Passieve principes voor overdracht zonnewarmte

Passieve principes voor de overdracht van zonnewarmte
Persoonlijk thermisch comfort is een functie van persoonlijke gezondheidsfactoren (medische, psychologische, sociologische en situationele), omgevingsluchttemperatuur, gemiddelde stralingswarmte, luchtbeweging (windkoeling, turbulentie) en relatieve vochtigheid (die van invloed is op de menselijke verdampingskoeling). Warmteoverdracht in gebouwen vindt plaats via convectie, geleiding en warmtestraling door dak, muren, vloer en ramen.

Dit artikel is geschreven door Ista nederland. Ista verzorgt het energiebeheer en neemt dit aspect uit handen van onder andere VVE beheerders. Ista is gespecialiseerd en in een aantal landen marktleider op dit gebied. Bezoek de website van Ista voor meer informatie.

Convectieve warmteoverdracht
De convectieve warmteoverdracht kan nuttig of schadelijk zijn. Ongecontroleerde luchtinfiltratie door slechte weersinvloeden/afstripping of tochtdichtheid kan tot 40% van het warmteverlies in de winter veroorzaken; strategische plaatsing van bedienbare ramen of ventilatieopeningen kan echter de convectie, de dwarsventilatie en de koeling in de zomer verbeteren wanneer de buitenlucht een comfortabele temperatuur en relatieve vochtigheid heeft. Gefilterde energierecuperatieventilatiesystemen kunnen nuttig zijn om ongewenste vochtigheid, stof, pollen en micro-organismen in ongefilterde ventilatielucht te elimineren.

Natuurlijke convectie die stijgende warme lucht en dalende koelere lucht veroorzaakt, kan leiden tot een ongelijke gelaagdheid van de warmte. Dit kan leiden tot oncomfortabele temperatuurschommelingen in de bovenste en onderste geconditioneerde ruimte, kan dienen als een methode om warme lucht te ontluchten of kan worden ontworpen als een natuurlijke convectieluchtstroomkring voor passieve zonnewarmteverdeling en temperatuurcompensatie. Natuurlijke menselijke afkoeling door transpiratie en verdamping kan worden vergemakkelijkt door natuurlijke of geforceerde convectieve luchtbeweging door ventilatoren, maar plafondventilatoren kunnen de gelaagde isolerende luchtlagen aan de bovenzijde van een ruimte verstoren en de warmteoverdracht van een warme zolder of door nabijgelegen ramen versnellen. Bovendien remt een hoge relatieve luchtvochtigheid de verdampingskoeling door de mens.

Stralingswarmteoverdracht
De belangrijkste bron van warmteoverdracht is stralingsenergie en de primaire bron is de zon. Zonnestraling komt voornamelijk door het dak en de ramen (maar ook door muren). Thermische straling verplaatst zich van een warmer oppervlak naar een koeler oppervlak. Daken ontvangen het grootste deel van de zonnestraling die aan een huis wordt geleverd. Een koel dak, of een groendak naast een stralingsbarrière kan helpen voorkomen dat uw zolder warmer wordt dan de piektemperatuur van de buitenlucht in de zomer (zie albedo, absorptievermogen, emissiviteit en reflectiviteit).

Dit artikel is geschreven door Ista nederland. Ista verzorgt het energiebeheer en neemt dit aspect uit handen van onder andere VVE beheerders. Ista is gespecialiseerd en in een aantal landen marktleider op dit gebied. Bezoek de website van Ista voor meer informatie.

Ramen zijn een kant-en-klare en voorspelbare plaats voor warmtestraling. Energie uit straling kan zich overdag naar een raam verplaatsen en ’s nachts uit hetzelfde raam. Straling maakt gebruik van fotonen om elektromagnetische golven door een vacuüm of een doorschijnend medium te sturen. Zonnewarmte kan zelfs op koude, heldere dagen een aanzienlijke winst opleveren. Zonnewarmte door ramen kan worden verminderd door geïsoleerde beglazing, zonwering en oriëntatie. Ramen zijn bijzonder moeilijk te isoleren in vergelijking met dak en muren. Ook de convectieve warmteoverdracht door en rond raambekledingen tast de isolatie-eigenschappen aan. Bij zonwering van ramen is de buitenzonwering effectiever in het verminderen van de warmteontwikkeling dan de binnenste raambekleding.

De westerse en oosterse zon kunnen voor warmte en verlichting zorgen, maar zijn in de zomer kwetsbaar voor oververhitting, zo niet in de schaduw. De lage middagzon daarentegen laat in de winter gemakkelijk licht en warmte toe, maar kan in de zomer gemakkelijk worden overschaduwd met de juiste lengte overhangen of schuine louvres en in de zomer met bladeren van bomen die in de herfst hun bladeren afwerpen. De hoeveelheid ontvangen stralingswarmte is gerelateerd aan de locatie, de breedtegraad, de hoogte, de bewolking en de seizoensgebonden / uurlijkse invalshoek (zie Zonnetraject en Lambert’s cosinuswet).

Een ander passief zonne-ontwerpprincipe is dat thermische energie in bepaalde bouwmaterialen kan worden opgeslagen en weer vrijkomt wanneer de warmteontwikkeling afneemt om de dagelijkse temperatuurschommelingen (dag/nacht) te stabiliseren. De complexe interactie van thermodynamische principes kan voor nieuwe ontwerpers contra-intuïtief zijn. Nauwkeurige computermodellering kan dure constructie-experimenten helpen vermijden.

Dit artikel is geschreven door Ista nederland. Ista verzorgt het energiebeheer en neemt dit aspect uit handen van onder andere VVE beheerders. Ista is gespecialiseerd en in een aantal landen marktleider op dit gebied. Bezoek de website van Ista voor meer informatie.

Efficiëntie van verwarmings-, ventilatie- en koelsystemen
In de loop der tijd zijn tal van passieve architecturale strategieën ontwikkeld. Voorbeelden van dergelijke strategieën zijn onder andere de indeling van ruimtes of de grootte en oriëntatie van ramen in een gebouw, en de oriëntatie van gevels en straten of de verhouding tussen bouwhoogten en straatbreedtes voor de stedenbouwkundige planning.

Een belangrijk en kosteneffectief element van een efficiënt verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsysteem (HVAC-systeem) is een goed geïsoleerd gebouw. Een efficiënter gebouw vereist minder warmteopwekkende of -afvoerende kracht, maar heeft mogelijk meer ventilatiecapaciteit nodig om vervuilde binnenlucht af te voeren.

Er worden aanzienlijke hoeveelheden energie uit gebouwen gespoeld in de water-, lucht- en compoststromen. De technologieën voor energierecycling op locatie kunnen op een effectieve manier energie terugwinnen uit warm water en muffe lucht en deze energie overbrengen naar binnenkomend vers koud water of verse lucht. Voor het terugwinnen van energie voor ander gebruik dan tuinieren uit compost dat gebouwen verlaat, is een gecentraliseerde anaerobe di