مشخصات پنجره بهتر، آب بندی دقیق هوا، قاب های عایق، و (در صورت لزوم) سایه های عایق قابل اجرا. نتیجه‌گیری کلیدی این است که خورشید غیرفعال به ندرت «گرمای رایگان» است مگر اینکه تلفات شبانه به صراحت مدیریت شود.

عوارض جانبی نور روز: تابش خیره کننده، محو شدن، و معاوضه حریم خصوصی

انرژی خورشیدی غیرفعال اغلب نور روز را افزایش می دهد. نقطه ضعف این است که نور روز به طور خودکار نور "خوب" نیست: می تواند تابش خیره کننده، روشنایی ناهموار و رفتار سرنشینان (بستن پرده ها) ایجاد کند که مجموعه خورشیدی را شکست می دهد.

تابش خیره کننده و قابلیت استفاده از صفحه نمایش

• شیشه های رو به جنوب و غرب می توانند تضادهای قوی ایجاد کنند که راحتی و بهره وری را در فضاهای کار از خانه کاهش می دهد.
• سرنشینان معمولاً با پایین آوردن پرده‌ها در ساعات اوج مصرف پاسخ می‌دهند و افزایش گرمای خورشیدی را دقیقاً زمانی که طراحی در نظر گرفته شده است، کاهش می‌دهد.

محو شدن مواد و سایش داخلی

قرار گرفتن بیشتر در معرض نور خورشید می‌تواند محو شدن منسوجات، کف‌پوش‌ها و روکش‌ها را تسریع کند، به‌ویژه در مناطق «پچ آفتاب». این یک ضرر هزینه مالکیت است که می تواند صاحبان خانه هایی را که برای صرفه جویی در انرژی بودجه اختصاص داده اند، اما نه برای چرخه های قبلی تعویض داخلی، شگفت زده کند.

تاکتیک‌های کاهش عبارتند از: برنامه‌ریزی چیدمان آگاه از تابش نور، لعاب‌های انتخابی با کنترل خورشیدی، سایه‌اندازی بیرونی به جای پرده‌های ثابت، و انتخاب پایان مناسب برای قرار گرفتن در معرض بالاتر UV.

محدودیت‌های مقاوم‌سازی: بسیاری از ساختمان‌ها نمی‌توانند از انرژی خورشیدی غیرفعال به خوبی استفاده کنند

استفاده از انرژی خورشیدی غیرفعال در ساخت و سازهای جدید ساده ترین است. در ساختمان‌های موجود، معایب به‌عنوان محدودیت‌های ساختاری ظاهر می‌شوند: جهت‌گیری ثابت است، پلان‌های طبقات ممکن است از قرار دادن جرم حرارتی پشتیبانی نکنند، و قوانین منطقه‌بندی یا نما می‌توانند تغییرات پنجره را محدود کنند.

مسدود کننده های متداول مقاوم سازی

• مناطق اصلی زندگی در سمت رو به خورشید نیستند. تنظیم مجدد اتاق ها می تواند پرهزینه و مخرب باشد.
• افزودن یا بزرگ‌کردن پنجره‌ها می‌تواند کار سازه‌ای، الزامات مجوز، و چالش‌های آب‌بندی هوای پاکت را آغاز کند.
• افزودنی‌های سایه‌انداز بیرونی ممکن است با قوانین محله، دستورالعمل‌های تاریخی، یا عقب‌نشینی‌های خط ملک در تضاد باشد.

برداشت سازنده: در سناریوهای مقاوم سازی، "انرژی خورشیدی منفعل" اغلب به عنوان یک بسته هدفمند بهترین عملکرد را دارد (پنجره انتخابی تهویه سایه بان هوابندی را ارتقا می دهد) به جای یک جهت گیری مجدد معماری کامل که ساختمان قادر به پشتیبانی آن نیست.

ریسک های هزینه و عملکرد ناشی از حساسیت طراحی است

یکی دیگر از معایب انرژی غیرفعال خورشیدی حساسیت به خطاهای کوچک طراحی است. برخلاف دیگ بخار یا پمپ حرارتی که پس از نصب قابل اندازه گیری و تنظیم هستند، سیستم های غیرفعال در معماری تعبیه شده اند. اگر نسبت های لعاب، هندسه سایه یا جرم حرارتی اشتباه باشد، تعمیر آنها می تواند گران باشد.

درس اصلی مدیریت ریسک است: انرژی خورشیدی غیرفعال زمانی مقرون به صرفه است که در مراحل اولیه مدل‌سازی شود، در اسناد ساخت‌وساز به تفصیل باشد و در حین نصب تأیید شود (هندسه سایه‌زنی، هوابندی، و مشخصات لعاب). بدون آن سختگیری، احتمال تحقق معایب بیشتر از مزایای وعده داده شده است.

یک چک لیست عملی برای کاهش معایب قبل از اینکه متعهد شوید

از بررسی های زیر استفاده کنید تا تصمیم بگیرید که آیا انرژی خورشیدی غیرفعال مناسب است یا خیر، و برای کاهش رایج ترین معایب زودهنگام - زمانی که راه حل ها ارزان ترین هستند.

چک های پیش طراحی

1. تأیید دسترسی خورشیدی زمستانی به نمای اولیه خورشیدی در ساعات اوج نور روز. اگر سایه زدن اجتناب ناپذیر است، عایق بودن و هوابندی را بر لعاب اضافی اولویت دهید.
2. استراتژی لعاب را با واقعیت آب و هوا همراستا کنید: نیازهای تحت سلطه گرمایش به انرژی خورشیدی. سرمایش غالباً به سایه و کنترل خورشیدی نیاز دارد.
3. مسیرهای تهویه را که با رفتار سرنشینان کار می کنند (صدا، امنیت، دود آتش سوزی، آلرژی) شناسایی کنید. وقتی پنجره ها بسته می مانند، استراتژی های غیرفعال شکست می خورند.

چک طراحی و تحویل

1. سایه‌های بیرونی را برای زوایای آفتاب تابستان اندازه‌گیری کنید و آن را در نقشه‌های بخش - نه فقط رندرها - تأیید کنید.
2. لعاب را بر اساس جهت (نه یک نوع پنجره در همه جا) مشخص کنید تا افزایش، تابش خیره کننده و اتلاف حرارت را متعادل کنید.
3. با هوابندی غیرقابل مذاکره برخورد کنید. نشتی کنترل نشده هم راحتی و هم عملکرد غیرفعال مورد انتظار را تضعیف می کند.

اگر می خواهید یک قانون تصمیم گیری واحد داشته باشید: انرژی خورشیدی غیرفعال زمانی آسیب پذیرتر است که دیر اضافه شود . هنگامی که در مراحل اولیه با لعاب، سایه، جرم و هوابندی مناسب با آب و هوا ادغام شود، معایب آن به جای تعریف پروژه قابل کنترل می شود.