Énergie solaire - Using solaire dans votre maison Les quatre applications principales de l'énergie solaire dans les maisons sont lumière du jour, chauffage solaire passif, systèmes d'eau chaude solaires, et systèmes photovoltaïques. La lumière du jour et le chauffage solaire passif sont les utilisations les plus rentables de l'énergie solaire dans les maisons. Voir le chapitre de lumière du jour et le chapitre passif de chauffage solaire. Bien qu'il soit le meilleur d'incorporer ces dispositifs à de nouvelles conceptions à la maison, ils devraient également être considérés en transformant ou en s'ajoutant à votre maison.
L'eau chaude solaire et les systèmes photovoltaïques peuvent avoir des coûts initiaux élevés, mais beaucoup de propriétaires à la maison choisissent de les monter parce qu'ils sont dignes de confiance, ont des incidences sur l'environnement basses, et peuvent fournir l'indépendance des utilités et d'autres fournisseurs d'énergie. Quelques utilités offrent également des dégrèvements ou des subventions pour autoguider les propriétaires qui montent ces systèmes sur leurs toits.  | | Le schéma 121 |
Pointes solaires * Maintenir tout le de verre south-facing nettoient.
* S'assurer que les objets ne bloquent pas la lumière du soleil brillant sur des sols dalle en de béton ou des murs heat-absorbing.
* Envisager d'à l'aide des rideaux isolants pour réduire la perte de chaleur excessive de grandes fenêtres la nuit. L'évaluation du climat pour améliorer la conception solaire Résumé : Ce chapitre te fournira une synthèse de la façon dont et de pourquoi des climats locaux sont considérés dans la conception des systèmes à énergie solaire. La lumière du soleil, les modèles de temps, et les microclimats (le climat d'une petite zone) affectent la performance des systèmes à énergie solaire. Plus la lumière du soleil qu'un système reçoit plus directe, plus l'électricité ou le chauffent produit. En revanche, les nuages, le brouillard, le gel, la pluie, et la neige en baisse réduisent la quantité d'énergie qui peut être armée du soleil. L'eau et la végétation peuvent rendre un travail à énergie solaire de système meilleur ou plus mauvais, selon où elles sont localisées. Les concepteurs solaires évaluent le climat pour figurer à l'extérieur comment travailler dans des conditions environnementales spécifiques pour augmenter la performance des systèmes à énergie solaire.
Concevoir pour le climat : Compte tenu des caractéristiques de la lumière du soleil à un emplacement donné peut considérablement augmenter la conception solaire. La quantité de lumière du soleil, ou le rayonnement solaire, atteignant un emplacement spécifique dépend de la latitude, de l'heure, et de l'époque. D'une façon générale, les emplacements plus près l'équateur reçoivent plus de lumière du soleil tout au long de l'année que des endroits à des latitudes plus élevées. Aux Etats-Unis, par exemple, les états sudiste reçoivent un rayonnement plus solaire que les conditions nordiques.
Deux villes à la même latitude peuvent varier dans la quantité de lumière du soleil qu'elles reçoivent pendant l'année. Une ville qui est souvent nuageuse ou pluvieux recevra moins de lumière du soleil qu'une où le soleil brille presque journalier. Les nuages dispersent et absorbent le rayonnement solaire, créant la lumière du soleil diffuse. La poussière, la fumée, le pollen, et les gouttelettes d'eau suspendues dans l'atmosphère également dispersent et absorbent les rayons du soleil.
La lumière du soleil diffuse contient moins d'énergie que la lumière du soleil directe, qui voyage sans difficulté par l'atmosphère. Des jours nuageux, les la plupart ou tout le rayonnement solaire sont diffus.
Un jour franc, environ 85 pour cent de la lumière du soleil frappant la terre sont rayonnement de grande énergie et direct. Les emplacements qui apprécient clairement, des jours ensoleillés tout au long de l'année ont les meilleures ressources solaires.
Aux Etats-Unis, le sud-ouest est l'une des meilleures zones du monde pour la lumière du soleil. Cette région reçoit presque deux fois autant lumière du soleil en année que d'autres zones du pays. D'autres régions du monde avec un bon nombre de lumière du soleil comprennent le désert et les régions élevées de plaines de l'Asie, de l'Afrique, et de l'Amérique latine.
Vous pouvez avoir une idée générale au sujet de la qualité de la lumière du soleil dans votre communauté des cartes de rayonnement solaire. Considérer, cependant, que la quantité de lumière du soleil disponible pour un système à énergie solaire dépend également d'autres facteurs, tels que l'angle du collecteur de système solaire en ce qui concerne la lumière du soleil entrante.
Se rappeler, aussi, que la lumière du soleil est affectée par le temps, des microclimats tels qu'un River Valley brumeux, et des édifices hauts, des arbres ou des arbustes, des collines, et des barrières voisins qui bloquent la lumière du soleil entrante. Même les fondations telles que des porte-à-faux peuvent ombrager un capteur solaire (ou l'ouverture). La bonne conception considère tous ces facteurs.
Fondations de rayonnement solaire : L'évaluation de la ressource solaire pour un projet spécifique exige comprendre les principes de base du rayonnement solaire. Chaque emplacement sur terre reçoit la lumière du soleil, au moins une partie de l'année. Cependant, la quantité de lumière du soleil atteignant la terre varie selon l'emplacement géographique, l'heure, et la saison.
Trois facteurs sont responsables des variations de la quantité et de la qualité de la lumière du soleil frappant la terre : (1) la terre est en rond, (2) la terre tourne autour du soleil dans une orbite elliptique, et (3) la terre tourne sur un axe incliné.
Puisque la terre est en rond, le soleil heurte la surface à différents angles s'étendant de 0° (juste au-dessus de l'horizon) avec 90° (directement au-dessus). Quand les rayons du soleil sont verticaux, la surface terrestre obtient toute l'énergie possible. Plus les rayons du soleil sont plus inclinés, plus ils voyagent par l'atmosphère longtemps, devenant plus dispersés et répandent. Puisque la terre est en rond, les régions polaires glaciales n'obtiennent jamais un soleil élevé. En raison de l'axe de la rotation incliné, ces zones n'obtiennent aucun soleil du tout pendant la partie de l'année.
Puisque la terre tourne autour du soleil dans une orbite elliptique, elle est plus proche le soleil pendant la partie de l'année. Quand le soleil est plus proche la terre, la surface terrestre reçoit un peu plus d'énergie solaire. La terre est plus proche le soleil quand c'est été en hémisphère sud et hiver dans l'hémisphère nord. Cependant, la présence de vastes océans modère les étés plus chauds et des hivers plus froids un compteraient voir dans l'hémisphère sud en raison de cette différence.
L'inclinaison 23.5° à l'axe de terre de la rotation est un facteur plus significatif en déterminant la quantité de lumière du soleil frappant la terre à un emplacement particulier. L'inclinaison a comme conséquence de plus longues journées dans l'hémisphère nord de l'équinoxe (vernal) de ressort à l'équinoxe (automnal) de chute et de plus longues journées dans l'hémisphère sud pendant les 6 autres mois. Les jours et les nuits sont les deux exactement 12 heures long les équinoxes, qui se produisent tous les ans dessus ou autour du 23 mars et 22 septembre.
Les pays aiment les Etats-Unis, qui se situent dans les latitudes moyennes, reçoivent plus d'énergie solaire en été non seulement parce que les journées sont plus longues, mais également parce que le soleil est presque aérien. Les rayons du soleil bien davantage sont inclinés pendant les jours plus courts des mois d'hiver. Le résultat est une grande différence dans la quantité de lumière du soleil directe disponible pour un système à énergie solaire. Les villes comme Denver (près de la latitude de 40° N) reçoivent presque trois fois où plus d'énergie solaire en juin qu'elles faire en décembre. C'est pourquoi l'hiver est tellement plus froid que l'été.
La rotation de la terre est responsable des variations horaires au soleil. Dans le début de la matinée et la fin de l'après-midi, le soleil est bas dans le ciel. Ses rayons voyagent plus loin par l'atmosphère qu'à midi quand le soleil est à sa remarque plus élevée. Un jour franc, la plus grande quantité d'énergie solaire atteint un collecteur autour du midi solaire.
Le calcul de la quantité de lumière du soleil disponible pour un système à énergie solaire est complexe et provocant. États atmosphériques, la position changeante du soleil, et terrain local interactif pour modérer les ressources solaires à un moment donné et l'endroit. Les techniciens solaires comptent sur des données historiques au sujet de temps, de climat, et de pollution atmosphérique pour concevoir un système à énergie solaire pour un emplacement spécifique. Ils doivent considérer la position du soleil tout au long de l'année. Ils doivent faire attention aux informations éditées par utilisation sur le rayonnement solaire qui applique aux collecteurs inclinés et south-facing. Et ils doivent comprendre non seulement comment les modèles de temps saisonniers affectent la lumière du soleil, mais également comment ils affectent des conditions de système à énergie solaire.
Si la lumière du soleil est directe ou diffuse peut de manière significative affecter la performance de système à énergie solaire. Les systèmes solaires électriques exigent la lumière du soleil directe. Les collecteurs pour des systèmes de chauffage solaire, y compris les bâtiments solaires passifs, retiennent dirigent et répandent le rayonnement solaire. Dans quelques zones, les systèmes à énergie solaire retiendront des quantités significatives de lumière du soleil réfléchies des surfaces blanches voisines telles que la neige, le sable de couleur claire, ou les appartements de sel. Les concepteurs solaires doivent représenter de tels effets extérieurs de réflexion où ils existent.
Les scientifiques mesurent la quantité de lumière du soleil tombant sur des emplacements spécifiques à différentes heures de l'année, et puis estiment la quantité de lumière du soleil tombant sur des régions à la même latitude avec les climats semblables. Des mesures de l'énergie solaire sont typiquement exprimées en tant que rayonnement total sur une surface horizontale. Des données de rayonnement pour les systèmes (PV) photovoltaïques, qui produisent l'électricité, sont souvent représentées comme kilowatt-heures par mètre carré (kWh/m2). Des évaluations directes de l'énergie solaire peuvent également être exprimées comme watts par mètre carré (W/m2). Des données de rayonnement pour les systèmes à énergie solaire actifs et passifs, qui produisent la chaleur, sont habituellement représentées dans les unités thermiques britanniques par pied carré (Btu/pi2). L'équation suivante te permet de convertir d'un système de mesure en autre : 317 Btu/pi2 = 1 kWh/m2.
Vous pouvez obtenir des informations fondamentales sur la ressource solaire de la nation du laboratoire national d'énergie renouvelable à d'or, au Colorado, ou au centre de traitement des données climatique national à Asheville, la Caroline du Nord. Le laboratoire national d'énergie renouvelable fournit également des cartes de ressource de rayonnement solaire des Etats-Unis. Les cartes sont disponibles pour les surfaces horizontales et inclinées pour chaque mois de l'année. (Voir les « ressources » au site Web de DAINE pour plus d'information sur la façon dont obtenir des cartes.)
Conditions et climat de système : L'évaluation du climat peut vous aider mieux à définir des conditions de système pour le chauffage solaire et les systèmes solaires électriques. Les modèles de temps saisonniers affectent des conditions de chauffage et de refroidissement aussi bien que la ressource solaire. En hiver, la perte de chaleur est affectée par l'extérieur, ou ambiant, la température. Plus il fait dehors froid, plus un capteur solaire perdra la chaleur rapidement, devenant moins efficace. Les basses températures augmentent également la perte de chaleur des bâtiments. Plus les températures extérieures de moyenne quotidienne sont basses, plus les conditions de chauffage seront grandes.
Les conditions de chauffage d'hiver augmentent habituellement quand il y a moins d'énergie solaire disponible. Pour cette raison, les techniciens conçoivent souvent des systèmes de chauffage solaire pour retenir la quantité maximum d'énergie du soleil d'hiver. Alors ils peuvent appliquer les principes de la conception climatique pour maintenir le système de produire trop de chaleur dans l'été. Par exemple, un porte-à-faux de toit peut être conçu pour ombrager les fenêtres south-facing en été.
Les gens utilisent plus d'électricité en hiver où les jours sont plus courts. Les systèmes solaires électriques produisent plus d'électricité en été où les jours sont plus longtemps et il y a plus lumière du soleil directe. Les informations détaillées au sujet de votre climat peuvent vous aider à figurer à l'extérieur si un système solaire électrique semble raisonnable pour vous. Si vous habitez aux Etats-Unis du sud-ouest, par exemple, la réponse peut bien être « oui. » Cette région apprécie une quantité significative de lumière du soleil directe pendant toute l'année, et ses conditions de chauffage d'hiver sont modérées.
Votre réponse peut également être « oui » si vous voulez l'électricité pour une carlingue d'été au Montana qui est des milles de la ligne électrique la plus proche. En positionnant soigneusement votre choix de cellules (picovolte) solaires, vous devriez pouvoir retenir assez lumière du soleil directe pour courir vos lumières et un petit réfrigérateur.
Un examen détaillé de ressource, de chauffage, et de conditions solaires d'électrique-système est au delà de l'étendue de ce livre. Ces conditions varient dans l'ensemble des Etats-Unis et sont spécifiques à un projet particulier. L'excellent logiciel pour déterminer des conditions à énergie solaire de capacité de système est disponible sur l'Internet.
Microclimats : Le microclimat d'un chantier peut faire ou briser un projet solaire. Les ombres moulées par les bâtiments, les arbres, ou les collines voisins sont des considérations importantes en orientant un capteur solaire ou en concevant un bâtiment solaire passif. Ainsi, aussi, sont les conditions locales qui prédisposent un emplacement pour embrumer ou une quantité peu commune de neige.
Par exemple, les zones de basse terre près des fleuves et des lacs peuvent avoir un brouillard de début de la matinée qui consomme avant midi. Dans un tel emplacement, un concepteur solaire pourrait vouloir orienter un collecteur pour tirer profit du ciel dégagé d'après-midi. De même, les modèles de temps locaux peuvent avoir comme conséquence les chutes de neige fréquentes et plus grandes pour certaines zones, conditions de chauffage croissantes et réduire la quantité d'énergie solaire disponible en mois d'hiver. Le concepteur solaire qui factorise dans de telles considérations récoltera des participations en termes de performance de système améliorée.
Les vents peuvent affecter comment un système solaire exécute. Il est important d'analyser dans si les collines, les arbres, et les bâtiments voisins dirigent des vents ou à partir d'un emplacement particulier. En hiver, les vents froids peuvent accélérer la perte de chaleur d'un bâtiment, augmentant des conditions de chauffage solaire. En été, les brises fraîches peuvent aider à disperser la chaleur d'un bâtiment bien projeté, la rendant plus confortable et réduisant des conditions de refroidissement.
Using le climat les estimations dans la conception implique plus que créant un bâtiment ou un système solaire dans le contexte d'un environnement spécifique. Les techniciens solaires peuvent employer la conception de paysage et les fondations elles-mêmes pour augmenter la performance de système solaire ou pour maintenir le réchauffeur de bâtiments dans l'hiver et le refroidisseur en été. Par exemple, les porte-à-faux et les avant-toits peuvent ombrager des fenêtres quand le chauffage solaire n'est pas désiré. Les concepteurs de paysage peuvent stratégiquement placer des arbres à feuilles caduques et des arbustes dehors pour aider à maintenir le refroidisseur de bâtiments et plus confortable pendant les mois plus chauds. Les cours remplies d'arbres, de vignes fleurissantes, d'arbustes et de grande fontaine peuvent créer une oasis fraîche même dans le climat de désert le plus chaud. | Le schéma 122 | 
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Aide de conception : Les climats peuvent jouer un rôle important à quatre étapes dans le procédé de conception à énergie solaire de système : 1) l'évaluation de la ressource solaire, 2) la définition des conditions de système, y compris l'impact des facteurs climat-apparentés sur la conception de système, 3) l'analyse des microclimats emplacement-spécifiques existants, et 4) la conception des systèmes, des bâtiments, et des paysages de maximiser la performance.
Jusque récemment, les concepteurs solaires ont dû exécuter une série de calculs complexes pour déterminer la taille de la ressource solaire, pour figurer des conditions à l'extérieur de chauffage et de refroidissement dans différentes parties du pays à différentes heures de l'année, et pour décider la taille et l'orientation optimales d'un chauffage solaire ou d'un système électrique. Une fois que cette information était obtenue, les concepteurs puis l'ont intégrée dans des régimes pour un nouveau système ou bâtiment et le paysage l'entourant.
Aujourd'hui, le procédé de conception est facilité en raison du nombre de ressources disponibles sur l'Internet ou sur le disque compact-ROM. Les ressources d'Internet offrent quelque chose pour chacun, du constructeur à la maison d'amateur au concepteur solaire expérimenté. Plusieurs régimes peuvent te fournir une analyse détaillée de votre ressource solaire locale avec l'information sur les modèles de temps à long terme. Tout que vous devez faire est de compléter votre emplacement exact (latitude et longitude).
D'autres ressources pour le climat et la conception sur l'Internet comprennent :
* Étude des outils pour que les venus verdissent la conception
* Listes de contrôle vertes de conception
* Stratégies pour trouver les meilleurs emplacements pour de nouveaux systèmes à énergie solaire
* Stratégies pour réduire la période et le coût d'études de préfaisabilité
* Une méthode facile à utiliser pour estimer la performance des systèmes de picovolte a connecté au réseau de pouvoir des États-Unis
* Un régime qui calcule l'emplacement du soleil dans le ciel : tout endroit, tout jour, et n'importe quand.
* Les efforts continus dans les pays autour du monde de développer et raffiner de nouvelles ressources d'aide de conception continueront à soutenir l'utilisation de l'estimation de climat dans la conception et d'autres améliorations à la conception de système à énergie solaire. |
