Jak souvisı´ kvalita oken se sola´rnı´mi zisky? Jan Hollan Ekologicky´ insitut Veronica a FAST VUT Brno
listopad 2004
K cˇemu ma´me okna
Ma´me je ra´di • okno, do sveˇta oko • vnı´ma´me jimi ze svy´ch doupat kra´su • otevrˇeme, a mu˚zˇeme i prˇivoneˇt a naslouchat • svı´tı´ na´m, a tı´m i hrˇejı´ • v le´teˇ mu˚zˇou kra´sneˇ chladit • i jindy by´vajı´ vhodne´ k veˇtra´nı´ • chodı´ tudy kocˇky, lezou i psi
Jak na´m vadı´ • omezujı´ nasˇe soukromı´ • unika´ jimi v noci ven sveˇtlo • jejich vinou na´m by´va´ vedro • by´va´ u nich zima
Jak to tradicˇneˇ napravujeme • mı´va´me je mala´ • kazı´me je za´clonami • manipulujeme s ru˚zny´mi clonami
Jak na to jinak? • pouzˇ´ıvat clony du˚myslneˇjsˇ´ı a automaticke´ • mı´t je skveˇle izolujı´cı´ Zacˇneˇme ale oklikou.
Okna na jih a jinam • Jizˇnı´ okna hrˇejı´, jen kdyzˇ se to hodı´, • za´padnı´ a vy´chodnı´ hlavneˇ kdyzˇ se to nehodı´, • severnı´, kdyzˇ je slunce a snı´h (a ovsˇem v le´teˇ) • strˇesˇnı´ hlavneˇ v le´teˇ, v zimeˇ notneˇ chladı´ Jizˇnı´ okna nikdy nevadı´
Dveˇ cˇi trˇi vrstvy?
Dveˇ vrstvy izolujı´ ma´lo • by´va´ u nich zima (ne vzˇdy napravitelna´ radia´torem) • je to sˇetrˇenı´ na neprave´m mı´steˇ (hlavneˇ u strˇesˇnı´ch oken) • i na jihu mu˚zˇe dojı´t k prˇehrˇ´ıva´nı´ (kromeˇ sˇpaletovy´ch oken) • mohou se dokonce rosit • ma´lo potlacˇujı´ hluk • da´vajı´ vysˇsˇ´ı sola´rnı´ zisky, prˇevy´sˇene´ bohuzˇel ztra´tami
Trˇi vrstvy jsou minimum • azˇ takova´ okna mohou by´t v topne´m obdobı´ ziskova´ • na jihu v le´teˇ slunce nevadı´ • nejsou nikdy prˇ´ılisˇ studena´ • nemusı´ by´t nutneˇ teˇzˇsˇ´ı • ani nemusı´ jı´t o lepena´ „trojskla“
Neviditelne´ho za´rˇenı´ je nejvı´c, jak mu porozumeˇt?
Veˇtsˇina tepla je za´rˇenı´ • ze slunce je to hlavneˇ sveˇtlo • a sousednı´ za´rˇenı´ nad 3/4 mikrometru (kra´tkovlnne´ infracˇervene´) • dohromady azˇ kilowatt na metr cˇtverecˇnı´ • za zatazˇene´ho dne jen trˇicet wattu˚ (1 W je sto lumenu˚) • z na´s, ze zdı´, z nebe, z kamen dlouhovlnne´ infracˇervene´ (nad 4 mikrometry) • toho je dveˇ azˇ trˇi sta wattu˚ (z kamen tisı´ce) • (... 5,67e-8 (stupnˇu˚ Celsia + 273)**4 )
Neviditelne´ za´rˇenı´ • cı´tı´me stejneˇ jako sveˇtlo • mu˚zˇeme se po neˇm „rozhlı´zˇet“ tva´rˇ´ı nebo rukou • ma´locˇı´m procha´zı´ • ode vsˇeho se zcˇa´sti odra´zˇ´ı (asponˇ 6 % azˇ 15 %) • veˇtsˇina materia´lu˚ je pro neˇ tmava´
Skleníkový jev: tepelný tok / W/m2, 1 šipka = 40 Sluneční záření 235
Dlouhovlnné záření zpět do vesmíru 235 před r.1900, ale jen 232 nyní: více než 1% změna!
324 dřív, 327 nyní
168
Tok z povrchu Země
(většinou pohlcen ovzduším)
Dlouhovlnné záření z ovzduší
Kra´tkovlnne´ infracˇervene´ (3/4 azˇ 4 mikrometry) • je dost pohlcova´no beˇzˇny´m sklem vinou zˇeleza (7 %) • proto majı´ by´t kolektory kryte´ bezzˇelezny´m („bı´ly´m“) sklem • proto jsou zˇa´rovky horke´ Dlouhovlnne´ (nad 4 mikrometry) • pohlcova´no skoro vsˇ´ım, rovneˇzˇ sklem • procha´zı´ polovodicˇi • veˇtsˇina se odra´zˇ´ı od cˇisty´ch kovu˚ • procha´zı´ tenky´mi vrstvami plastu˚, hlavneˇ uhlovodı´ku˚ Pokusy s tva´rˇ´ı, mrazem a kamny, meˇrˇenı´ „pistolı´“
Tajemstvı´ oken • kazˇde´ sklo je cˇerne´, hodneˇ leskle´ (jako kavka) • takzˇe prˇes neˇj dlouhovlnne´ za´rˇenı´ neprocha´zı´ • jedno sklo ale hrˇeje to druhe´ • i do okna a z okna jde teplo za´rˇenı´m (jasna´ noc...) • za´zracˇne´ neviditelne´ vrstvy, ktere´ za´rˇivy´ prˇenos „zrusˇ´ı“ • a okno izoluje dvakra´t lı´p (procˇ argon cˇi krypton)
Kolektory: slepa´ okna
2
Různé kolektory při oslunění 800 W/m2 Účinnost (vztažená na brutto plochu) / 1 %
100 90 80 70 plochý hi-tech
60 50
vakuové trubice
40 plochý low-tech
30 20 10
plastový - holý
- izolovaný
20
40
0 0
60
80
Rozdíl teplot mezi kapalinou a vzduchem / 1 K
100
Nenı´ zˇaluzie jako zˇaluzie
Vrstvy pohltive´ a odrazne´ • beˇzˇne´ dodatecˇne´ vrstvy jsou jako sklo, • jen mı´nˇ teˇsne´ a vı´ce zahrˇ´ıvane´ sluncem • ... pokud nemajı´ povrch z nenatrˇene´ho kovu... • nepokazˇene´ aluminium je u´zˇasne´ • – o nic horsˇ´ı nezˇ hi-tech vrstvy na skle • i slunecˇnı´ za´rˇenı´ odrazı´ ven nebo vhodneˇ prˇesmeˇruje
Okna na den a na noc • za´pad, vy´chod, strˇecha: bez clon jsou okna neprˇ´ıjemna´ • prˇida´vat clony dodatecˇneˇ jako na´pravu sˇpatny´ch oken nenı´ to prave´ • integrovane´ clony jsou lepsˇ´ı • slunce blokujı´ nejlı´p ty prˇed okny (i zˇaluzie) • proti zimeˇ jsou nejlepsˇ´ı mezi skly
Optima´lnı´ souvrstvı´ • bezzˇelezne´ sklo • hlinı´kove´ vrstvy v odstupech prˇes dva centimetry: leskla´ nenatrˇena´ zˇaluzie prˇ´ıp. navı´c roleta (mu˚zˇe by´t pru˚svitna´) • „izolacˇnı´ sklo“ s argonem bezzˇelezne´, vnitrˇnı´ povrstvene´ prˇ´ıpadneˇ jesˇteˇ mezi nimi hm88 (a mı´sto argonu krypton) Za zimnı´ho dne vneˇjsˇ´ı vrstvy slunce „pustı´“ dovnitrˇ, za noci aluminium nepustı´ sveˇtlo ven a u´nik tepla velmi zmensˇ´ı.
Vlastnosti • propustı´ azˇ 55 procent sola´rnı´ho tepla (g o 9 % mensˇ´ı nezˇ u izolacˇnı´ho dvojskla) • kazˇda´ vzduchova´ vrstva prˇida´ odpor alesponˇ 0,4 m2K/W • dvojsklo vevnitrˇ znamena´ 0,6 W/(m2K) • dalsˇ´ı Al vrstva znamena´ 0,5 W/(m2K) • HM88 ve vnitrˇnı´m dvojskle 0,4 W/(m2K)(g asi 0,4) Stare´ okno s jednoduchy´m vnitrˇnı´m sklem • propustı´ azˇ 75 procent sola´rnı´ho tepla • ma´ s Al vrstvou nejhu˚rˇe 1,1 W/(m2K) • dveˇ Al vrstvy dajı´ 0,8 W/(m2K) • ... a to bez zhorsˇenı´ na okraji
Souvrstvı´ s pohyblivy´mi aluminiovy´mi clonami jsou • nejlevneˇjsˇ´ı, • nejjednodusˇsˇ´ı • a neju´cˇinneˇjsˇ´ı „slunecˇnı´ kolektory“, na jejichzˇ plosˇe netrˇeba sˇetrˇit. • Ziskove´ na ktere´koliv nezastı´neˇne´ straneˇ domu • Velka´ okna lze mı´t kdekoliv, s mozˇnostı´ je zcela zatemnit. • I strˇesˇnı´ okna mohou mı´t pod 0,8 W/(m2K) (acˇ o obvyklou trˇetinu azˇ polovinu horsˇ´ı nezˇ svisla´)
Okennı´ ra´my – nejdrazˇsˇ´ı cˇa´sti budov
• Okna s Al-vrstvami vypadajı´ neobvykle, ale dobrˇe slouzˇ´ı. • Dalsˇ´ı krok: opustit viditelne´ ra´my – jsou tepelneˇ sˇpatne´, i ty nejlepsˇ´ı – • a nepru˚svitnou izolaci teˇsneˇnı´m nava´zat na sklo. Inovativnı´ okna velky´ch ploch umozˇnˇujı´ velke´ a bezproble´move´ sola´rnı´ zisky
Pasivnı´ Centrum v Hosteˇtı´neˇ http://www.veronica.cz
