Magazynowanie energii
ELE.10. Montaż i uruchamianie urządzeń i systemów energetyki odnawialnej – Technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej 311930
Budowa i zasady działania komina słonecznego
WIZUALIZACJA 3D
Spis treści
Wprowadzenie.Wprowadzenie.
Opis oraz budowa komina słonecznego.Opis oraz budowa komina słonecznego.
Zasada działania komina słonecznego.Zasada działania komina słonecznego.
1. Wprowadzenie
Obecnie ogólnoświatowe trendy nakierowane są na poszukiwanie nowych rozwiązań, które umożliwią komfortowe użytkowanie obiektów budowlanych w zgodzie ze środowiskiem naturalnym i zmniejszenie zużycia energii. Znaczną jej część wykorzystujemy do celów chłodzenia budynków i pomieszczeń. Wobec konieczności ograniczania tej ilości rośnie potrzeba wprowadzania alternatywnych i dodatkowych rozwiązań w tej dziedzinie. Problematykę wentylacji obiektów budowlanych, która nie generuje dodatkowych kosztów eksploatacyjnych, rozwiązuje na przykład zastosowanie komina słonecznego jako elementu pomocniczego systemu chłodzenia budynku.
Kominy słoneczne wykorzystują zjawisko konwekcji, czyli procesu przekazywania ciepła związanego z ruchem materii, wywołanego przez czynniki zewnętrzne, jak np. wiatr. Konstrukcja ta działa w oparciu o wentylację naturalną jako skuteczny sposób na pozbycie się ciepłego powietrza z wnętrza budynku. O jej efektywności decydują takie czynniki jak: wiatr, temperatura powietrza zewnętrznego i wewnętrznego oraz wielkość i rozmieszczenie otworów cyrkulacyjnych. Przepływ powietrza może się odbywać przez otwory umieszczone w ścianach i dachu, powodując wentylację wyporową. Wentylacja wyporowa, zwana także grawitacyjną, polega na wykorzystaniu efektu kominowego, czyli niewymuszonego przepływu ciepłych mas powietrza ku górze i „zasysania” chłodniejszego u dołu. Powietrze dostaje się do pomieszczenia przez nieszczelności lub nawiewniki okienne, wydostaje zaś przez kanały wentylacyjne.
Pomysł na wykorzystanie komina słonecznego jest prosty i tani w modernizacji. Nie generuje prawie żadnych dodatkowych kosztów w przypadku nowego budynku. Coraz większa liczba badań potwierdza zasadność stosowania tej konstrukcji w celu zwiększenia wymiany powietrza w pomieszczeniach z jednoczesnym nocnym wietrzeniem pomieszczeń w okresie letnim.
Dodatkowe pozytywne aspekty to na przykład zwiększenie bezpieczeństwa podczas pożaru budynku. Gdy gorące powietrze unosi się do góry – komin słoneczny wysysa dym z pomieszczeń. Mniej dymu to lepsza widoczność, niższe temperatury i mniejsza ilość tlenku węgla – dzięki temu mamy więcej czasu na bezpieczną ewakuację. Odpowiednio zaprojektowane kominy mogą tworzyć ciekawy element budynku, nadając mu równocześnie indywidualny charakter. W najprostszej formie komin słoneczny jest po prostu pomalowanym na czarno (w części wznoszącej się ponad dachem) zwykłym kominem.
Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści
2. Opis i budowa komina słonecznego
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DUsAmQRB6
Opis oraz budowa komina słonecznego
[Poniżej znajduje się podłużny panel z napisem: Pokaż modele. Poniżej od panelu: ekran startowy wizualizacji – czarne pole z informacją: Kliknij, aby pokazać modele.
Po kliknięciu pojawia się plansza z pierwszym modelem. Poniżej znajduje się podłużny panel z napisem: Pokaż modele. Poniżej od panelu: ekran startowy wizualizacji - czarne pole z informacją: Kliknij, aby pokazać modele. Po kliknięciu pojawia się plansza z pierwszym modelem.)
Model możemy dowolnie obracać, przybliżać, oddalać za pomocą myszki. Na poszczególnych częściach urządzenia widoczne są przyciski. Przyciski znajdują się również w lewym górnym rogu planszy. Oprócz numerów od 1 do 7, tożsamych z tymi na planszy, widoczne są dwie ikony – od lewej: Okrągły przycisk z przekreślonym znakiem kamery: zresetuj kamerę, obok okrągły przycisk ze znaczkiem plej: Zatrzymaj kamerę.
Komin słoneczny z gruntowym wymiennikiem ciepła.
Nagranie dźwiękowe tożsame z treścią zamieszczoną poniżej.
Konstrukcja przedstawionego komina jest elementem elewacji budynku wykonanym z bloczków betonowych.
Kształt i wygląd poszczególnych elementów jest typowo architektoniczny, mający swoje uzasadnienie w elementach wizualnych elewacji budynku, jednak został zaprojektowany zgodnie z funkcją i przeznaczeniem komina słonecznego.
Oprócz układu komina zastosowano gruntowy wymiennik ciepła ziemia‑powietrze.
Efekt działania przedstawionej konstrukcji komina może być wykorzystywany do wentylacji domu lub biura, do wymuszania przepływu przez wymiennik ciepła zainstalowany w gruncie lub do wentylacji tylko wybranej części budynku, np. kuchni. Grafika przedstawia typ komina, który charakteryzuje się prostokątną bryłą i czterema równoległymi ścianami o równych wymiarach. Jest to szyb, który tworzą trzy poziomy zróżnicowanych pod względem wymiarów ścian zewnętrznych brył.
Przestrzeń dolna
Nagranie dźwiękowe tożsame z treścią zamieszczoną poniżej.
Pierwsza przestrzeń konstrukcji tworzącej szyb wentylacyjny. Przestrzeń dolna jest niezabudowana z dwóch stron, dzięki czemu powietrze może swobodnie wpływać w ciąg kominowy. Grafika przedstawia miejsce w dole szybu, gdzie przestrzeń jest otwarta od strony frontowej i bocznej, strzałkami zaznaczono kierunek wlotu powietrza.
Przestrzeń centralna
Nagranie dźwiękowe tożsame z treścią zamieszczoną poniżej.
Przestrzeń centralna zbudowana jest z dwóch murowanych ścian. Dwie pozostałe ściany pełni szyba oraz kratka wentylacyjna. Grafika przedstawia bryłę centralną ,środkową komina. Od frontu widoczna jest ściana, którą tworzy tafla szkła.
Przestrzeń szczytowa
Nagranie dźwiękowe tożsame z treścią zamieszczoną poniżej.
Przestrzeń szczytowa zabudowana jest z trzech stron. Dwie ze ścian tworzy szyba. Grafika przedstawia najwyższą część komina . Jest to bryła najwęższa, której dwie ściany są szklane.
Wysokość komina
Nagranie dźwiękowe tożsame z treścią zamieszczoną poniżej.
Ze względu na swoją funkcję komin musi wznosić się powyżej poziomu dachu oraz musi być zbudowany na południowej ścianie budynku.
W układzie komina wentylacyjnego zastosowano dodatkowo obrotowe nasady kominowe w celu wspomagania ciągu komina przez wytworzenie podciśnienia. Dodatkowa ich funkcja to ochrona przed opadami atmosferycznymi oraz zapobieganie ciągowi wstecznemu. Wysokość komina słonecznego ma wpływ na wydajność całego układu oraz efektywność jego pracy. Wyższy komin wymusza większą prędkość przepływającego powietrza za sprawą większej różnicy ciśnień. Grafika przedstawia ścianę szczytową komina wznoszącą się ponad dach. Widoczne są umiejscowione na końcu przewodu wentylacyjnego komina obrotowe nasady kominowe. Mają one kształt cylindryczny.
Przeszklenie
Nagranie dźwiękowe tożsame z treścią zamieszczoną poniżej.
Zdolność do absorbowania ciepła zwiększamy w naszym przypadku poprzez zamontowanie od strony słońca przeszklenia. Alternatywą dla szkła jest użycie materiału dobrze pochłaniającego promieniowanie słoneczne. Ilość powierzchni materiału pochłaniającego ciepło ma większe znaczenie dla wydajności komina niż zwiększanie powierzchni jego przekroju. Szybsze ogrzewanie się powietrza wewnątrz będzie powodować zwiększenie jego przepływu. Grafika przedstawia elementy szklane z których zbudowane są ścianki bryły środkowej komina.
Gruntowy wymiennik ciepła
Nagranie dźwiękowe tożsame z treścią zamieszczoną poniżej.
Gruntowy wymiennik ciepła ziemia‑powietrze zbudowany jest na zasadzie rury poprowadzonej pod powierzchnią gruntu, z wlotem na zewnątrz i wylotem wewnątrz budynku. Stosowany jest on w celu zwiększenia efektu chłodzenia. Od strony zewnętrznych elementów wlotowych powietrza do jego poboru można sadzić drzewa, aby np. latem powietrze było pobierane z obszaru zacienionego. Grafika prezentuje okrągły otwór w płycie dolnej komina, jest to pokrywa rury wymiennika .
Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści
3. Zasada działania komina słonecznego
Komin słoneczny został zaprojektowany i zastosowany jako element pomocniczy systemu chłodzenia budynku. W naszym układzie powietrze zasysane jest przez gruntowy wymiennik ciepła, aby zapewnić pasywne chłodzenie domu. W ciągu dnia energia słoneczna ogrzewa komin i znajdujące się wewnątrz powietrze. Podciśnienie między wlotem i wylotem z komina wymusza przepływ powietrza i chłodzenie budynku, co powoduje zwiększenie tak zwanego „efektu kominowego”.
Ciepłe powietrze, które dostaje się do pomieszczenia w ciągu dnia, zostaje wymienione również na chłodniejsze w porze nocnej za sprawą wtłoczenia chłodniejszego powietrza zewnętrznego. Przyczynia się to także do zmniejszenia ciepła skumulowanego w elementach konstrukcyjnych obiektu. Skumulowany w betonowych przegrodach chłód ulega wypromieniowaniu w ciągu dnia.
Zasada działania komina słonecznego
Ilustracja przedstawia podstawowy schemat działania komina słonecznego. Widoczny jest prostokątny kanał wentylacyjny komina. Jest to miejsce przepływu powietrza. W części dolnej kanału oznaczono wpływ powietrza wewnętrznego a w części górnej wpływ powietrza zewnętrznego. Jedna ze ścian jest szklana a druga zawiera masę termiczną.
Gdy na dworze jest zimno, przy alternatywnej konstrukcji komin można zamknąć, aby z powrotem skierować pobrane ciepło do wewnątrz i zatrzymać je w budynku w celu ogrzania.
W gorące, bezwietrzne dni taki komin zapewni wentylację, której inaczej nie dałoby się osiągnąć bez urządzeń mechanicznych i wykorzystania dodatkowej energii elektrycznej.
Zasada chłodzenia budynku przy użyciu gruntowego wymiennika ciepła oraz komina słonecznego. Ilustracja przedstawia schemat ukazujący zasadę chłodzenia budynku. W części górnej rysunku znajduje się budynek mieszkalny. Przy ścianie bocznej znajduje się zintegrowany z fasadą budynku komin. Temperaturę naziemną określono na plus trzydzieści pięć stopni Celsjusza. Strefę pod budynkiem określono na plus dwanaście stopni Celsjusza. W gruncie znajduje się instalacja wymiennika ciepła.