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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Passive Solarsysteme. Fenster. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Die Wirksamkeit eines passiven Systems hängt von der Art des Fensters ab. Glas oder andere transparente Materialien übertragen kurze Wellen und blockieren langwellige Wärmestrahlung in Innenräumen. Fenster regulieren den Energiefluss im Wesentlichen auf zwei Arten: Im Winter versorgen sie das Haus mit Wärme, indem sie Sonnenenergie in das Gebäude zulassen, wodurch die Innenlufttemperatur die Außentemperatur übersteigt. Im Sommer tragen sie zur Kühlung des Gebäudes bei, indem sie die Sonneneinstrahlung durch eine gute Fensterplatzierung und Beschattung sowie den Einsatz von Belüftung zur Kühlung des Hauses reduzieren.
Wenn wir Solarwärme nutzen, muss sichergestellt werden, dass diese genau dann in den Raum gelangt, wenn sie am sinnvollsten ist. Im Winter sollten die Sonnenstrahlen in der Regel zwischen 9.00 und 15.00 Uhr in den Raum gelangen. Es ist wünschenswert, dass ihnen praktisch keine Hindernisse im Weg stehen. So können Bäume auf dem Grundstück die Räume des Hauses beschatten. Dies muss beim Bau berücksichtigt werden. Sie können ein Haus mit Fenstern zu jeder Seite planen. Gleichzeitig wird das Gebäude einen geringen Energieverbrauch haben. Bei der Planung ist der Rahmen des Gebäudes, also Wände, Boden und Decke, wichtiger als die Lage der inneren Trennwände. Wenn Sie möchten, dass das Fenster nach Westen zeigt, müssen Sie es richtig beschatten und die passende Größe wählen. Glas überträgt Sonnenstrahlungswellen im Bereich von 0,4 bis 2,5 Mikrometern. Durch die Absorption des Lichts durch undurchsichtige Gegenstände in Innenräumen und die weitere Wiederemission erhöht sich seine Wellenlänge auf 11 µm. Glas ist eine undurchdringliche Barriere für elektromagnetische Wellen dieser Länge. Licht, das in den Raum eindringt, wird eingefangen. Die Menge an Licht, die Glas durchdringt, hängt vom Einfallswinkel ab. Der optimale Einfallswinkel beträgt 90°°. Wenn Sonnenlicht in einem Winkel von 30 auf Glas trifft° oder weniger, der größte Teil des Sonnenlichts wird reflektiert.
Sonnenstrahlungsspektrum und Wärmeübertragung Um die richtige Verglasung auszuwählen, müssen Sie ein Verständnis für Licht und Wärme haben. Das Spektrum des auf die Erde treffenden Sonnenlichts besteht aus Wellen unterschiedlicher Länge. Verschiedene Gläser übertragen, absorbieren und reflektieren die Sonnenstrahlung auf unterschiedliche Weise. Beispielsweise ist die Reduzierung der Blendung (durch Reflexion oder Verschattung) am Arbeitsplatz von Vorteil. Indem Sie Tageslicht hereinlassen, können Sie den Energiebedarf für künstliche Beleuchtung einsparen. Infrarotstrahlen gelten als die wohltuendsten für den Menschen und erzeugen ein Gefühl der Behaglichkeit. Durch die Bestimmung der richtigen Glasart kann Infrarotstrahlung durchgelassen oder reflektiert werden. Für die Wärmeübertragung durch das Verglasungsmaterial gibt es drei Möglichkeiten. Die erste ist die Wärmeleitfähigkeit: In diesem Fall geht die Wärme durch das Glas. Um die Wärme zu spüren, berühren Sie einfach das Glas. Die zweite Form der Wärmeübertragung ist Strahlung: Elektromagnetische Wellen übertragen Wärme durch Glas. Dadurch entsteht das Gefühl, dass die Oberfläche des Fensters Wärme abstrahlt. Die dritte Möglichkeit, Wärme zu transportieren, ist Konvektion. Konvektion transportiert Wärme durch die Bewegung von Luft, in diesem Fall Luftströme. Durch die natürliche Bewegung warmer Luft hin zu kühlerer Luft steigt oder sinkt die Raumtemperatur. Der Wärmewiderstandsindex (R-Wert) eines zur Verglasung verwendeten Materials wird durch seinen Grad an Wärmeleitfähigkeit, Strahlung und Konvektion bestimmt. Der Gesamtwert des Wärmewiderstandsindex des Fensters wird im Allgemeinen durch das Eindringen von Luft beeinflusst. Ebenso wichtig wie die Wärmebewegung durch die Fenster ist die Wärmemenge, die an der Verglasung vorbeiströmt. Die Qualität der Herstellung und Montage des gesamten Fensters, einschließlich der Montage des Rahmens, beeinflusst den Grad der Luftdurchdringung. Fortschritte in der Fenstertechnologie wirkten sich in den 70er Jahren erheblich auf die Gebäudeeffizienz aus und spielen heute eine wichtige Rolle in passiven Solarsystemen. Hier sind einige Fortschritte in der Fenstertechnologie:
Hauptglasarten Zu den für die Verglasung verwendeten Materialien gehören: Glas, Acrylfasern, Glasfaser usw. Obwohl verschiedene Materialien unterschiedliche Anwendungen haben, wird am häufigsten Glas verwendet. Verschiedene Glasarten ermöglichen es dem Planer, ein Passivsolarhaus zu entwerfen, das alle Anforderungen des Kunden erfüllt. Einscheibenglas ist die einfachste aller Glasarten und der Grundstein für hochwertigere Verglasungen. Gewöhnliches Glas hat eine hohe Transparenz für Sonnenlicht, aber eine schlechte Wärmedämmung – der Wärmewiderstandskoeffizient beträgt etwa 1,0. Normales Fensterglas kann seinen Zweck effektiv erfüllen, wenn es in doppelt hängenden oder doppelt verglasten Fenstern, in Gebäuden in warmen Klimazonen (sofern nicht auch eine Klimaanlage verwendet wird), in einigen Arten von Solarkollektoren und in saisonalen Gewächshäusern verwendet wird. Gebäude, die einfach verglaste Fenster verwenden, sind typischerweise großen Temperaturschwankungen, Zugluft, Kondensation und schlechter Fähigkeit, kalte Luft von außen zu blockieren, ausgesetzt. Das im Bauwesen heute am häufigsten verwendete Design ist Doppelglas. Bei einem doppelt verglasten Fenster handelt es sich um zwei zu einem Produkt zusammengefügte Gläser. Einzelne Glasscheiben (Thermoglas) werden durch einen Zwischenstreifen aus feuchtigkeitsabsorbierendem Material zu einem Ganzen verbunden. Diese Ausführung wird üblicherweise mit Silikon abgedichtet. Zwischen den Gläsern entsteht ein geschlossener Luftraum, der zur Erhöhung des Wärmewiderstands beiträgt, dessen Koeffizient für ein doppelt verglastes Fenster etwa 1,8 bis 2,1 beträgt. Die Praxis hat gezeigt, dass der beste Abstand zwischen den Gläsern für den Luftraum 1-2 Zentimeter beträgt. Ein größerer Abstand zwischen den Gläsern erhöht den Wärmewiderstandskoeffizienten nicht wesentlich. Tatsächlich kann ein großer Luftraum dazu beitragen, die Konvektion innerhalb der Glaseinheit zu erhöhen und dadurch die Temperatur zu senken. Natürlich können Sie den Abstand zwischen den Gläsern auf 10-12 Zentimeter vergrößern, ohne dass eine Konvektionsströmung entsteht, aber dann wird das Produkt sehr sperrig. Die gestiegene Nachfrage nach Energieeffizienz in Gebäuden hat dazu geführt, dass doppelt verglaste Fenster zum Standard im Bauwesen geworden sind. Mit guter Sonnentransparenz und guter Wärmedämmung stellen diese Fenster eine deutliche Verbesserung gegenüber einem herkömmlichen Fenster dar. Doppelverglaste Fenster werden bei der Herstellung von Fenstern, Türen, beim Bau von Glasdächern, Solarien und in vielen anderen Bereichen eingesetzt. hochwertiges Glas Hochwertiges Glas hat einen höheren Wärmewiderstandskoeffizienten und eine gute Sonnentransparenz. Durch die Erhöhung der Isoliereigenschaften von Glas kann gleichzeitig das Design des Gebäudes verbessert werden. Bisher durch Wände umschlossene Räumlichkeiten können in sogenannte Sonnenräume mit passiver Solarbeleuchtung (Fensteröffnungen im Dach und in der Decke) umgewandelt werden. Dunkle Räume werden mit natürlichem Licht und Sonnenwärme gefüllt und können auch wunderbare Ausblicke aus dem Fenster bieten. Bei relativ geringem Kostenanstieg ist es möglich, die Energieeffizienz zu verbessern, eine höhere Feuchtigkeitsbeständigkeit und einen besseren UV-Schutz zu bieten. Und als Ergebnis - eine Vielfalt an Gebäudedesigns. Verbraucher haben heute Zugang zu einer großen Auswahl an hochwertigem Glas. Was sind die Vorteile eines solchen Glases? Glas mit niedrigem Emissionsgrad (geringe Fähigkeit eines Materials, Infrarot-(Wärme-)Strahlung durchzulassen) erhöht die Energieeffizienz eines Doppelglasfensters. Je höher der Emissionsgrad, desto mehr Wärme überträgt das Material. Umgekehrt gilt: Je niedriger dieser Koeffizient ist, desto mehr Wärme wird vom Material reflektiert. Beschichtungen mit niedrigem Emissionsgrad reflektieren oder strahlen Infrarotstrahlung zurück in den Raum und erhöhen dadurch die Temperatur. Umgerechnet auf den Widerstandskoeffizienten beträgt dieser 2,6-3,2. Für wärmere Klimazonen können die Fenster eines Gebäudes so modifiziert werden, dass sie Infrarotwärme zurück an die Außenumgebung übertragen und so die Temperatur im Inneren des Hauses kühler halten. Glas mit niedrigem Emissionsgrad hat einen hohen Wärmewiderstandskoeffizienten, UV-Schutz und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Mit Inertgas gefüllte Fenster haben einen höheren Wärmewiderstandskoeffizienten, sein Indikator erhöht sich um etwa 1,0. Die Luft im Isolierfenster wird durch ein Inertgas mit besseren Isoliereigenschaften ersetzt. Die am häufigsten verwendeten Gase sind Krypton und Argon. Fenstervorhänge Zusätzlich zu ihrer dekorativen Funktion können Vorhänge in den kalten Monaten den Wärmeverlust reduzieren oder in den wärmeren Monaten einen Temperaturanstieg verhindern. Ein Gesims, beispielsweise aus Sperrholz, verhindert, dass warme Luft unter der Decke in den Raum zwischen Fenster und Vorhang gelangt. Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, sollten Vorhänge mindestens 30 cm länger als die Fensterhöhe sein, am optimalsten ist es jedoch, wenn sie bodenlang sind.
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