Co to jest chłodzenie pasywne?
Chłodzenie pasywne to metoda obejmująca projektowanie i technologię chłodzenia budynku bez użycia energii. Tradycyjne techniki chłodzenia, takie jak klimatyzacja lub chłodzenie wyparne, polegają na zasilaniu sprężarek i wentylatorów, które wymuszają chłodzenie przestrzeni. Taka energia jest najczęściej kupowana od lokalnego zakładu energetycznego i jest wytwarzana przez spalanie paliw kopalnych, które mogą mieć degradujący wpływ na środowisko. Techniki chłodzenia pasywnego nie wymagają zasilania i wahają się od prostych, takich jak zacienienie budynku, do bardziej złożonych, takich jak strategiczne projektowanie budynku. Zastosowanie takich technik może zmniejszyć lub wyeliminować potrzebę zasilania z chłodzeniem.
W cieplejszym klimacie, szczególnie w suchych regionach, chłodzenie jest podstawowym problemem środowiskowym dla budynków. Istnieją dwa główne źródła niechcianego ciepła, które należy rozwiązać, aby wnętrze budynku było wygodne dla mieszkańców. Bezpośrednie światło słoneczne na budynek, szczególnie świecące na okna, jest głównym źródłem przyrostu ciepła dla większości budynków. Infiltracja ciepłego powietrza przez pęknięcia i szczeliny oraz przenoszenie ciepła przez materiały budowlane również wpływają na temperaturę wewnątrz.
Zasadniczo najprostszym sposobem chłodzenia budynku jest przede wszystkim zapobieganie jego ogrzewaniu. Strategiczna orientacja budynku w celu zminimalizowania bezpośredniego nasłonecznienia, szczególnie w najgorętszej części dnia, może znacznie zmniejszyć obciążenie cieplne. Po zbudowaniu konstrukcji użycie filtrów przeciwsłonecznych lub markiz, a także strategiczne zagospodarowanie terenu może pomóc uniknąć bezpośredniego narażenia na słońce. Tam, gdzie nie można uniknąć bezpośredniego narażenia, na przykład na dachu, można zastosować techniki odblaskowe, aby zapobiec niepożądanemu nagrzaniu. Na przykład dach może być pokryty odblaskową białą powłoką, aby zmniejszyć nagrzewanie się na dużym, niechronionym obszarze.
Techniki pasywnego chłodzenia mogą również zapobiegać nagrzewaniu poprzez zmniejszenie infiltracji ciepła do konstrukcji. Ciepło naturalnie przepływa z obszarów o wyższej temperaturze, takich jak lato na zewnątrz, do obszarów o niższej temperaturze, takich jak wygodne wnętrze domu. Na przykład doszczelnianie i dodawanie warstw uszczelniających wokół okien i drzwi zmniejsza obszar, przez który niechciane gorące powietrze może dostać się do konstrukcji. Izolacja jest materiałem o wysokiej odporności na przepływ ciepła. Dodanie izolacji do budynku utrudnia niechciane przenoszenie ciepła z cieplejszego otoczenia na zewnątrz do chłodzonej przestrzeni wewnętrznej.
Chociaż można zapobiec znacznemu nagrzewaniu, często nie jest możliwe utrzymanie struktury w komfortowej temperaturze dzięki samemu unikaniu. Inna strategia pasywnego chłodzenia polega na chłodzeniu konstrukcji przez konwekcję. Konwekcja to proces, w którym ciepło jest przenoszone z jednego miejsca do drugiego przez ruch cząsteczek gazu lub cieczy.
Na przykład otwory wentylacyjne i okna strategicznie wkomponowane w projekt budynku mogą odprowadzać gorące powietrze z domu, jednocześnie wciągając chłodne powietrze, aby je wymienić. Cieplejsze powietrze jest bardziej wyporne niż chłodniejsze i samo unosi się naturalnie. Otwory wentylacyjne umieszczone pod sufitem z boku domu, z dala od wiatrów, mogą pomóc temu cieplejszemu powietrzu uciec z konstrukcji. Aby zastąpić je chłodnym powietrzem, otwory wentylacyjne i okna można umieścić nisko z boku domu na drodze dominującego wiatru. Następnie wystarczy otworzyć otwory wentylacyjne i okna, aby zachęcić naturalną konwekcję do schłodzenia konstrukcji.
Bardziej złożone metody pasywnego chłodzenia mogą być również uwzględnione w projekcie budynku, takie jak rury chłodzenia ziemi. Rury do chłodzenia ziemi wykorzystują niższe temperatury poniżej powierzchni ziemi do chłodzenia konstrukcji. Pochodzące pod ziemię, gdy prowadzą do konstrukcji, rury chłodzące ziemię wciągają powietrze zewnętrzne do budynku podziemną trasą. Przechodząc przez te rury, powietrze traci ciepło na znacznie chłodniejsze podłoże, przez które przechodzi w drodze do konstrukcji. Inne techniki pasywnego chłodzenia są zwykle stosowane w połączeniu z rurami uziemiającymi w celu ustawienia naturalnej konwekcji przez konstrukcję i odpowietrzenia cieplejszego powietrza.
Chociaż nie nadaje się do stosowania we wszystkich lokalizacjach, w wielu obszarach stosuje się chłodzenie pasywne ze względu na efektywność energetyczną, co powoduje oszczędności kosztów i minimalny wpływ na środowisko. Na ogół najlepiej nadaje się do cieplejszych klimatów i suchych regionów. Chłodzenie pasywne pozwala uniknąć, częściowo lub w całości, kosztów technik chłodzenia, które są napędzane przez zasilane urządzenia, takie jak wentylatory i sprężarki. Ta strategia oszczędzania energii może również przynieść korzyści środowisku, zmniejszając potrzebę spalania paliw nieodnawialnych, które emitują odpady uboczne, szkodliwe dla środowiska.