Zonne Energieverbruikende Zonne in Uw Huis De vier belangrijke toepassingen van zonne-energie in huizen daylighting, passieve zonne verwarmen, zonne heet water systeem, en photovoltaic systeem. Daylighting en het passieve zonne verwarmen zijn het rendabelste gebruik van zonne-energie in huizen. Zie sectie Daylighting en Passieve het Zonne Verwarmen sectie. Hoewel het best is om deze eigenschappen in nieuwe huisontwerpen op te nemen, zouden zij ook moeten worden overwogen wanneer het remodelleren of het toevoegen aan uw huis.
Het zonne hete water en photovoltaic systemen kunnen hoge aanvankelijke kosten hebben, maar vele huiseigenaren verkiezen om hen te installeren omdat zij betrouwbaar zijn, lage milieuinvloed, hebben en onafhankelijkheid van nut en andere energieleveranciers kunnen verstrekken. Sommige nut bieden ook aftrek of subsidies aan huiseigenaren die aan deze systemen op hun daken installeren.  | | Figuur 121 |
Zonne Uiteinden * Houd al south-facing glas schoon.
* Zorg ervoor dat de voorwerpen niet het zonlicht glanzend op concrete plakvloeren of hitte-absorberende muren blokkeren.
* Denk gebruikend isolerende gordijnen na om bovenmatig hitteverlies van grote ramen bij nacht te verminderen. Het Klimaat van de beoordeling om ZonneOntwerp te verbeteren Samenvatting: Deze sectie zal u van een overzicht voorzien van hoe en waarom de lokale klimaten in het ontwerp van zonne-energiesystemen worden overwogen. Het zonlicht, de weerpatronen, en de microklimaten (het klimaat van een klein gebied) beïnvloeden de prestaties van zonne-energiesystemen. Het directere zonlicht een systeem, de meer elektriciteit ontvangt of het verwarmt produceert. In tegenstelling, verminderen de wolken, de mist, de vorst, de regen, en de dalende sneeuw de hoeveelheid energie die van de zon kan worden uitgerust. Het water en de vegetatie kunnen het werk van het zonne-energiesysteem, afhankelijk van beter of slechter maken waar zij worden gevestigd. De zonne ontwerpers beoordelen klimaat hoe te met specifieke milieuvoorwaarden te berekenen werken om de prestaties van zonne-energiesystemen te verbeteren.
Het ontwerpen voor Klimaat: Het rekening houden van de met kenmerken van zonlicht bij een bepaalde plaats kan zonneontwerp zeer verbeteren. De hoeveelheid zonlicht, of de zonnestraling, die een specifieke plaats bereiken hangen op breedte, tijd van dag, en tijd van jaar af. In het algemeen, ontvangen de plaatsen meer dichtbij de evenaar meer zonlicht door het jaar dan plaatsen bij hogere breedten. In de Verenigde Staten, bijvoorbeeld, ontvangen de zuidelijke staten meer zonnestraling dan de noordelijke staten.
Twee steden bij de zelfde breedte kunnen in de hoeveelheid zonlicht variëren dat zij tijdens het jaar hebben ontvangen. Een stad die vaak bewolkt of regenachtig is zal minder zonlicht dan ontvangen waar de zon bijna elke dag glanst. De wolken verspreiden en absorberen zonnestraling, die tot diffuus zonlicht leiden. Het stof, de rook, het stuifmeel, en de opgeschorte waterdruppeltjes in de atmosfeer verspreiden en absorberen ook de stralen van de zon.
Het diffuse zonlicht bevat minder energie dan direct zonlicht, dat onbelemmerd door de atmosfeer reist. Voor bewolkte dagen, is de meesten of al zonnestraling diffuus.
Voor een duidelijke dag, is ongeveer 85 percent van het zonlicht die de Aarde slaan high-energy, directe straling. De plaatsen die genieten van duidelijke, zonnige dagen door het jaar hebben de beste zonnemiddelen.
In de Verenigde Staten, is het Zuidwesten één van de beste gebieden van de wereld voor zonlicht. Dit gebied ontvangt bijna tweemaal zo veel zonlicht in een jaar zoals andere gebieden van het land. Andere delen van de wereld met veel zonlicht omvatten woestijn en hoge vlaktesgebieden van Azië, Afrika, en Latijns Amerika.
U kunt een algemeen idee over de kwaliteit van zonlicht in uw gemeenschap van zonnestralingskaarten krijgen. Houd, echter in gedachten, dat de hoeveelheid zonlicht beschikbaar voor een zonne-energiesysteem ook van andere factoren, zoals de hoek van de zonnestelselcollector met betrekking tot inkomend zonlicht afhangt.
Herinner me ook, dat het zonlicht door het weer, microklimaten zoals een mistige riviervallei, en nabijgelegen lange gebouwen, bomen of struiken, heuvels, en omheiningen wordt beïnvloed dat inkomend zonlicht blokkeren. Zelfs de bouw kunnen de structuren zoals overhangend gedeeltes een zonnecollector (of opening) in de schaduw stellen. Het goede ontwerp overweegt al deze factoren.
De zonne Grondbeginselen van de Straling: De evaluatie van het zonnemiddel voor een specifiek project vereist begrijpend de basisprincipes van zonnestraling. Elke plaats ter wereld Ontvangt zonlicht, minstens deel van het jaar. Nochtans, vari?ërt de hoeveelheid die zonlicht de Aarde bereiken al naar gelang geografische plaats, tijd van dag, en seizoen.
Drie factoren zijn de oorzaak van variaties in de hoeveelheid en de kwaliteit van zonlicht die de Aarde slaan: (1) de Aarde is rond, (2) de Aarde draait rond de zon in een elliptische baan, en (3) de Aarde roteert op een overgehelde as.
Omdat de Aarde rond is, slaat de zon de oppervlakte bij verschillende hoeken die zich van 0° (net boven de horizon) uitstrekken aan 90° (direct boven). Wanneer de stralen van de zon verticaal zijn, krijgt de oppervlakte van de Aarde al energie mogelijk. Meer geheld de stralen van de zon is, langer reizen zij door de atmosfeer, die meer verspreid en verspreiden worden. Omdat de Aarde rond is, worden de ijzige polaire gebieden nooit een hoge zon. Wegens de overgehelde as van omwenteling, krijgen deze gebieden geen zon bij allen tijdens een deel van het jaar.
Omdat de Aarde rond de zon in een elliptische baan draait, is het meer dichtbij de zon tijdens een deel van het jaar. Wanneer de zon meer dichtbij de Aarde is, ontvangt de oppervlakte van de Aarde een weinig meer zonne-energie. De aarde is meer dichtbij de zon wanneer het de zomer in de Zuidelijke Hemisfeer en de winter in de Noordelijke Hemisfeer is. Nochtans, matigt de aanwezigheid van enorme oceanen de hetere zomers en de koudere winters men om in de Zuidelijke Hemisfeer als resultaat van dit verschil zou veronderstellen te zien.
De schuine stand 23.5° in de as van de Aarde van omwenteling is een significantere factor in het bepalen van de hoeveelheid zonlicht die de Aarde slaan bij een bepaalde plaats. Het overhellen resulteert in langere dagen in de Noordelijke Hemisfeer van de lente (lente) equinox aan de daling (herfst) equinox en langere dagen in de Zuidelijke Hemisfeer tijdens de andere 6 maanden. De dagen en de nachten zijn beide precies 12 uren lang op equinoxes, die elk jaar op of rond 23 Maart en 22 September voorkomen.
De landen zoals de Verenigde Staten, die in de middenbreedten liggen, ontvangen meer zonne-energie in de zomer niet alleen omdat de dagen langer zijn, maar ook omdat de zon bijna lucht is. De stralen van de zon zijn veel meer geheld tijdens de kortere dagen van de wintermaanden. Het resultaat is een groot verschil in de hoeveelheid direct zonlicht beschikbaar voor een zonne-energiesysteem. De steden zoals Denver (dichtbij 40°N breedte) ontvangen bijna drie keer meer zonne-energie in Juni dan zij in December doen. Dat is waarom de winter zo veel kouder is dan de zomer.
De omwenteling van de Aarde is de oorzaak van variaties per uur in zonlicht. In de vroege ochtend en de recente middag, is de zon laag in de hemel. Zijn stralen reizen verder door de atmosfeer dan bij middag wanneer de zon op zijn hoogste punt is. Voor een duidelijke dag, bereikt de grootste hoeveelheid zonne-energie een collector rond zonnemiddag.
Berekenen van de hoeveelheid zonlicht beschikbaar voor een zonne-energiesysteem is complex en uitdagend. De atmosferische voorwaarden, de veranderende positie van de zon, en het lokale terrein werken op elkaar in om de zonnemiddelen en plaats op een gegeven moment te matigen. De zonne ingenieurs baseren zich op historische gegevens over weer, klimaat, en luchtvervuiling om een zonne-energiesysteem voor een specifieke plaats te ontwerpen. Zij moeten de positie van de zon door het jaar overwegen. Zij moeten zorg aan gebruik gepubliceerde informatie over zonnestraling nemen die op overgehelde, south-facing collectoren van toepassing is. En zij moeten begrijpen niet alleen hoe de seizoengebonden weerpatronen zonlicht beïnvloeden, maar ook hoe zij de vereisten van het zonne-energiesysteem beïnvloeden.
Of het zonlicht direct of diffuus is kan de prestaties van het zonne-energiesysteem beduidend beïnvloeden. De zonne elektrische systemen vereisen direct zonlicht. De collectoren voor zonne verwarmingssystemen, met inbegrip van passieve zonnegebouwen, vangen zowel directe als diffuse zonnestraling. Op sommige gebieden, zullen de zonne-energiesystemen significante die hoeveelheden zonlicht vangen van nabijgelegen witte oppervlakten zoals sneeuw, licht zand, of zoute vlakten worden weerspiegeld. De zonne ontwerpers moeten van dergelijke gevolgen van de oppervlaktebezinning rekenschap geven waar zij bestaan.
De wetenschappers meten de hoeveelheid zonlicht die op specifieke plaatsen in verschillende tijden van het jaar vallen, en schatten dan de hoeveelheid zonlicht die op gebieden vallen op de zelfde breedte met gelijkaardige klimaten. De metingen van zonne-energie worden typisch uitgedrukt als totale straling op een horizontale oppervlakte. De gegevens van de straling voor photovoltaic (PV) systemen, die elektriciteit veroorzaken, worden vaak vertegenwoordigd als kilowatt-uur per vierkante meter (kWh/m2). De directe ramingen van zonne-energie kunnen ook als watts per vierkante meter (W/m2) worden uitgedrukt. De gegevens van de straling voor actieve en passieve zonne-energiesystemen, die hitte veroorzaken, worden gewoonlijk vertegenwoordigd in Britse thermische eenheden per vierkante voet (Btu/ft2). De volgende vergelijking staat u toe om van één systeem van meting in andere om te zetten: 317 Btu/ft2 = 1 kWh/m2.
U kunt basisinformatie over het zonnemiddel van de natie uit het Nationale Laboratorium van de Vernieuwbare Energie in Gouden, Colorado, of het Nationale KlimaatCentrum van Gegevens in Asheville verkrijgen, Noord-Carolina. Het nationale Laboratorium van de Vernieuwbare Energie biedt ook de zonneoverzichten van het stralingsmiddel van de Verenigde Staten. De kaarten zijn beschikbaar voor zowel horizontale als overgehelde oppervlakten voor elke maand van het jaar. (Zie „Middelen“ bij de website van DOE voor meer info op hoe te om kaarten te verkrijgen.)
De Vereisten en het Klimaat van het systeem: Het klimaat van de beoordeling kan u beter helpen systeemeisen ten aanzien van het zonne verwarmen en zonne elektrische systemen bepalen. De seizoengebonden weerpatronen beïnvloeden het verwarmen en het koelen vereisten evenals het zonnemiddel. In de winter, wordt het hitteverlies beïnvloed door de openlucht, of omringende, temperatuur. Buiten kouder is het, zal sneller een zonnecollector hitte verliezen, die minder efficiënt worden. De lage temperaturen verhogen ook hitteverlies van gebouwen. Lager de dagelijks gemiddelde openluchttemperaturen, groter zullen de het verwarmen vereisten zijn.
Het verwarmen van de winter de vereisten stijgen gewoonlijk wanneer er minder beschikbare zonne-energie is. Om deze reden, ontwerpen de ingenieurs vaak zonne verwarmingssystemen om de maximumhoeveelheid energie van de de winterzon te vangen. Dan kunnen zij de principes van klimaatontwerp toepassen om het systeem te houden van het veroorzaken van teveel hitte in de zomer. Bijvoorbeeld, kan een dakoverhangend gedeelte aan schaduw south-facing ramen in de zomer worden ontworpen.
De mensen gebruiken meer elektriciteit in de winter wanneer de dagen korter zijn. De zonne elektrische systemen veroorzaken meer elektriciteit in de zomer wanneer de dagen langer zijn en er directer zonlicht is. De gedetailleerde informatie over uw klimaat kan u helpen berekenen of een zonne elektrisch systeem voor u steek houdt. Als u in de zuidwestelijke Verenigde Staten leeft, bijvoorbeeld, kan het antwoord goed „ja zijn.“ Dit gebied geniet van een significante hoeveelheid direct zonlicht het hele jaar door, en zijn wintertijd het verwarmen vereisten zijn gematigd.
Uw antwoord kan ook „ja“ zijn als u elektriciteit voor een de zomercabine in Montana wilt dat mijlen van de meest dichtbijgelegen machtslijn is. Door uw serie van zonne (PV) cellen zorgvuldig te plaatsen, zou u genoeg direct zonlicht moeten kunnen vangen om uw lichten en een kleine ijskast in werking te stellen.
Een gedetailleerde bespreking van het zonnemiddel, verwarmen, en elektrisch-systeemvereisten is voorbij het toepassingsgebied van dit boek. Deze vereisten variëren in heel de Verenigde Staten en zijn specifiek voor een bepaald project. De uitstekende software voor het bepalen van de capaciteitsvereisten van het zonne-energiesysteem is beschikbaar op Internet.
Microklimaten: Het microklimaat van een bouwterrein kan een zonneproject maken of breken. De schaduwen door nabijgelegen gebouwen, bomen, of heuvels worden gegoten zijn belangrijke overwegingen in het oriënteren van een zonnecollector of het ontwerpen van een passief zonnegebouw dat. Zo, ook, zijn lokale voorwaarden die een plaats voor mist of een ongebruikelijke hoeveelheid sneeuw ontvankelijk maken.
Bijvoorbeeld, kunnen low-lying gebieden dichtbij rivieren en de meren een vroege ochtendmist hebben die weg vóór middag brandt. In zulk een plaats, zou een zonneontwerper een collector kunnen willen oriënteren om uit de duidelijke middaghemel voordeel te halen. Op dezelfde manier kunnen de lokale weerpatronen in frequente en grotere sneeuwval op bepaalde gebieden resulteren, stijgende het verwarmen vereisten en het verminderen van de hoeveelheid zonne-energie beschikbaar in de wintermaanden. De zonneontwerper die de factoren in dergelijke overwegingen dividenden in termen van betere systeemprestaties zullen oogsten.
De winden kunnen beïnvloeden hoe een zonnestelsel presteert. Het is belangrijk om te analyseren of de nabijgelegen heuvels, de bomen, en de gebouwentrechter in of vanaf een bepaalde plaats winden. In de winter, kunnen de koude winden hitteverlies van een gebouw versnellen, die het zonne verwarmen vereisten verhogen. In de zomer, kunnen de koele winden helpen hitte van een goed ontworpen gebouw verspreiden die, die het comfortabeler maken en het koelen vereisten verminderen.
Gebruiken van klimaatbeoordelingen in ontwerp impliceert meer dan creërend een gebouw of een zonnestelsel binnen de context van een specifiek milieu. De zonne ingenieurs kunnen de landschapsontwerp en bouw structuren zelf gebruiken om zonnestelselprestaties te verbeteren of gebouwenverwarmingstoestel in de winter en koeler in de zomer te houden. Bijvoorbeeld, kunnen de overhangend gedeeltes en eaves ramen in de schaduw stellen wanneer het zonne verwarmen niet wordt gewenst. De ontwerpers van het landschap kunnen loofbomen en struiken strategisch plaatsen buiten helpen gebouwenkoeler houden en comfortabeler tijdens de warmere maanden. De binnenplaatsen met bomen, bloeiende wijnstokken, struiken en een grote fontein worden gevuld kunnen tot een koele oase zelfs in het heetste woestijnklimaat leiden dat. | Figuur 122 | 
|
De Hulp van het ontwerp: De klimaten kunnen een belangrijke rol in vier stadia in het het ontwerpproces van het zonne-energiesysteem spelen: 1) de evaluatie van zonnemiddel, 2) de definitie van systeemvereisten, met inbegrip van het effect van op klimaatbetrekking hebbende factoren op systeemontwerp, 3) de analyse van bestaande plaats-specifieke microklimaten, en 4) het ontwerp van systemen, gebouwen, en landschappen om prestaties te maximaliseren.
Tot onlangs, moesten de zonneontwerpers een reeks complexe berekeningen uitvoeren om de grootte van het zonnemiddel te bepalen, het verwarmen en het koelen vereisten in verschillende delen van het land te berekenen in verschillende tijden van het jaar, en de optimale grootte en de richtlijn van het zonne verwarmen of een elektrisch systeem te beslissen. Zodra deze informatie werd verkregen, integreerden de ontwerpers dan het in plannen voor een nieuw systeem of een gebouw en het landschap die het omringen.
Vandaag, wordt het ontwerpproces gemaakt wegens het aantal middelen gemakkelijker beschikbaar op Internet of op CD-rom. De middelen van Internet bieden iets voor iedereen, van de amateurhuisbouwer aan de ervaren zonneontwerper aan. Verscheidene programma's kunnen u van een gedetailleerde analyse van uw lokaal zonnemiddel samen met informatie voorzien over weerpatronen op lange termijn. Allen u moet doen is vulling in uw nauwkeurige plaats (breedte en lengte).
Andere middelen voor klimaat en ontwerp op Internet omvatten:
* Het leren hulpmiddelen voor nieuwkomers aan groen ontwerp
* Groene ontwerpcontrolelijsten
* Strategieën om de beste plaatsen voor nieuwe zonne-energiesystemen te vinden
* Strategieën om de tijd en de kosten van pre-feasibility studies te drukken
* Een makkelijk te gebruiken methode om die de prestaties van PV systemen te schatten aan het de machtsnet van de V.S. worden aangesloten
* Een programma dat de plaats van de zon in de hemel berekent: om het even welke plaats, om het even welke dag, en op om het even welk ogenblik.
* De aan de gang zijnde inspanningen in landen rond de wereld zullen om de nieuwe middelen van de ontwerphulp te ontwikkelen en te raffineren het gebruik van klimaatbeoordeling in ontwerp en andere verbeteringen aan het ontwerp van het zonne-energiesysteem blijven steunen. |
