패시브 솔라리스 시스템은 공식적으로 고전적인 모더니즘과 현재와 리셉션의 전통에서 점점 더 독립적 인 스타일의 건축이되어 가고 있으며, 적합성 (형태는 기능을 따르고 조각은 배경에 남아있다) 하에서 디자인의 종속성에서 기능주의에 배정된다. 패시브 솔라리스 설계에서는 창문, 벽 및 바닥이 겨울에 열 형태로 태양 에너지를 수집, 저장, 반사 및 분배하여 여름에 태양열을 거부합니다. 이것은 활성 태양열 시스템과는 달리 기계 및 전기 장치를 사용하지 않기 때문에 수동 태양 설계라고합니다.

수동 태양 건물을 설계하는 열쇠는 정확한 지역 분석을 수행하는 지역 기후를 최대한 활용하는 것입니다. 고려해야 할 요소로는 창 배치 및 크기, 유약 유형, 단열재, 열 질량 및 음영이 있습니다. 패시브 솔라 설계 기술은 새로운 건물에 가장 쉽게 적용 할 수 있지만 기존 건물은 적용하거나 “개장”할 수 있습니다.

주요 수동 태양 건물 구성
세 가지 기본 수동 태양 에너지 구성이 있습니다.

직접 태양계
간접 태양계
고립 된 태양계

패시브 에너지 게인
적극적인 태양 기술은 능동적 인 기계 시스템없이 태양 광을 사용합니다 (활성 태양과 대조). 이러한 기술은 햇빛을 사용 가능한 열 (물, 공기 및 열 질량)로 변환하고, 다른 에너지 원을 거의 사용하지 않고 통풍 용 또는 향후 사용을 위해 공기 이동을 일으 킵니다. 일반적인 예는 건물의 적도면에있는 일광 욕실입니다. 패시브 쿨링은 여름철의 냉각 요구 사항을 줄이기 위해 동일한 설계 원칙을 사용합니다.

일부 수동 시스템은 댐퍼, 셔터, 야간 단열 및 태양 에너지 수집, 저장 및 사용을 향상시키고 원치 않는 열 전달을 줄이는 기타 장치를 제어하기 위해 적은 양의 기존 에너지를 사용합니다.

패시브 솔라 기술은 공간 난방을위한 직접 및 간접 태양 광 증가, 열 사이펀을 기반으로하는 태양열 온수 시스템, 실내 공기 온도 변화를 늦추기위한 열 질량 및 상 변화 물질의 사용, 태양열 조리기, 자연 환기 향상을위한 태양열 굴뚝 및 지구 쉼터.

보다 광범위하게, 수동형 태양 광 기술은 태양열로를 포함하지만, 일반적으로 집중 형 거울이나 수신기를 정렬하기 위해 외부 에너지가 필요하며, 역사적으로 광범위하게 사용하기에는 실용적이지 않거나 비용면에서 효과적이지 않습니다. 우주 및 온수 난방과 같은 ‘저급’에너지 수요는 태양 에너지의 수동적 사용에 대한 더 나은 응용 분야로 시간이 지남에 입증되었습니다.

직접 태양계
직접 이득 수동 태양 시스템에서 실내 공간은 태양열 집열기, 흡열 기 및 분배 시스템으로 작동합니다. 북반구의 남향 유리 (남반구의 북쪽 방향)는 태양 에너지를 직접적으로 가열 (복사 에너지 흡수)하거나 간접적으로 (대류를 통해) 콘크리트 또는 벽돌과 같은 건물의 열 질량을 가열하는 건물 내부로 들어간다 바닥과 벽. 열 질량으로 작용하는 바닥과 벽은 건물의 기능 부품으로 통합되며 낮 시간 동안의 난방 강도를 부드럽게합니다. 밤에는 가열 된 열 질량이 실내 공간으로 열을 방출합니다.

추운 기후에서 햇볕이 잘 드는 건물은 추가 열 질량을 추가하지 않고 남향의 유약 영역을 약간 증가시키는 직접적인 수동 태양 구성의 가장 기본적인 유형입니다. 이는 건물 외피가 잘 절연되고 동서 방향으로 길게 늘어나며 남쪽에 창문의 크기가 80 % 이상 (80 % 이상) 인 직접 이득 시스템 유형입니다. 건물 내부의 열 질량 (예 : 프레이밍, 벽 보드 등)이 거의 추가되지 않았습니다. 햇볕이 잘 드는 건물에서는 남향 창 지역이 과열을 방지하기 위해 맑은 날씨가 아닌 총 바닥 면적의 약 5 ~ 7 %로 제한되어야합니다. 추가적인 열 질량이 추가되는 경우에만 남향 유리판을 추가로 포함 할 수 있습니다. 이 시스템은 에너지 절약 효과가 크지 않으며 태양의 템퍼링은 매우 저렴합니다.

실제 직접 이득 수동 태양 시스템에서 실내 공기의 큰 온도 변동을 방지하려면 충분한 열 질량이 필요합니다. 태양 열처리 건물보다 더 많은 열 질량이 필요합니다. 건물 내부의 과열은 열량이 불충분하거나 잘못 설계되어 발생할 수 있습니다. 바닥, 벽 및 천장의 내부 표면 영역의 약 1/2 내지 2/3는 축열 재로 구성되어야합니다. 열 저장 물질은 콘크리트, 어도비, 벽돌 및 물이 될 수 있습니다. 바닥과 벽의 열 질량은 기능적으로나 심미적으로 가능한 한 그대로 유지해야합니다. 열 질량은 직사광선에 노출 될 필요가 있습니다. 벽 – 카페트, 커다란 천장, 팽창성 가구 및 커다란 벽걸이는 피해야합니다.

일반적으로 남향 유리 1ft2 당 약 5 ~ 10ft3의 열 질량 (5 ~ 10m2 당 1m3)이 필요합니다. 평균 최소 벽 및 바닥 깔개 및 가구를 고려할 때 햇빛이 직접 표면에 부딪히는 지 여부에 따라 남향 유리의 ft2 (5-10m2 / m2) 당 약 5-10ft2에 해당합니다. 가장 간단한 경험 법칙은 열 질량 영역이 직접 이득 수집기 (유리) 영역의 표면적의 5 ~ 10 배 영역을 가져야한다는 것입니다.

단단한 열 질량 (예 : 콘크리트, 석조, 돌 등)은 두께가 약 4 in (100 mm) 이하인 비교적 얇아야합니다. 노출 지역이 큰 열 질량과 하루 중 적어도 일부분 (최소 2 시간) 동안 직사 광선이 닿는 열 질량이 가장 잘 수행됩니다. 중간 – 암흑, 높은 흡수력을 가진 색상은 직사광선에 노출 될 열 질량 요소의 표면에 사용해야합니다. 햇빛과 접촉하지 않는 열 질량은 어떤 색이라도 될 수 있습니다. 경량 요소 (예 : 건식 벽체 천장)에는 어떤 색상이든 사용할 수 있습니다. 어둡고 흐린 날과 야간에 단단히 고정 된 움직일 수있는 단열재로 유리를 덮으면 직접 이득 시스템의 성능이 크게 향상됩니다. 플라스틱 또는 금속 봉쇄 물에 함유되어 있고 직사광선에 놓인 물은 자연 대류 열전달로 인해 고체 질량보다 더 빠르고 균등하게 가열됩니다. 대류 과정은 또한 어두운 색의 고체 질량 표면이 직사 광선을받을 때 표면 온도가 너무 과도 해지는 것을 방지합니다.

기후 및 적절한 열 질량에 따라 직접 이득 시스템의 남쪽면 유리 영역은 바닥 면적의 약 10 ~ 20 %로 제한되어야합니다 (예 : 100ft2 바닥 면적의 유리 10 ~ 20ft2). 이것은 유리 그라스 또는 유약 영역을 기준으로해야합니다. 대부분의 창문에는 전체 창문 영역의 75-85 %에 해당하는 그물 유리 / 유약 영역이 있습니다. 이 수준 이상에서는 과열, 눈부심 및 직물의 퇴색 문제가있을 수 있습니다.

간접 태양계
간접적 인 수동형 태양열 시스템에서 열 질량 (콘크리트, 벽돌 또는 물)은 남향의 유리 뒤에 직접적으로 가열 실내 공간 앞에 위치하므로 직접 가열이되지 않습니다. 햇빛이 실내 공간으로 들어오는 것을 막고 유리를 통해 시야를 방해 할 수 있습니다. 간접 이득 시스템에는 열 저장 벽 시스템과 지붕 연못 시스템의 두 가지 유형이 있습니다.

열 저장 (트롬 브) 벽

트롬 브 (Trombe) 벽이라고 불리는 축열 벽 시스템에서 거대한 벽은 남향의 유리 바로 뒤에 위치하고 태양 에너지를 흡수하여 밤에는 건물 내부로 선택적으로 방출합니다. 벽은 시멘트 (cast-in-place) 콘크리트, 벽돌, 어도비, 석재 또는 단단한 (또는 채워진) 콘크리트 석조 구조물로 건축 될 수 있습니다. 햇빛은 유리를 통해 들어 와서 질량 벽의 표면에 즉시 흡수되어 재료 덩어리를 통해 내부 공간에 저장되거나 전도됩니다. 열 질량은 질량과 창 영역 사이의 공간으로 들어가는 태양 에너지를 빠르게 흡수 할 수 없습니다. 이 공간에서 공기의 온도는 쉽게 49 ° C (120 ° F)를 초과 할 수 있습니다. 이 뜨거운 공기는 벽 상단의 열 분배 환기구를 통합하여 벽 뒤에있는 내부 공간으로 유입 될 수 있습니다. 이 벽 시스템은 발명자 인 에드워드 모르스 (Edward Morse)에 의해 1881 년에 처음 상상되고 특허되었습니다. Felix Trombe는 1960 년대 프랑스 피레네 산맥에서이 디자인을 사용하여 여러 개의 주택을 지은 프랑스 엔지니어입니다.

축열 벽은 일반적으로 어두운 열 흡수 마감재 (또는 선택적 표면)로 코팅되고 고 투과 유리의 단일 또는 이중 레이어로 덮인 4 ~ 16 인치 (100 ~ 400mm) 두께의 석조 벽으로 구성됩니다. 유리는 일반적으로 작은 공역을 만들기 위해 벽에서 3/4 in에서 2 in까지 배치됩니다. 일부 디자인에서는 질량이 유리에서 0.6m (1 ~ 2ft) 떨어져 있지만 공간은 여전히 ​​사용할 수 없습니다. 열 질량의 표면은 태양 광선을 흡수하여 야간 사용을 위해 보관합니다. 다이렉트 게인 시스템과는 달리, 축열 벽 시스템은 과도한 창 면적과 내부 공간의 눈부심없이 수동 태양열을 제공합니다. 그러나 뷰와 데이라이트를 이용하는 기능은 제거됩니다. 벽 내부가 내부 공간에 열려 있지 않으면 Trombe 벽의 성능이 저하됩니다. 벽면의 내부 표면에 설치된 가구, 책꽂이 및 벽 캐비닛은 성능을 저하시킵니다.

일반적으로 통풍 식 축열 벽으로 불리는 고전적인 Trombe 벽은 자연 대류에 의해 실내 공기가 통과 할 수 있도록 질량 벽의 천장 및 바닥 수준 근처에서 작동 가능한 통풍구를 가지고 있습니다. 태양 복사열은 유리와 벽 사이에 갇혀있는 공기를 가열하고 상승하기 시작합니다. 공기는 하부 통풍구로 흘러 들어간 다음 유리와 벽 사이의 공간으로 끌어 들여 태양 복사열에 의해 가열되고 온도가 상승하여 온도가 상승한 다음 상단 (천장) 벤트를 통해 실내 공간으로 다시 배출됩니다. 이것은 벽이 직접적으로 공간 안으로 가열 된 공기를 도입 할 수있게한다; 보통 약 90 ° F (32 ° C)의 온도에서.

통풍구를 밤 (또는 흐린 날)에 열어두면 대류 공기 흐름이 역전되어 옥외에서 열을 방출하여 열을 낭비합니다. 밤에는 벤트를 닫아야 저장 벽의 내부 표면에서 복사열이 실내 공간을 가열합니다. 일반적으로 통풍구는 열 발생이 필요없는 여름철에도 폐쇄됩니다. 여름에는 벽 꼭대기에 설치된 외부 배기구를 열어 외부로 배출 할 수 있습니다. 이러한 배출은 시스템이 하루 동안 건물을 통해 공기를 몰고가는 태양 굴뚝 역할을합니다.

온난 한 날씨와 여름철에 낮에는 너무 많은 열을 전달하기 때문에 실내로 환기 된 통풍 식 축열 벽은 다소 효과가없는 것으로 입증되었습니다. 그들은 단순히 과열되어 편안함 문제를 만듭니다. 대부분의 태양 전문가들은 축열 벽을 내부로 환기시키지 말 것을 권장했다.

트롬 베 (Trombe) 벽 시스템에는 많은 변형이 있습니다. 방해받지 않는 축열 벽 (기술적으로 Trombe 벽이 아님)은 외부 표면에 태양 에너지를 포착하고, 가열하고, 실내 표면에서 실내 공간으로 하루 후반에 방출되는 내부 표면으로 열을 전도합니다. 물 벽은 열 질량으로 사용되는 탱크 또는 물 튜브로 구성된 열 질량의 유형을 사용합니다.

전형적인 열처리되지 않은 축열 벽은 외면에 어두운 열 흡수 소재가있는 남쪽면 벽돌 또는 콘크리트 벽으로 이루어져 있으며 단층 또는 이중 유리로 마주하고 있습니다. 높은 전송 유리는 질량 벽에 태양 에너지를 최대화합니다. 유리는 작은 공역을 만들기 위해 벽으로부터 20 ~ 150 mm (3 in ~ 6 in.) 떨어진 곳에 배치됩니다. 비닐은 연화 될 것이고 목재는 벽의 유리 뒤에 존재할 수있는 섭씨 82도 (화씨 180도)의 온도에서 초 건조 될 것이기 때문에 유리 프레임은 일반적으로 금속 (예 : 알루미늄)입니다. 유리를 통과하는 햇빛의 열은 어두운 표면에 흡수되어 벽에 저장되며 벽돌을 통해 안쪽으로 천천히 전달됩니다. 건축 세부 사항으로, 패턴 화 된 유리는 태양 투과성을 희생시키지 않으면 서 벽의 외부 가시성을 제한 할 수 있습니다.

물 벽은 단단한 질량 벽 대신 열 질량에 물 용기를 사용합니다. 물의 벽은 일반적으로 고체의 질량 벽보다 약간 더 효율적입니다. 왜냐하면 액체 벽에 가열 된 물의 대류 흐름이 발달하여 열을 더 효율적으로 흡수하기 때문입니다. 이러한 전류로 인해 고체 덩어리가 제공 할 수있는 것보다 빠르게 혼합되어 건물 안으로 더 빨리 열이 전달됩니다.

외부 및 내부 벽면 사이의 온도 변화는 매스 벽을 통해 열을 발생시킵니다. 그러나 건물 내부에서는 주간 열 발생이 지연되어 태양이 설정 되었기 때문에 필요할 때 밤에는 열 질량의 내부 표면에서만 사용할 수 있습니다. 시차는 햇빛이 처음으로 벽을 칠 때와 열이 건물 내부로 들어올 때 사이의 시간 차이입니다. 시간 지연은 벽에 사용 된 재료의 유형과 벽 두께에 따라 달라집니다. 두께가 클수록 시간 지연이 커집니다. 열적 질량의 시간 지연 특성은 온도 변동의 감쇠와 결합되어보다 낮 시간의 열원으로서 주간 태양 에너지를 변화시킬 수 있습니다. Windows는 자연스러운 조명이나 심미적 인 이유로 벽에 배치 할 수 있지만 효율성을 다소 떨어 뜨리는 경향이 있습니다.

축열 벽의 두께는 벽돌의 경우 10 ~ 14 in (250 ~ 350 mm), 콘크리트의 경우 12 ~ 18 in (300 ~ 450 mm), 어스 / 어도비의 경우 8-12 in (200 ~ 300 mm)이어야합니다. , 물은 최소 6 in (150 mm) 이상이어야합니다. 이 두께는 늦은 저녁 시간 동안 실내 표면 온도가 최고조가되도록 열의 이동을 지연시킵니다. 열은 건물 내부에 도달하는 데 약 8-10 시간이 걸립니다 (시간당 약 1 인치의 속도로 콘크리트 벽을 통해 열이 이동 함). 내부 공간 마감 (예 : 건식 벽체)과 열 질량 벽 사이의 우수한 열 연결은 내부 공간으로의 열 전달을 최대화하는 데 필요합니다.

열 저장 벽의 위치가 실내 공간의 주간 과열을 최소화하지만 잘 단열 된 건물은 가열되는 바닥 면적의 ft2 당 열 질량 벽 표면의 약 0.2 ~ 0.3 ft2로 제한되어야합니다 (0.2 ~ 0.3 m2 / m2 바닥 면적). 물 벽은 바닥 면적의 ft2 (0.15 ~ 0.2 m2 / m2) 당 약 0.15 ~ 0.2 ft2의 물 벽면을 가져야합니다.

열 질량 벽은 낮 (밤) 온도 스윙 (예 : 남서, 산 – 서)이 높은 맑은 겨울 기후에 가장 적합합니다. 흐린 날씨 나 극도로 추운 기후 또는 일주 온도가 큰 기후에서는 잘 돌아 가지 않습니다. 흐려 지거나 추운 기후에서는 벽의 열 질량을 통한 야간 열 손실이 여전히 클 수 있습니다. 벽은 하루 안에 저장 열을 잃어 버리고 열이 누출되어 백업 난방 요구 사항을 극적으로 높입니다. 탁한 흐림 및 야간 시간에 단단히 고정 된 움직일 수있는 단열재로 유약을 덮으면 축열 시스템의 성능이 향상됩니다.

축열 벽의 가장 큰 단점은 외부로의 열 손실이다. 대부분의 기후에서 열 손실을 줄이기 위해서는 이중 유리 (유리 또는 플라스틱 중 하나)가 필요합니다. 온화한 기후에서는 단일 유리가 허용됩니다. 축열 벽의 외부 표면에 적용된 선택적 표면 (고 흡수 / 저 방출 표면)은 유리를 통해 다시 방출되는 적외선 에너지의 양을 줄임으로써 성능을 향상시킵니다. 일반적으로 절연 패널의 일일 설치 및 제거가 필요없이 성능면에서 비슷한 향상을 이룹니다. 선택적 표면은 벽의 외부 표면에 접착 된 금속 호일 시트로 구성됩니다. 그것은 태양 스펙트럼의 보이는 부분의 거의 모든 방사선을 흡수하고 적외선 범위에서 거의 방출하지 않습니다. 높은 흡광도는 빛을 벽면의 열로 바꾸어 주며 낮은 방사율은 열이 유리쪽으로 다시 방사되는 것을 방지합니다.

지붕 연못 시스템

때로는 태양 지붕이라고 불리는 지붕 연못 수동 태양 시스템은 지붕에 저장된 물을 사용하여 대개 사막 환경에서 뜨겁거나 차가운 내부 온도를 조절합니다. 이것은 일반적으로 평평한 지붕에 6 ~ 12 in (150 ~ 300 mm)의 물을 담고있는 컨테이너로 구성됩니다. 물은 큰 비닐 봉지 또는 유리 섬유 용기에 보관되어 복사 방출을 극대화하고 증발을 최소화합니다. 그것은 유약을 쓰지 않고 남아 있거나 유약으로 덮을 수 있습니다. 태양 복사열은 열 저장 매체로 작용하는 물을 가열합니다. 야간이나 흐린 날씨에 컨테이너를 단열재로 덮을 수 있습니다. 지붕 연못 아래의 실내 공간은 위에있는 지붕 연못 저장소에서 방출되는 열에너지로 가열됩니다. 이 시스템은 35 ~ 70 lb / ft2 (1.7 ~ 3.3 kN / m2)의 사하중을 지원하기 위해 우수한 배수 시스템, 이동 가능한 단열재 및 향상된 구조 시스템을 필요로합니다.

낮 동안의 햇빛의 발각 각도와 함께, 옥상 연못은 온난화에서 온화한 기후에서 중위도 및 중위도에서의 난방에만 효과적입니다. 지붕 연못 시스템은 덥고 낮은 습도의 기후에서 더 잘 냉각됩니다. 많은 태양 지붕이 건설되지 않았으며, 축열 지붕의 설계, 비용, 성능 및 건축 세부 사항에 대한 정보가 제한적입니다.

고립 된 태양계
격리 된 수동형 태양 광 시스템에서, 구성 요소 (예 : 수집기 및 열 저장 장치)는 건물의 실내 영역으로부터 격리됩니다.

태양열 실 또는 일광 욕실이라고도 부르는 부착 된 태양 공간은 유약이있는 내부 공간이나 건물의 일부이거나 건물에있는 방을 가진 고립 된 이득 태양계의 유형이지만 주된 점령 지역에서 완전히 폐쇄 될 수 있습니다. 그것은 직접 이득과 간접 이득 시스템 특성의 조합을 사용하는 부착 된 온실처럼 기능합니다. 태양 공간은 온실처럼 불려질 수 있지만 온실은 식물을 키우기 위해 설계된 반면 태양 공간은 건물에 열과 미학을 제공하도록 설계되었습니다. 선 공간은 건물의 거실을 넓히고 식물과 다른 식물을 자랄 수있는 공간을 제공하기 때문에 매우 인기있는 패시브 디자인 요소입니다. 그러나 온화하고 추운 기후에서는 추운 날씨에 식물이 얼어 붙지 않도록 보충 공간 난방이 필요합니다.

부착 된 태양 공간의 남쪽에 면한 유리는 직접 이득 시스템 에서처럼 태양 에너지를 수집합니다. 가장 간단한 sunspace 디자인은 오버 헤드 유약없이 수직 창을 설치하는 것입니다. 썬 스페이스는 풍부한 유약을 통해 높은 열 발생과 높은 열 손실을 경험할 수 있습니다. 수평 및 경사 유리는 겨울에 더 많은 열을 수집하지만, 여름철 과열을 방지하기 위해 최소화됩니다. 오버 헤드 유약이 미적으로 기분 좋을 수 있지만 절연 지붕은 열 성능이 뛰어납니다. 채광창은 일광 절약 가능성을 제공하는 데 사용될 수 있습니다. 수직 유약은 태양의 각도가 낮은 겨울철에 이득을 극대화 할 수 있으며 여름 동안 열 발생을 줄입니다. 수직 유리는 비용이 저렴하고 설치 및 절연이 쉬우 며 누출, 분무, 파손 및 기타 유리 파손이 발생하지 않습니다. 여름 쉐이딩이 제공된다면 수직 유약과 경사 유리의 조합이 허용됩니다. 여름에 유약을 그늘지게하는 데 필요한 오버행이 잘 설계되어있을 수 있습니다.

열 손실 및 이득으로 인한 온도 변화는 열 질량 및 저 방사율 창에 의해 조절할 수 있습니다. 열 질량에는 벽돌 바닥, 집과 접하는 석조 벽 또는 물 용기가 포함될 수 있습니다. 천장과 바닥 수준의 통풍구, 창문, 문 또는 팬을 통해 건물에 열을 분산시킬 수 있습니다. 일반적인 디자인에서, 생활 공간에 인접한 태양 공간의 후면에 위치한 열 질량 벽은 간접적 인 열 질량 벽처럼 기능합니다. 태양 공간으로 들어오는 태양 에너지는 열 질량으로 유지됩니다. 태양열은 태양 공간 뒤쪽의 공유 된 질량 벽을 통하는 통풍에 의해 통풍구 (방해받지 않은 축열 벽과 같음) 또는 대류에 의한 태양 공간에서 실내 공간으로의 공기 흐름을 허용하는 벽의 구멍을 통해 전달됩니다 ( 통풍 식 축열 벽처럼).

추운 기후에서는 유리를 통해 외부로의 전도 손실을 줄이기 위해 이중 유약을 사용해야합니다. 햇빛이 건물의 나머지 부분과 차단 될 수 있기 때문에 야간 열 손실은 비록 겨울철에 중요하지만, 직접 이득 시스템과 마찬가지로 태양 공간에서 필수적이지 않습니다. 온대와 추운 기후에서는 야간에 건물과 태양 공간을 열로 격리하는 것이 중요합니다. 건물과 부착 된 일광 사이의 큰 유리 패널, 프렌치 도어 또는 슬라이딩 유리 도어는 열린 공간과 관련된 열 손실없이 열린 느낌을 유지합니다.

석조 벽을 가진 일광은 기후에 따라 가열되는 바닥 면적의 ft2 당 약 0.3ft2의 열 질량 벽 표면 (층 면적의 0.3m2)을 필요로합니다. 벽 두께는 축열 벽과 비슷해야합니다. 태양 공간과 생활 공간 사이에 물 벽이 사용되는 경우, 가열되는 바닥 면적의 ft2 당 약 0.20ft2의 열 질량 벽 표면 (0.2m2 / m2)이 적합합니다. 대부분의 기후에서는 과열을 막기 위해 여름철에 환기 시스템이 필요합니다. 일반적으로 엄청난 오버 헤드 (수평) 및 동쪽과 서쪽을 향한 유리 영역은 열 반사 유리를 사용하거나 여름 쉐이딩 시스템 영역을 제공하는 것과 같이 여름 과열에 대한 특별한 사전주의없이 태양 공간에서 사용하지 않아야합니다.

열 질량의 내부 표면은 어두운 색이어야합니다. 움직일 수있는 단열재 (예 : 창 피복, 차양, 셔터)는 햇빛이 쌓인 후나 흐린 날씨에 햇빛이 비치는 공간에서 따뜻한 공기를 잡는 데 사용할 수 있습니다. 지나치게 더운 날에 문을 닫았을 때, 창문 덮개는 태양 공간이 과열되는 것을 막아줍니다.

편안함과 효율성을 극대화하기 위해 유리가 아닌 태양 공간 벽, 천장 및 기초는 잘 단열되어야합니다. 기초 벽 또는 슬래브의 둘레는 서리 라인 또는 슬래브 둘레 주위로 절연되어야합니다. 온화한 기후 또는 추운 기후에서는 햇빛이 비치는 동서 벽이 단열되어야합니다 (유리가 없어야 함).

추가 조치
밤의 열 손실을 줄이기위한 조치가 취해 져야한다. 창 덮개 또는 움직일 수있는 창 절연재.

열 저장
태양은 항상 빛을 발하지 않습니다. 열 저장 또는 열 질량은 태양이 열을 흡수 할 수 없을 때 건물을 따뜻하게 유지합니다.

일광 솔라 하우스에서 스토리지는 1 ~ 2 일 동안 설계되었습니다. 일반적인 방법은 맞춤형 열 질량입니다. 여기에는 트롬 베 (Trombe) 벽, 환기 된 콘크리트 바닥, 물통, 물 벽 또는 지붕 연못이 포함됩니다. 또한, 지구 자체의 열 질량을 그대로 또는 은행 업무 또는 구조 매체로서의 흙을 사용하여 구조물에 통합하여 사용하는 것도 가능합니다.

아한 대륙 지역 또는 태양 게인이없는 장기간 (예 : 안개가 얼어있는 주) 지역에서는 특수 목적의 열 질량이 매우 비쌉니다. 돈 스티븐스 (Don Stephens)는 연평균 열 저장을 위해 충분히 큰 열 질량으로지면을 사용하는 실험 기법을 개척했습니다. 그의 디자인은 집 아래에서 고립 된 thermosiphon을 실행하고 6m 방수 스커트로 바닥을 단열합니다.

단열재
단열재 또는 초 절연재 (유형, 배치 및 양)는 원하지 않는 열 누설을 줄입니다. 일부 수동 건물은 실제로 단열재로 제작됩니다.

특수 유약 시스템 및 창 피복
직접 태양 광 시스템의 효과는 절연성 (예 : 이중 유약), 스펙트럼 선택적 유약 (저 -e) 또는 이동식 창 절연 (창문 퀼트, 이중 절연 내부 절연 셔터, 쉐이드 등)에 의해 크게 향상됩니다.

일반적으로 적도면 창은 태양 광을 차단하는 유약 코팅을 사용하지 않아야합니다.

독일 패시브 하우스 (Passive House) 표준에서 초 절연 창을 광범위하게 사용합니다. 다양한 스펙트럼 선택적 윈도우 코팅의 선택은 설계 위치에 대한 가열 대 냉각도 일수의 비율에 따라 달라집니다.

글레이징 선택

적도 향이 유리
수직 적도 대향 유리에 대한 요구 사항은 건물의 다른 세면과 다릅니다. 반사 창 코팅과 여러 개의 창유리는 유용한 태양 에너지를 감소시킬 수 있습니다. 그러나 직접 이득 시스템은 열 손실을 줄이기 위해 이중 또는 삼중 유약에 더 많이 의존합니다. 간접 이득 및 절연 이득 구성은 단일 판유리로도 효과적으로 기능 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 최적의 비용 효율적인 솔루션은 위치 및 시스템에 따라 다릅니다.

지붕 앵글 유리 및 채광창
채광창은 거친 직사 광선과 수평선 (평평한 지붕) 또는 지붕 경사면과 같은 각도로 투광되는 눈부심을 허용합니다. 어떤 경우에는 지붕의 입사각에 따라 태양 복사의 강도를 높이기 위해 반사경과 함께 수평 채광창을 사용합니다 (거친 눈부심). 겨울 태양이 수평선에서 낮아지면, 대부분의 태양 복사는 지붕의 각진 유리를 반사합니다 (발생 각도는 지붕과 각진 유리의 아침과 오후와 거의 평행합니다). 여름 태양이 높을 때, 그것은 일년 중 잘못된 시간에 태양 광 발전을 최대화하고 태양열로와 같은 역할을하는 지붕 각진 유리와 거의 직각을 이룹니다. 추운 겨울 밤의 자연 대류 (따뜻한 공기 상승) 열 손실을 줄이기 위해 채광창을 덮고 잘 단열시켜야하며, 봄 / 여름 / 가을 일 동안 강렬한 태양열 상승을 줄여야합니다.

건물의 적도면은 남반구가 북반구, 북쪽이 남반구입니다. 적도에서 멀어지는 지붕의 채광창은 태양이 건물의 비 적도면 (일부 위도)에서 상승 할 수있는 여름철을 제외하고는 대부분 간접 조명을 제공합니다. 동쪽을 향한 지붕의 채광창은 여름 아침에 최대한의 직접적인 빛과 태양열 이득을 제공합니다. 서쪽을 향한 채광창은 하루 중 가장 뜨거운 부분에서 햇빛과 열기를 제공합니다.

일부 채광창은 일부 가시 광선 투과를 허용하면서 여름철 태양열 증가량을 부분적으로 줄이는 고가의 유약을 사용합니다. 그러나 가시 광선이 통과 할 수 있다면 복사열이 증가 할 수 있습니다 (둘 다 전자기파입니다).

탈락 성 나무의 그늘에 채광창을 설치하거나 채광창의 내부 또는 외부에 움직일 수있는 절연 된 불투명 한 창 덮개를 추가하여 원하지 않는 지붕 각진 유약의 여름 태양열 증가량을 부분적으로 줄일 수 있습니다 . 이것은 여름에 일광의 혜택을 제거합니다. 수목의 다리가 지붕 위에 매달려 있으면 빗물 받이에있는 잎의 문제가 증가하고 지붕 손상을 일으키는 얼음 댐이 생기고 지붕 수명이 단축되며 해충이 다락방에 들어가기 쉬운 경로를 제공합니다. 채광창의 잎과 나뭇 가지는 매력적이지 않고 청소하기가 쉽지 않으며 바람 폭풍으로 유약 파손 위험이 높아질 수 있습니다.

세로 형 유리로 된 “톱니 모양의 지붕 글레이징”은 지붕이없는 유리나 채광창이 필요없이 상업용 또는 산업용 건물의 핵심에 수동적 인 태양 건물 설계 이점을 가져올 수 있습니다.

채광창은 일광을 제공합니다. 그들이 제공하는 유일한 견해는 대부분의 응용 프로그램에서 본질적으로 똑바로됩니다. 잘 절연 된 조명 튜브는 채광창을 사용하지 않고 햇빛을 북쪽 방으로 가져올 수 있습니다. 패시브 – 태양 온실은 건물의 적도 측에 풍부한 일광을 제공합니다.

적외선 열 화상 방식 컬러 열 화상 카메라 (정식 에너지 ​​감사에 사용됨)는 추운 겨울 밤이나 더운 여름 날에 지붕이있는 유리 또는 천공 광의 부정적인 열 영향을 신속하게 문서화 할 수 있습니다.

미 국방부는 “수직 유리는 태양 공간을위한 전반적인 최선의 선택입니다.” 지붕이 달린 유리 및 측벽 유리는 수동 태양 태양 공간에는 권장되지 않습니다.

미국 국무부 (DOE)는 지붕이 달린 유약의 단점을 설명합니다. 유리 및 플라스틱은 구조 강도가 거의 없습니다. 수직으로 설치하면 유리 (또는 플라스틱)는 작은 영역 (유약의 상단 가장자리) 만 중력의 영향을 받기 때문에 자체 무게를 지닙니다. 그러나 유리가 수직 축에서 기울어지면 유약의 증가 된 면적 (현재는 경 사진 단면)이 중력의 힘을 견뎌야합니다. 유리도 부서지기 쉽다. 깨지기 전에 많이 구부러지지 않습니다. 이 문제를 해결하려면 일반적으로 유약의 두께를 늘리거나 유약을 보관할 구조용 지지대의 수를 늘려야합니다. 둘 다 전반적인 비용을 증가 시키며, 후자는 태양 광 에너지를 태양 광 영역으로 감소시킵니다.

경 사진 유약과 관련된 또 다른 공통적 인 문제는 날씨에 대한 노출이 증가한다는 것입니다. 강렬한 햇빛이 내리 쬐는 지붕의 유리에 밀봉을 유지하는 것은 어렵습니다. 우박, 진눈깨비, 눈 및 바람은 물질적 인 결함을 일으킬 수 있습니다. 탑승객의 안전을 위해 규제 당국은 일반적으로 경 사진 유리를 안전 유리, 적층판 또는 이들의 조합으로 만들어야 태양 광 발전 잠재력을 감소시킬 것을 요구합니다. 크라운 플라자 호텔 올란도 에어 포트 sunspace의 지붕이 달린 유리의 대부분은 한 번의 폭풍으로 파괴되었습니다. 지붕이 달린 유리는 공사비를 늘리고 보험료를 인상 할 수 있습니다. 수직 유리는 지붕이 달린 유리보다 날씨 손상에 덜 민감합니다.

여름철에는 경 사진 글래 이징이 적용되는 태양 공간에서 태양열을 제어하기가 어렵습니다. 채광창은 공조 요구 사항이있는 기후의 제로 에너지 빌딩 패시브 솔라 쿨링과 대조됩니다.

입사각
유리를 통해 전달되는 태양 광의 양은 태양 복사의 입사각에도 영향을받습니다. 수직의 45도 이내의 한 장의 유리에 닿는 햇빛은 대부분 투과되며 (10 % 미만이 반사 됨), 20도 이상의 수직선으로부터 70도에서 햇빛이 반사되고 70도 이상에서는 반사되는 비율이 급격히 증가합니다 .

이 모든 요소는 입사각을 기준으로 반사율과 투과율의 비율을 정할 수있는 사진 측광 및 헬리오 욘 또는 옵티컬 벤치를 통해보다 정확하게 모델링 할 수 있습니다.

또는 패시브 솔라 컴퓨터 소프트웨어는 태양 경로 및 냉각 및 난방 일수가 에너지 성능에 미치는 영향을 결정할 수 있습니다.

작동 가능한 차광 및 절연 장치
적도 정면 유리가 너무 많은 설계는 과도한 겨울, 봄 또는 가을 일 난방, 일년 중 특정 시간대의 불편한 밝은 생활 공간, 겨울 밤과 여름 일과열 열이 과도하게 발생할 수 있습니다.

Although the sun is at the same altitude 6-weeks before and after the solstice, the heating and cooling requirements before and after the solstice are significantly different. Heat storage on the Earth’s surface causes “thermal lag.” Variable cloud cover influences solar gain potential. This means that latitude-specific fixed window overhangs, while important, are not a complete seasonal solar gain control solution.

Control mechanisms (such as manual-or-motorized interior insulated drapes, shutters, exterior roll-down shade screens, or retractable awnings) can compensate for differences caused by thermal lag or cloud cover, and help control daily / hourly solar gain requirement variations.

Home automation systems that monitor temperature, sunlight, time of day, and room occupancy can precisely control motorized window-shading-and-insulation devices.

Exterior colors reflecting – absorbing
Materials and colors can be chosen to reflect or absorb solar thermal energy. Using information on a Color for electromagnetic radiation to determine its thermal radiation properties of reflection or absorption can assist the choices.