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Aus diesem Beitrag werden wir die wesentlichen Punkte oder Grundlagen definieren, die wir in jeder Gebäudehülle berücksichtigen sollten, um die Schlüssel in energieeffizienten Gebäuden zu identifizieren.
Nach vorheriger Untersuchung und Pflege der Gebäudehülle können wir drei Punkte feststellen.
- Dämpfung solarer Wärmelasten.
- Verwendung natürlicher Belüftung.
- Steuerung der natürlichen Beleuchtung.
Diese Strategien werden als Leitfaden dienen, der auf jede der verschiedenen architektonischen Komponenten und die Einrichtungen, Geräte und Möbel angewendet werden kann.
DÄMPFUNG SOLARER WÄRMELASTEN
Zuerst müssen wir die Quellen bestimmen, durch die Wärme in die Gebäude eindringt:
- Der Sonne: Direkte und diffuse Sonnenstrahlung erreicht das Gebäude von Sonne und Himmel sowie durch Reflexion von nahegelegenen Oberflächen (Albedo).
- Der Luft: Tagsüber erhöht die Sonne die Temperatur der Außenluft durch den Boden und die darin enthaltenen Partikel. Nachts, in Abwesenheit der Sonne, hält die Luft aufgrund des Wärmestaus ein Außentemperaturniveau, das in den Tropen keinen großen thermischen Sprung zwischen Tag und Nacht aufweist.
- Andere Wärmequellen: Benutzer geben je nach Stoffwechsel und Aktivität Wärme an die Umgebung ab. Ebenso erzeugen die Anlagen, Geräte und Elektrogeräte je nach Zweck und Wirkungsgrad mehr oder weniger Wärme.
Die wichtigste Ursache für die Erwärmung in Gebäuden ist die Sonne, die im Wesentlichen auf zwei Arten wirkt
• Direktes Eindringen durch Öffnungen und verglaste Oberflächen.
• Beheizung von lichtundurchlässigen Außengehäusen und anschließende Übertragung ins Innere.
Analysieren wir die äußere Umgebung, folgen sowohl die Sonneneinstrahlung als auch die Lufttemperatur einem sich ständig wiederholenden 24-Stunden-Zyklus. Draußen ist die Temperatur der Luft und der Außenflächen der Gebäudehülle vor Sonnenaufgang am niedrigsten. Wenn die Sonne am Himmel aufgeht, steigt die Temperatur der Außenluft bis zu ihrem Maximalwert an und gleichzeitig wird ein Wärmestrom durch direkte, diffuse oder reflektierte Sonnenstrahlung in der Hülle gespeichert. Die Hülle speichert mehr oder weniger Wärme und gibt sie dann an den Innenraum weiter; Dieser Prozess hängt von den thermophysikalischen Eigenschaften und Oberflächeneigenschaften der konstruktiven Bauteile ab. Der Wärmeübertragungsmechanismus ist mit zwei sehr wichtigen Konzepten verbunden:
-. Dämpfung: dargestellt durch die Differenz zwischen der maximalen Innentemperatur und der maximalen Außentemperatur.
-. Lag oder Lag: dargestellt durch die Differenz in Zeiteinheiten zwischen der maximalen Außen- und Innentemperatur.
Der Begriff der thermischen Masse bzw. thermischen Trägheit eines Gebäudes bezeichnet die Eigenschaft des Gebäudes als Ganzes, die auf ihn einfallende Wärme abzufedern und zeitverzögert an das Innere abzugeben.
• Bei starker thermischer Trägheit sind Verzögerungszeit und Dämpfung groß und das Gebäude wird als schwer bezeichnet.
• Bei schwacher thermischer Trägheit sind Verzögerungszeit und Dämpfung gering und das Gebäude wird als leicht bezeichnet.
Die starke thermische Trägheit eignet sich für Gebäude, die für den Tagbetrieb mit Klimaanlagen ausgelegt sind, beispielsweise für Regierungs- und Bürogebäude. Schwache und mittlere Trägheit eignen sich besser für Gebäude für den Tag- und Nachtbetrieb, die mit natürlicher Belüftung konditioniert sind. Die Gebäude können je nach Nutzungsbedarf und klimatischen Eigenschaften aktiv oder passiv umweltkonditioniert werden. In jedem Fall muss eine adäquate Designstrategie den folgenden Richtlinien folgen:
- Angemessene Ausführung, Form und Ausrichtung des Gebäudes.
- Nutzung des städtischen Kontextes und Landschaftsgestaltung zur Beschattung.
- Anwendung von Sonnenschutz und anderen Sonnenschutztechniken.
- Auswahl lichtundurchlässiger Bauteile aufgrund ihrer thermischen Trägheit und Oberflächenbeschaffenheit.
- Ausreichende Auswahl an Fenster- und Glasfassadentechnologien.
NATÜRLICHE BELÜFTUNG NUTZEN
Unter natürlicher Lüftung versteht man den Austausch von Luft aus dem Inneren eines Gebäudes gegen Frischluft von außen ohne den Einsatz energieverbrauchender mechanischer Geräte wie Klimaanlagen oder Ventilatoren. Die Luftbewegung wird durch die Druckdifferenz verursacht, die zwei Ursachen hat: Temperaturgradient oder dynamische Wirkung des Windes, wenn er auf das Gebäude trifft.
Natürliche Belüftung in Kombination mit Dämmung, thermischer Masse und Sonnenschutz kann den Bedarf an Raumklimatisierung reduzieren oder ganz eliminieren. Um die Möglichkeiten der natürlichen Belüftung eines Gebäudes zu maximieren, muss der uneingeschränkte Zugang zu Außenwinden gewährleistet sein. Die Luftgeschwindigkeit in einer Umgebung wird durch die Geschwindigkeit des einfallenden Windes und die um das Gebäude herum erzeugten Druckfelder bestimmt, die durch den Grundriss und die Form des Gebäudes, die Durchlässigkeit der Fassaden und die Verteilung bestimmt werden Umgebungen.
Das Verhalten der Luft um und innerhalb des Gebäudes richtet sich nach folgenden Grundsätzen:
• Die Luftbewegung innerhalb von Gebäuden basiert auf dem Grundprinzip des „Druckausgleichs“ zwischen Umgebungen. Solange eine Druckdifferenz aufrechterhalten wird, findet eine kontinuierliche Luftzirkulation statt.
• Bei einer Kollision mit dem Gebäude verursacht der Wind Druckunterschiede zwischen den Seiten. Auf diese Weise bewegt sich die Luft von der Luvzone (Druck +) in die Leezone (Druck -) durch die Öffnungen.
• Eine Gebäudeform, die die Windbewegung stärker stört, erzeugt größere Druckunterschiede.
• Je nach Größe, Lage und Art des Fensters tendiert Luft dazu, durch die dem Wind zugewandten Öffnungen einzutreten und durch die verbleibenden Öffnungen auszutreten.
• Wenn eine Umgebung nur ein Loch nach außen hat, entsteht dort eine neutrale Zone, in der die Luft von oben eintritt und unten mit geringer Erneuerung derselben austritt.
Um die natürliche Belüftung effizient zu nutzen, müssen das Gebäude und die Bauteile richtig ausgerichtet sein; Es sollten auch Öffnungen und Fenster vorhanden sein, die die Querlüftung innerhalb der Räume fördern. Eine angemessene architektonische Antwort muss auch die Eigenschaften des Grundstücks und den städtebaulichen Kontext berücksichtigen. Die Gestaltungsstrategien lassen sich dann in den folgenden Empfehlungen zusammenfassen:
- Angemessene Anordnung und Form des Gebäudes, um eine größere Luftbewegung um und innerhalb der Gebäude zu erzeugen.
- Nutzung der Landschaftsgestaltung, um die Luftbewegung innerhalb des Grundstücks zu kanalisieren.
- Lage und Größe von Fenstern und/oder Öffnungen, die die Luftzirkulation und Erneuerung anregen.
- Hohe Durchlässigkeit in den Fassaden und Innenwänden.
LICHTSTEUERUNG
Die Sonne ist die natürliche Quelle der Tagesbeleuchtung, und ihre Wirkung hängt von der geografischen Lage ab, sodass die Beleuchtungseigenschaften des Himmels von der Breite, Höhe und den klimatischen Bedingungen jeder Region bestimmt werden. Was wir als Licht wahrnehmen, ist das sichtbare Spektrum der elektromagnetischen Strahlung der Sonne zwischen 380 und 780 nm. Dieses Licht wird direkt an den in der Ost-West-Achse ausgerichteten Fassaden empfangen, und aufgrund der Mehrfachreflexionen des Lichts im Himmelsgewölbe in den anderen Ausrichtungen diffus.
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Eine adäquate Nutzung von natürlichem Licht erfordert die Kenntnis seiner grundlegenden Eigenschaften, Transmission und Reflexion:
• Übertragung: Die sogenannten undurchsichtigen Körper blockieren bei Sonneneinstrahlung den Lichtdurchlass und erzeugen so Schatten dahinter. Andere Körper lassen einen Großteil des einfallenden Lichts durch, weshalb sie als transparent oder durchscheinend bezeichnet werden. Einfallendes Licht wird auf drei Arten verteilt: Reflexion (r), Absorption (a) und Transmission (t), die die Eigenschaften der Körper definieren, durch die Beziehung:
r + a + t = 1
Bei opaken Körpern
t = 0 und damit r + a = 1
Durchscheinende Materialien lassen einen Großteil des einfallenden Lichts durch, aber durch die Unterbrechung seines geraden Weges wird es in alle Richtungen gestreut und führt zu diffusem Licht.
• Betrachtung: ist eine Eigenschaft, die mit dem Verhalten von Licht verbunden ist, wenn es von einer Oberfläche reflektiert wird. Wenn die parallelen Strahlen des einfallenden Lichts, wenn es von einer Oberfläche reflektiert wird, weiterhin parallel sind, spricht man von spiegelnder Reflexion, und die Oberfläche ist in diesem Fall ein Planspiegel. Für diese Art von Oberfläche gelten die Grundregeln der geometrischen Optik.
Auf einer matten Oberfläche wird einfallendes Licht in alle Richtungen reflektiert und erzeugt diffuses Licht. Je nach Material und Farbe der Oberfläche entsteht oft eine Mischung aus spiegelnden und diffusen Reflexionen, daher werden zwei Arten von Reflexionen erzeugt, die als semi-diffus und gestreut bezeichnet werden. Materialien und Farben mit hoher Transmission und / oder Reflexion sind entscheidende Gestaltungsfaktoren, um natürliches Licht zu nutzen und den Energieverbrauch zu rationalisieren. Die Reflexionseigenschaft von Spiegeln ermöglicht ihren praktischen Einsatz in der Architektur zur Leitung oder Umverteilung von natürlichem Licht, wie im Fall von Beleuchtungskanälen und Solarwannen.
Zusammenfassend sollte eine adäquate Strategie zur kontrollierten Nutzung von natürlichem Licht auf den folgenden Empfehlungen basieren:
• Ausrichtung und Schutz von Fenstern und anderen Öffnungen durch Sonnenschutz, Traufe, Gitter, Jalousien oder andere Mittel zum Blockieren von Sonnengewinnen.
• Verwendung von Hightech-Kristallen, die eine angemessene Durchlässigkeit des natürlichen Lichts mit kontrolliertem Gewinn an Sonnenwärme ermöglichen.
• Lage und geeignete Größen von Fenstern und anderen Öffnungen in Abhängigkeit von der Nutzung und den volumetrischen Proportionen der Umgebung.
• Verwendung von Innenverkleidungen in hellen und reflektierenden Farben.
• Verwendung von reflektierenden Oberflächen, um das Licht umzulenken und Umgebungen mit mehr und besserer natürlicher Beleuchtung zu versorgen.
• Kontrolle der äußeren und inneren Blendung von Gebäuden.
Artikel aus der Universität von Venezuela (Fakultät für Architektur und Städtebau) gestohlen
