Pasywne osłony przeciwsłoneczne zwiększają komfort pracy i obniżają zużycie energii. Mogą przyczynić się do redukcji nakładów inwestycyjnych na sprzęt klimatyzacyjny i urządzenia elektryczne, a także poprawić wygląd budynku.
Osłanianie okien przed bezpośrednimi promieniami słonecznymi nie jest żadnym nowym odkryciem, ponieważ osłony przeciwsłoneczne w różnych formach są dostępne od stuleci. Powodem przygotowania artykułu na ten temat jest zwiększony nacisk na ochronę środowiska, oszczędzanie energii i tworzenie zrównoważonych ekologicznie budynków.
Osłony przeciwsłoneczne wykonane są z mocnych i trwałych materiałów. Głównym celem instalowania osłon jest ograniczanie kumulowania energii cieplnej wewnątrz budynku, eliminowanie efektu oślepienia, a także wpuszczanie do pomieszczeń naturalnego światła w czasie zimy. Należy rozważyć poniższe korzyści:
- osłony przeciwsłoneczne dostarczają znacznych oszczędności związanych z wymaganiami klimatyzacyjnymi; dzięki temu można zastosować mniejsze i tańsze klimatyzatory,
- osłony przeciwsłoneczne pozwalają pracownikom na korzystanie z większej ilości naturalnego światła, ograniczając w ten sposób wykorzystanie sztucznego oświetlenia; dzięki temu eliminowana jest potrzeba przeprowadzenia zabiegów pielęgnacyjnych dla szyb wewnętrznych lub zastosowania drogich szyb przyciemnianych – wszystkie te rozwiązania wymagają również zwiększonego zapotrzebowania na sztuczne oświetlenie,
- komfort i wydajność pracowników wzrasta dzięki większej ilości naturalnego światła w pomieszczeniach,
- pasywne osłony przeciwsłoneczne po zainstalowaniu są bezobsługowe,
- osłony przeciwsłoneczne obniżają szczytowe zapotrzebowanie na energię elektryczną; w budynku mogą być zainstalowane mniejsze i tańsze wyłączniki, ponieważ zapotrzebowanie na energię jest znacznie niższe,
- osłony przeciwsłoneczne generują z roku na rok stałe oszczędności.
Zwiększenie ilości światła dziennego
Dzięki zastosowaniu zewnętrznych osłon przeciwsłonecznych oraz wewnętrznych półek świetlnych, które wprowadzają światło naturalne do wnętrza budynku, można dodatkowo obniżyć zapotrzebowanie na energię niezbędną do wytworzenia sztucznego oświetlenia. Zewnętrzne osłony przeciwsłoneczne, tradycyjnie zamontowane są zgodnie z projektem na odległości około 11,2 m od czoła okna. Obniżenie osłony zewnętrznej o około 1/3 wysokości okna i wprowadzenie wewnętrznych elementów – takich jak półki świetlne – umożliwia uzyskanie tej samej ilości zacienienia, jakie dałoby zastosowanie przyciemnianego szkła. Przy tym rozwiązaniu światło może być wprowadzane przez górną 1/3 część okna. Jest ono następnie odbijane od wewnętrznej półki świetlnej i przekierowywane w głąb pomieszczenia.
Badania wskazują, że wykorzystywanie światła dziennego powoduje zmniejszenie zużycia energii i zwiększenie oszczędności nawet o 80% w ciągu dnia. Wpuszczanie naturalnego światła dziennego głębiej do pomieszczeń ma pozytywny wpływ na użytkowników budynku. Badania pokazują, że zwiększenie ilości światła dziennego wpływa na szybsze odzyskiwanie zdrowia przez pacjentów, na lepsze wyniki testów wykonywanych przez dzieci, a także przyczynia się do zwiększenia ilości zakupów dokonywanych w sklepach.
Położenie i lokalizacja
Zewnętrzne osłony przeciwsłoneczne dzielą się na trzy podstawowe typy: zadaszenia wspornikowe, pionowe i poziome. Lokalizacja geograficzna i położenie budynku określa, który rodzaj osłon przeciwsłonecznych zostanie wykorzystany podczas projektowania systemu dla danego budynku.
Zadaszenia wspornikowe są najbardziej efektywne na południowych elewacjach w godzinach południowych, gdy słońce znajduje się w swoim najwyższym punkcie na niebie.
Systemy osłon wspornikowych często składają się z szeregu listew dostępnych w wielu odmianach stylistycznych, które sprawiają, że budynek wygląda interesująco.
Listwy pozwalają na swobodny przelot wiatru, a także w pewnych przypadkach również śniegu. Obciążenie z zawieszonych zewnętrznych osłon przeciwsłonecznych przenoszone jest na konstrukcję budynku.
Osłony poziome są najbardziej efektywne na wysokich powierzchniach szklanych lub na ścianach osłonowych, gdzie zamontowanie szeregu daszków wspornikowych jeden na drugim nie jest praktycznym rozwiązaniem.
Osłony pionowe są najbardziej efektywne na wschodnich i zachodnich elewacjach, gdzie blokują promienie słoneczne pochodzące ze słońca znajdującego się nisko nad horyzontem – najczęściej wczesnym rankiem lub późnym popołudniem. Zazwyczaj zestawy profili zamkniętych ustawiane są prostopadle do budynku lub z niewielkim uchyleniem w celu maksymalnej ochrony przed promieniami słonecznymi przy zapewnieniu użytkownikom najlepszej widoczności na zewnątrz.
Podczas projektowania systemu osłon przeciwsłonecznych należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Publikacja AMCA 504-08 dotycząca zewnętrznych systemów osłon przeciwsłonecznych w zastosowaniach komercyjnych – ich wpływu na zużycie energii, zapotrzebowanie szczytowe i kontrolę efektu oślepienia, zawiera również instrukcje. W szczególności dotyczy to rozdziału 6.0 – Selekcja osłon przeciwsłonecznych, w którym zawarte są najważniejsze czynniki pomagające w ich wyborze. Zaliczamy do nich:
- lokalizację geograficzną (szerokość i długość geograficzna),
- ekspozycję budynku na zacienienie (południe, wschód lub zachód),
- okres w ciągu roku, kiedy następuje pełne lub częściowe zacienienie,
- decydujący przedział czasu w ciągu dnia, kiedy następuje zacienienie,
- pozycja słońca, azymut i wysokość w odniesieniu do danej lokalizacji.
Przykład:
Punkt szczytowy dla słońca w Miami (dnia 21 czerwca) w samo południe to jedynie 84 stopnie powyżej horyzontu. Na Manhattanie (dnia 21 czerwca) wysokość słońca to 72 stopnie. Zwykły system składający się z daszka ocieniającego o długości 1 m zastosowany dla okien znajdujących się na południowej stronie budynku byłby również bardzo wydajny w każdej innej lokalizacji.
Jednak, gdy takie rozwiązanie zostanie zastosowane dnia 21 grudnia, to okaże się, że jest ono efektywne jedynie w Miami. W przypadku okien na Manhattanie osłona odbijałaby jedynie 50% promieni słonecznych padających na powierzchnię szyby w samo południe. Lepszym rozwiązaniem dla Manhattanu byłoby zastosowanie poziomych osłon przeciwsłonecznych i opuszczenie przedniej części listwy w celu zablokowania promieni słonecznych skierowanych pod niskim kątem. To rozwiązanie pomogłoby ograniczyć kumulowanie energii cieplnej, a także efekt oślepienia.
Natomiast w Houston 21 czerwca wschód słońca nastąpił o godzinie 6:21 w azymucie 62 stopni lub prawie 30 stopni na wschód ku północy. O 9:00 wysokość słońca osiągnęła 31 stopni w azymucie 79 stopni. Kąt natarcia słońca nadal jest skierowany na wschód ku północy, ale około godziny 11:00 słońce oświetla budynek z południa ku wschodowi.
Ta sama sytuacja ma miejsce na terenie całej Ameryki Południowej. Promienie słoneczne padające pod niskim kątem nie mogą być blokowane przez tradycyjne zadaszenia ocieniające. Dotyczy to również ograniczania efektu oślepienia. Pionowe żebra są znacznie bardziej efektywnym rozwiązaniem dla wschodnich i zachodnich elewacji. Projektanci mogą wykorzystywać rozmiary, odstępy i możliwość obrotu żeber w celu optymalizacji ich efektywności przeciwko promieniom słonecznym padającym pod niskim kątem.
Podsumowując, odpowiednio zamontowane systemy osłon przeciwsłonecznych umożliwiają ograniczenie zużycia energii w budynku i dostarczenie większej ilości naturalnego światła, które pozytywnie wpływa na mieszkańców. W dodatku takie systemy korzystnie wpływają na wygląd budynku.
Artykuł pod redakcja Michała Piłata
Autor: Steven R. Lynch
