Что такое пассивное охлаждение?

Пассивное охлаждение - это метод, который включает в себя дизайн и технологию охлаждения здания без использования энергии. Традиционные методы охлаждения, такие как кондиционер или испарительное охлаждение, полагаются на мощность для работы компрессоров и вентиляторов, которые принудительно охлаждают пространство. Такая энергия чаще всего приобретается у местного коммунального предприятия и вырабатывается путем сжигания ископаемого топлива, которое может оказывать вредное воздействие на окружающую среду. Методы пассивного охлаждения не требуют мощности и варьируются от простых, таких как затенение здания, до более сложных, таких как стратегическое проектирование здания. Использование таких методов может уменьшить или исключить необходимость принудительного охлаждения.

В более теплом климате, особенно в засушливых регионах, охлаждение является основной экологической проблемой для зданий. Существует два основных источника нежелательного тепла, которые необходимо устранить, чтобы внутри здания было комфортно для жильцов. Прямой солнечный свет на здание, особенно на окнах, является основным источником тепла для большинства зданий. Проникновение теплого воздуха через трещины и щели и теплообмен через строительные материалы также влияют на температуру внутри.

Как правило, самый простой способ охлаждения здания - это в первую очередь предотвратить его отопление. Стратегическая ориентация здания для минимизации прямого солнечного облучения, особенно в самую жаркую часть дня, может значительно снизить его тепловую нагрузку. После того, как конструкция будет построена, использование солнцезащитных кремов или навесов, а также стратегическое благоустройство могут помочь избежать прямого воздействия солнца. Там, где нельзя избежать прямого воздействия, например, на крыше, могут быть использованы отражающие методы для предотвращения нежелательного нагрева. Например, крыша может быть покрыта отражающим белым покрытием, чтобы уменьшить нагрев на большой незащищенной территории.

Техника пассивного охлаждения также может предотвратить нагревание за счет уменьшения проникновения тепла в конструкцию. Тепло естественным образом течет от областей с более высокой температурой, таких как летом на открытом воздухе, к областям с более низкой температурой, таким как удобный домашний интерьер. Например, уплотнение и добавление погодных условий вокруг окон и дверей уменьшает площадь, через которую нежелательный горячий воздух может проникать в конструкцию. Изоляция - это материал с высоким сопротивлением тепловому потоку. Добавление изоляции в здание препятствует нежелательному переносу тепла из более горячей наружной среды во внутреннее пространство, которое поддерживается в прохладном состоянии.

Несмотря на то, что можно избежать значительного нагрева, часто невозможно сохранить конструкцию при комфортной температуре только за счет исключения. Другая стратегия пассивного охлаждения включает охлаждение конструкции посредством конвекции. Конвекция - это процесс, при котором тепло передается из одного места в другое движением молекул газа или жидкости.

Например, вентиляционные отверстия и окна, стратегически встроенные в конструкцию здания, могут направлять горячий воздух из дома, одновременно вытягивая прохладный воздух для его замены. Горячий воздух более плавучий, чем холодный, и естественно поднимается сам по себе. Вентиляционные отверстия, расположенные рядом с потолком на стороне дома вдали от господствующих ветров, могут помочь этому более горячему воздуху покинуть конструкцию. Чтобы заменить его прохладным воздухом, вентиляционные отверстия и окна могут быть размещены низко на стороне дома на пути господствующего ветра. Тогда достаточно просто открыть вентиляционные отверстия и окна, чтобы стимулировать естественную конвекцию для охлаждения конструкции.

Более сложные методы пассивного охлаждения также могут быть включены в конструкцию здания, такие как трубки заземления. Трубки заземления используют преимущества более низких температур под поверхностью земли для охлаждения конструкции. Заземленные под землей, когда они ведут в конструкцию, трубы для охлаждения земли втягивают наружный воздух в здание по подземному маршруту. Когда он проходит через эти трубы, воздух теряет тепло в гораздо более прохладной земле, через которую он проходит на пути в структуру. Другие методы пассивного охлаждения обычно используются в сочетании с заземляющими трубками для создания естественной конвекции через конструкцию и выпуска более горячего воздуха.

Хотя пассивное охлаждение не подходит для использования во всех местах, оно используется во многих областях для повышения энергоэффективности, что приводит к экономии затрат и минимальному воздействию на окружающую среду. Как правило, наиболее подходит для теплого климата и засушливых регионов. Пассивное охлаждение может частично или полностью избежать затрат на методы охлаждения, которые приводятся в действие силовыми устройствами, такими как вентиляторы и компрессоры. Эта стратегия энергосбережения может также принести пользу окружающей среде, уменьшая необходимость сжигать невозобновляемые виды топлива, которые выделяют побочные продукты, вредные для окружающей среды.