Benapozás vizsgálat dr. Szalay Zsuzsa és a Naplopó anyagainak felhasználásával
1. 2. 3. 4. 5.
A Föld pályája a Nap körül A szoláris idő Nappályadiagramok Árnyékszögek – élleképző görbék Napóra vetületek
A Föld pályája a Nap körül/1
Föld keringése a Nap körül
Forrás: Naplopó Kft.
A Föld pályája a Nap körül/2
Június 22.
December 22.
A Föld pályája a Nap körül/3
Március 21.
Szeptember 23.
Napszögek A Nap azimutszöge: a napsugárzás vízszintes vetületi szöge fokokban A Nap magassági szöge: a Nap horizontsík fölötti szögmagassága fokokban
A Nap helyzetének jellemzése
• Napsugárzás magassági szöge (altitude) • Azimut Forrás: Naplopó Kft.
Egyéb szögek a szolár technológiában • • • •
as – szolár azimut gs - napsugárzás magassági szöge (altitude) a – kollektor azimut b – kollektor dőlésszöge
Forrás: Planning and Installing Solar Thermal Systems
Az idő értelmezése • A szoláris idő általában nem egyezik meg az óraidővel • Három korrekció szükséges: az időzónán belüli hely szerint a Föld nem egyenletes mozgása miatt a nyári időszámítás miatt
A napsugárzás geometriája
9
A Magyarországon áthaladó hosszúsági körök
A napsugárzás geometriája
10
„E” korrekciós tényező
11
A téli és nyári napjárás
Nappálya
Forrás: Naplopó Kft.
A nappályadiagramok • A Nap pályájának két dimenziós leképezése – hengeres nappályadiagram – sztereografikus nappályadiagram
A hengeres nappályadiagram/1 • A Nap pályáját egy henger palástjára vetítjük. • A szemlélő a henger alapkörének középpontjában áll (mely egy adott földrajzi helynek felel meg) és az Egyenlítő irányába néz.
A hengeres nappályadiagram/2
• A henger palástját az ellentétes oldali alkotó mentén felvágjuk és kiterítjük.
A hengeres nappályadiagram/3
Vízszintes árnyékszög A Nap és a homlokzat azimut szögeinek különbsége
Függőleges árnyékszög A Nap magassági szögének a homlokzat síkjára merőleges síkba eső komponense
Az élleképző görbék származtatása
Az élleképző görbe
Élleképző görbesereg
Az árnyékmaszk/1
• Az égboltnak az a tartománya nem látható, amely az élleképző görbe fölött van
Az árnyékmaszk/2
Az égboltnak az a tartománya nem látható, amely az élleképző görbe alatt van
Az árnyékmaszk/3
Az égboltnak az a tartománya nem látható, amely a két élleképző görbe között van
Teljes és részleges árnyékolás
Függőleges árnyékvető élek
Ha az árnyékvető él függőleges, az árnyékmaszkot függőleges egyenesek határolják.
Árnyékmaszkok egyesítése
A vízszintes és függőleges tagozatokra szerkesztett árnyékmaszkok egyesítésével bármely akadály árnyékmaszkja leképezhető.
Egyesítés
Benapozás/1 Az árnyékmaszkot a nappályadiagramra helyezve megállapítható, hogy a vizsgált ablak mely hónapokban és órákban van árnyékban. Mindig összetartozó, azonos léptékű nappályadiagramot és élleképző görbesereget kell használni!
Az élleképző görbesereg vízszintes tengelyének 0 pontját a nappályadiagram vízszintes tengelyén ahhoz a szögértékhez kell csúsztatni, amely a vizsgált felület azimutjához tartozik.
Benapozás/2
Ha az ablak déli tájolású, a skálák 0 pontjainak fedniük kell egymást.
Benapozás/3
Ha az ablak délkeleti tájolású, az élleképző görbe vízszintes skáláján lévő 0º értéket a nappályadiagram vízszintes skáláján keleti irányban lévő 45º értékkel kell fedésbe hozni.
Benapozás/4
Ha az ablak nyugati tájolású, az élleképző görbe vízszintes skáláján lévő 0º értéket a nappályadiagram vízszintes skáláján nyugati irányban lévő 90º értékkel kell fedésbe hozni.
Vigyázzunk arra, hogy mi a kérdés! A kérdés többféle is lehet, attól függően, hogy mi a szerkesztés célja. Vizsgálható - egy pont benapozottsága, - egy felület teljes benapozottsága, - egy felület teljes árnyékoltsága egy adott pillanatra (naptári nap és óra), egy adott napra, egy adott naptári időszakra. 1) Az OTÉK 86.§-a (1) bekezdése helyébe a következő rendelkezés lép: „(1) A lakás legalább egy lakószobája napfény által benapozott legyen. Benapozottnak tekinthető az a helyiség ahol a benapozás lehetősége február 15-én legalább 60 percen át biztosított.” 34 Justinianus kódexe, a centurio éves zsoldja
TELJES ÁRNYÉKOLÁS TELJES BENAPOZÁS VIZSGÁLATA
Alsó él benapozott, ha a magassági szögtartomány 20 és 63 fok között van, felső él benapozott, ha a magassági szögtartomány 6 és 24 fok között van, a teljes benapozottság a két szögtartomány közös részében, 20 és 24 fok között 36
Baloldali él benapozott a 22 és 79 fokos tartományban, jobboldali él a 37 és 79 fokos tartományban, ha magát az ablakot tekintjük (kávamélység is szerepet játszik!) Más szögek adódnak, ha a nyílásnak a homlokzat síkjában lévő kontúrját tekintjük, de ez nem az ablak benapozottsága! A jobb és bal értelmezése: kifelé nézünk az ablakon. 37
TELJES ÁRNYÉKOLÁS: A KOMPLEMENTER KÉRDÉSEKET KELL FELTENNI
TELJES BENAPOZÁS
A „szoláris ablak” A téli elérhető direkt sugárzás maximalizálása érdekében a nappályadiagramon a szeptember/március és december hónapok vonalai között, a reggel 9 és délután 3 óra időpontokat jelölő vonalak közé eső tartomány zavartalansága a legfontosabb.
Sztereografikus nappályadiagram Vetítés a nadirból. A vetítés módja lehet centrális vagy párhuzamos is.
A pontok egy egy órához tartoznak, ezeket kötik össze az óravonalak
Nyári napforduló Napéjegyenlőség Téli napforduló
Egy adott szélességi körre, itt havi egy reprezentáns nap
Zenit és nadír ZENIT
Ny A látóhatár síkja
É
D K
NADIR
Sztereografikus nappályadiagram
Sztereografikus nappályadiagram, itt havi kettő reprezentáns nap
K
NY
45
D
Az árnyékszögmérő - az élleképző görbék a vizsgált pont és az „akadályok” (a direkt
sugárnyaláb beérkezését gátló tagozatok, szemközti épületek, terepalakulatok…) geometriai viszonyát ábrázolhatjuk benne. Az íveken a magassági szögek, ahogyan a normális irányban kitekintve az élt látjuk, a sugarakon az azimut szögek, ahogyan a függőleges éleket látjuk.
46
Egy párkány és egy szemközti ház maszkja az árnyékszögmérőben 47
Sztereografikus nappályadiagram és árnyékszögmérő egy léptékben
48
Az árnyékszögmérőben tisztázzuk a geometriai viszonyokat, ezután azt ráhelyezzük a nappálya diagramra. A középpontok egybe esnek, az árnyékszögmérő átlója a homlokzat síkjával párhuzamos
49
50
51
52
53
Gömbi nappályadiagram
Forrás: Planning and Installing Photovoltaic Systems
Vigyázzunk arra, hogy mi a kérdés! A kérdés többféle is lehet, attól függően, hogy mi a szerkesztés célja. Vizsgálható - egy pont benapozottsága, - egy felület teljes benapozottsága, egy felület teljes árnyékoltsága egy adott pillanatra (naptári nap és óra), egy adott napra, egy adott naptári időszakra. Az OTÉK 86.§-a (1) bekezdése helyébe a következő rendelkezés lép: „(1) A lakás legalább egy lakószobája napfény által benapozott legyen. Benapozottnak tekinthető az a helyiség ahol a benapozás lehetősége február 15-én legalább 60 percen át biztosított.” Justinianus kódexe, a centurio éves zsoldja 1)
55
PERSPEKTIVIKUS NAPPÁLYA VETÜLETEK
VÍZSZINTES NAPÓRA
A vízszintes felszínre vetült árnyék-végpontok minden nap kirajzolnak egy-egy görbét. Ezek az un.: perspektivikus nappálya ábrák.
FÜGGŐLEGES NAPÓRA
A függőleges felszínre vetült árnyék-végpontok minden nap kirajzolnak egy-egy görbét. Ezek az un.: perspektivikus nappálya ábrák.
NAPÓRA-SZERKESZTŐ
www.shadowspro.com
PERSPEKTIVIKUS NAPPÁLYA BRA (goniometrikus) LAT=48°
PERSPEKTIVIKUS NAPPÁLYA ÁBRA (goniometrikus) LAT=0°
Északra néző függőleges vetület -38°-on párhuzamos lesz a (90-38=) +52° szélességen levő vízszintes felülettel.
Így a +52° szélességen levő vízszintes nappálya ábráját a -38° szélességen egy Északra néző ablak árnyékolásánál használhatjuk. (Ausztrália!)
„Szoláris piramis” – adott időpontokban a pálca árnyékának végpontjait és a pálcát tartalmazó idom.
SOLAR PYRAMID
A Nap látszólagos pályája (dec.21 reggel s délután) egy adott épület tekintetében meghatároz egy teret, melyen kívül helyezve egy másik épületet, biztosan nem árnyékolja azt túlságosan. (energia felvevő felületek, benapozottság)
SOLAR PYRAMID
Lejtős telek esetében a piramis eltorzul.
Az árnyékvető (épület) szintekre osztva adja a piramison belüli eltérő magasságok árnyékoltságát.
Épület árnyéka
Épület vetett árnyéka 1) Az OTÉK 86.§-a (1) bekezdése helyébe a következő rendelkezés lép: „(1) A lakás legalább egy lakószobája napfény által benapozott legyen. Benapozottnak tekinthető az a helyiség ahol a benapozás lehetősége február 15-én legalább 60 percen át biztosított.”
Épület vetett árnyéka
Épület vetett árnyéka
Épület vetett árnyéka
Épület vetett árnyéka
Épület árnyéka
„Solar envelope”
Árnyék lejtőn
A vetett árnyék meghatározásához a Nap helyzetét leíró szögek ismerete szükséges. A módszer nem változik, ha árnyék helyett egy bevilágított foltot vizsgálunk padlón vagy munkasíkon. 75
76
A megvilágított folt helyzete akár a padlón, akár az asztalok munkasíkján óráról órára meghatározható 77
Az egy-egy óraközben benapozott foltok körvonalai egymásra rajzolhatók
2007. OTDK Győr
78
A benapozott foltok átfedő területeiről megállapítható, hogy az adott terület a nap folyamán hány óra időtartamban benapozott. A legkisebb időtartam 1, a legnagyobb 7 óra.
Color Irradiatio n
1
2
3
4
5
6
7
79
Az energiagyűjtő elemek (kollektor, napelem) teljes benapozásának vizsgálata
Az energiagyűjtő elem alsó élétől az ábra szerinti altitude és azimut szögek tartományában nem lehet árnyékot vető objektum.
