Jūsu mājokļa logi, sienas un grīdas var būt ierīkoti tā, lai ziemā veicinātu saules enerģijas uzkrāšanos un tās izdalīšanos siltuma veidā, bet vasarā savukārt novērstu pārmērīgu telpu sasilšanu. Šāda racionālā projektēšana tiek dēvēta par pasīvo saules enerģijas jeb klimatisko dizainu. Atšķirībā no aktīvām saules enerģijas sistēmām, pasīvajās sistēmās nav nepieciešams nekāds mehāniskais vai elektriskais aprīkojums (sūkņi, ventilatori) saules siltuma pārvietošanai.

Atšķirība starp pasīvo saules enerģijas mājokli un parasto celtni vispirms ir saules tipa mājas dizaina īpatnībās. Galvenais energoefektīvā mājokļa veidošanas princips - maksimālā vietējā klimata īpatnību izmantošana. Pasīvās mājas sasildīšana ar saules siltumu var būt gan absolūtā (neparedzot citus siltumapgādes veidus), gan daļējā (kas papildina citus apkurināšanas veidus).

Pasīvās projektēšanas paņēmienus lietderīgāk izmantot, māju būvējot no „nulles". Taču arī jau esošās celtnes var tikt daļēji pielāgotas saules siltuma pasīvai uzkrāšanai.

Aplūkosim, kā darbojas pasīvais saules enerģijas dizains. Saskaņā ar fizikas fundamentālo likumu, siltums no siltākā materiāla tiek nodots aukstākam, līdz starp tiem vairs nav atšķirības temperatūras ziņā. Pasīvais saules enerģijas dizains šo nosacījumu realizē ar šādu siltuma virzības un uzkrāšanas mehānismu palīdzību:

Siltuma pārvade

Siltuma pārvades gaitā siltums virzās cauri ķermeņiem, no molekulas uz molekulu. Ķermenim sasilstot, molekulas, kas atrodas tuvāk siltuma avotam, uzsāk intensīvu vibrāciju. Šī vibrācija tiek nodota arī blakus molekulām, kā rezultātā rodas siltuma pārvade. Tieši šādā veidā tiek īstenota siltuma nodošana no karstā kafijas tasītē ievietotās karotes kātiņa to satverošajiem pirkstiem.

Konvekcija

Konvekcija ir siltuma pārvade šķidrumos, gāzēs vai beramajās vidēs vielas strūklās Konvekcijas rezultātā vieglāka un siltāka vide pārvietojas augšup, tai pašā laikā vēsāka un blīvāka vide nolaižas lejup. Piemēram, silts gaiss vienmēr atrodas augšā, tādēļ, ka tas ir vieglāks par auksto. Tāpēc siltais gaiss parasti uzkrājas ēkas augšējos stāvos, bet pagrabtelpas paliek aukstas. Dažos pasīvo saules enerģijas tipa mājokļos konvekciju izmanto siltuma nodošanai no ēkas dienvidu puses iekštelpās.

Radiācija (izstarošana)

Izstarojamais siltums tiek pārraidīts gaisa vidē no siltākiem priekšmetiem uz aukstākiem. Izšķir divus pasīvā saules enerģijas dizainam svarīgākos radiācijas tipus: saules un infrasarkano izstarojumu. Atkarībā no apstarojamā priekšmeta īpatnībām, radiācija var tikt absorbēta, atspoguļota vai caurlaista.
Necaurlaidīgie priekšmeti absorbē 40-95% saules radiācijas atkarībā no krāsas - tumšās krāsas parasti uzsūc vairāk siltuma kā gaišās. Tāpēc saules enerģijas absorbenta virsma visbiežāk ir nokrāsota tumša. Gaišie materiāli atspoguļo 80-98% saules enerģijas.

Iekštelpās radiācija rodas situācijās, kad siltākas virsmas izstaro siltumu, ko saņem vēsākas virsmas. Piemēram, cilvēka ķermenis spēj izstarot infrasarkano siltumu vēsākām virsmām (sienām, logiem, griestiem u.c.), turklāt tas bieži vien izraisa diskomforta sajūtu.

Stikls spēj caurlaist 80-91% saules radiācijas, taču absorbē un atspoguļo vien 10-20%. Cauri stiklam izgājusī radiācija tiek absorbēta virsmās, kas vēlāk to izstaro infrasarkanās radiācijas veidā. Turklāt stikls, kas spēj caurlaist saules radiāciju, infrasarkano izstarojumu ārpusē vairs neizlaiž, to absorbējot un nododot atpakaļ iekštelpās. Tādējādi stikls pilda savdabīgo lamatu funkciju, notverot ēkā nokļuvušo siltumu.

Siltumietilpība

Siltumietilpība apzīmē materiālu spēju uzkrāt siltumu. Materiāli, kas spēj siltumu saglabāt, tiek dēvēti par termālo masu. Jo lielāks ir materiāla termālās enerģijas apjoms, jo vairāk siltuma tas saglabā, temperatūrai palielinoties par vienu grādu. Par termālās enerģijas avotu pasīvā saules tipa mājokļos bieži izmanto tādus materiālus, kā betons, akmens, ķieģelis un flīzes. Laba siltumietilpība raksturīga arī ūdenim.

Pieci pasīvās mājas dizaina elementi

Absolūti pasīvās saules enerģijas mājas projektēšanai ir nepieciešams 5 dizaina elementu savienojums, no kuriem katrs pilda noteiktu funkciju.

Gaismas aila (Kolektors)
Liels stikls (logs), caur kuru gaisma nokļūst ēkā. Gaismas ailai jāatrodas 30 grādu leņķī pret sauli, tā nedrīkst būt aizēnota ar citām būvēm vai kokiem laikā no plkst. 9 no rīta līdz 3 pēcpusdienā, katru dienu apkures sezonas laikā. 

Absorbents
Cieta tumša absorbējošā elementa virsma. Tvertnei ar ūdeni vai mūra/betona sienas, grīdas un starpsienas virsmai jāatrodas saules gaismas ceļā.

Siltuma masa
Materiāls, kas siltuma starojumu pārveido siltumā un to uzkrāj. Gan absorbents, gan siltuma masa ir analoģisko priekšmetu un konstrukciju sastāvdaļas. Atšķirība starp tiem ir tāda, ka absorbents attiecas uz virsmas īpašībām, turpretī siltuma masa ir materiāls, kas atrodas zem tā virsmas.

Sadale
Veids, kā notiek saules siltuma izkliedēšana no siltumu uzkrājošiem elementiem uz citām mājas daļām. Absolūti pasīvā tipa dizainā siltuma izkliedēšana telpā notiek ar siltuma pārvades, konvekcijas un radiācijas (izstarojuma) starpniecību. Atsevišķos gadījumos kā papildus līdzekļi var tikt izmantoti ventilatori un gaisa aizvadītāji.

Kontrole
Nolūkā izvairīties no pārkāršanas karstajos vasaras mēnešos, logu ailas tiek aizsargātas ar jumta izciļņiem. Kā vēl dažus elementus, kas regulē uzsilšanas pakāpi, var minēt elektroniskās sensoru ierīces (piemēram, diferenciālo termostatu, kas pārraida signālus ventilatora ieslēgšanai), ventilatori un gaisa ventiļi siltuma plūsmas vadīšanai, žalūzijas ar zemas emisijas virsmu, kā arī nojumes.

Logi pasīvās saules siltumapgādes mājoklī

Logi, kas ir viens no būtiskākajiem pasīvās saules enerģijas mājas dizaina elementiem, spēj būtiski mazināt ēkas nepieciešamību pēc papildus apkurināšanas, atvēsināšanas un apgaismošanas.

Pasīvā saules dizaina stratēģiju lielā mērā nosaka gan ēkas izvietojums, gan vietējie klimata apstākļi. Galvenais princips, kas nosaka logu izmantošanu, ir nemainīgs - izvēloties pareizo stiklu izmēru un atrašanās vietu, kā arī izmantojot noteikto stiklojumu, var regulēt saules siltuma nokļūšanu telpā.

Vēss klimats
Apvidos ar vēso klimatu, kur ēkas galvenokārt ir jāapkurina, nevis jāatvēsina, stiklojumam lielākoties jābūt iekārtotam celtnes dienvidu pusē. Tādējādi stikls spēs uztvert saules siltumu pat ziemā, kad saule atrodas zemā līmenī. Izvairīties no pārmērīgās pārkāršanas vasarā, kas saule atrodas augsti debesīs, palīdzēs jumta izciļņi un citi aizēnojošie līdzekļi.
Lai maksimāli palielinātu siltuma plūsmu ziemā, efektīvajiem logiem jāatbilst saules siltuma uztveršanas koeficientam (SHGC), kas ir vismaz 0,6, siltuma pārvades koeficients (U-factor) nedrīkstētu pārsniegt 0,35 (siltumatdeves mazināšanai), tiem jāpiemīt arī augstai saules gaismas caurlaidības spējai (visible transmittance).
Vēsā klimata apstākļos nav ieteicams izvietot logus ēkas austrumu, rietumu un ziemeļu daļā. Ja logi ir ierīkoti austrumu vai rietumu pusē, tad kontrolēt gaismas un siltuma nonākšanu telpās, saules atrodoties tuvu pie horizonta līnijas ir diezgan sarežģīti. Šādiem logiem jābūt ar zemu SHGC, turklāt tiem jābūt pietiekoši aizēnotiem. Logi ziemeļu pusē uztver pārāk maz siltuma, tāpēc tie tiek izmantoti vien apgaismošanas nolūkiem.

Karsts klimats
Karstā klimata apstākļos, kur celtnes vispirms jāatvēsina, logus vēlams iekārtot ēkas ziemeļu pusē. Ja logi ir arī dienvidu daļā, tad tie ir rūpīgi jāaizēno. Efektīvāki ir logi ar zemu SHGC. Mazināt saules siltuma plūsmu palīdz arī:

• Zemas emisijas stikls
• Tonētais stikls
• Sauli atstarojošais stikls
• Spektrāli selektīvais stikls

Visi šie stiklu veidi, izņemot pēdējo, tāpat veicina saules gaismas caurlaidības pakāpes mazināšanos.

Vairāk rakstu - sadaļā Apkure