System kompilacyjny — cieplarnie

cieplarnieJednym z trzech podstawowych systemów biernych jest system kompilacyjny, łączący bezpośredni i pośredni sposób ogrzewania pomieszczeń za pomocą promieniowania słonecznego. Polega on na tym, że promienie słoneczne przenikają przez przeszklenie i dzięki efektowi szklarniowemu ogrzewają oszkloną przestrzeń o różnej wielkości i funkcji. Przestrzeń tę, całkowicie przeszkloną od strony południowej, proponuje się nazywać cieplarnią (ang. conservatory). Cieplarnia może pełnić różnorodne funkcje: od przestrzeni nieużytecznych „A”, przez przestrzenie związane z komunikacją: obudowane szkłem przedsionki, korytarze, klatki schodowe, halle, balkony czy loggie „B”, aż do przestrzeni zespolonych z pokojem dziennym, dobudowywanych do pokoju dziennego, obudowujących całe południowe elewacje, nadbudowanych nad domem jako szklany dach, ostatecznie obudowujących całą kubaturę mieszkalną „C”.
Najciekawszą ze względów użytkowych i estetycznych jest cieplarnia pełniąca rolę szklarni czy oranżerii (ang. green house). Umożliwia ona całoroczne uprawy warzyw i roślin ozdobnych, staje się też źródłem bardziej nawilżonego i jonizowanego powietrza. Walory użytkowe i architektoniczne tych szklanych partii domu są niezaprzeczalne. Stwarzają możliwości poszerzenia i dopełnienia przestrzeni pokoju dziennego o nową zieloną (żywą) strefę będącą przestrzenią pośrednią między otwartą (zewnętrzną) a zamkniętą (wewnętrzną) częścią domu. Istnieją trzy możliwości połączenia szklarni z kubaturą pokoju dziennego:
1)    na zasadzie całkowitego powiązania z pokojem dziennym,
2)    na zasadzie szklarni, którą można czasowo wydzielić z przestrzeni pokoju dziennego,
3)    na zasadzie wydzielonej dobudówki.
Cieplarnie będące nadbudówką nad częścią mieszkalną, czy obudowujące całą kubaturę użytkową, mogą również być używane jako przestrzeń umożliwiająca całoroczne uprawy.

Cieplarnia, prócz walorów architektonicznych i użytkowych, będzie zawsze stanowiła problem energetyczny i budowlany.
Wśród podstawowych problemów budowlanych związanych tylko ze szkłem, najistotniejsze to:
—    wyeliminowanie refleksów — możliwość stosowania w niektórych partiach szkieł lekko strukturalnych, np. Albarino — Niemcy,
—    zabezpieczenie przed obciążeniem śniegiem — pogrubione szyby;
jeśli kąt nachylenia dachu jest≥ 60° nie uwzględnia się tego obciążenia,
—    zabezpieczenie przed gradem i innymi obciążeniami mechanicznymi —w partiach poziomych i skośnych — szkło grubsze, drobnorozpryskowe lub klejone (VSG i ESG — Niemcy),
—    zabezpieczenie szklenia przed parciem i ssaniem wiatru, ruchami termicznymi,

Produkowane są również przeźroczyste tworzywa sztuczne, które mogą być używane do budowy cieplarni (bardzo powszechne w Japonii): sztywny, dwuwarstwowy żebrowany pleksiglas czy płyty z PCW, lecz ich trwałość jest dużo mniejsza niż szkła.
Cieplarnia musi pełnić rolę sprawnego kolektora słonecznego. W tym celu należy przeszklić ją szkłem o dużym współczynniku przewodności energii słonecznej do wewnątrz i jednocześnie o małym współczynniku przenikania ciepła kex — eksploatacyjnym, uwzględniającym również czasowe osłony cieplne. Stosuje się więc szyby klejone lub spawane z rozrzedzonym gazem wewnątrz lub przeszklenia podwójne z dwóch zamocowanych niezależnie szyb (niższa izolacyjność, możliwość wnikania kurzu i pary w przestrzeń międzyszybową). Na rynku państw zachodnich są już oferowane różne typy szkła spawanego czy klejonego (nowsze) o współczynniku k = 3 W/m2K, specjalnie przystosowane do budowy cieplarń. Do zabudowania powierzchni poziomych czy skośnych są oferowane specjalne szyby klejone, które mają górną płaszczyznę szkła wysuniętą przed obrysem szyby o 1,5 cm, dzięki czemu można je układać dachówkowo, bez specjalnych izolacji, opierając krawędzie podłużne na konstrukcji szklarni.
W doświadczeniu przeprowadzonym w Hannowerze porównano temperatury w szklarni przeszklonej szkłem pojedynczym i podwójnym klejonym. Średnia temperatura w szklarni źle izolowanej w ciągu trzech miesięcy zimowych wynosiła -1,5°C, a w szklarni dobrze izolowanej +7°C.
W celu zmniejszenia strat ciepła w ciągu 16 bezsłonecznych godzin doby, stosuje się prócz podwójnego przeszklenia różnego typu kotary i parawany mocowane w specjalnych prowadnicach pod szybami, które latem mogą również zabezpieczyć szklarnię przed przegrzaniem.
Cieplarnia ma być urządzeniem wspomagającym ogrzewanie domu, ale należy również przewidzieć współpracę odwrotną — ogrzewanie cieplarni przez ciepło przenikające z wnętrza domu w celu zabezpieczenia roślin przed niewymarznięciem. Nadmiar ciepła uzyskiwany w ciepiarni wiosną, latem czy jesienią może być odprowadzany do magazynów ciepła lub bezpośrednio do ogrzewania domu. W ten sposób nie dopuści się do przegrzania cieplarni. Można również umieścić w szklarni materiały o dużej pojemności cieplnej (masywne ściany, pojemniki z wodą, pojemniki z materiałami chemicznymi ulegającymi przemianie fazowej), które w dzień opóźniają czas nagrzewania się cieplarni, oddając nocą nadmiar ciepła, przez co utrzymuje się wewnątrz w miarę zrównoważona temperatura.

Z punktu widzenia architekta-projektanta istotny jest również kąt pod jakim należy ustawić zasadniczą część przeszklenia, gdyż im bardziej kąt padania promieni słonecznych na szkło oddala się od kąta prostego, tym większa część promieni bezpośrednich zostaje odbita. Istotne jest więc, by zdecydować o jakiej porze roku cieplarnia ma dawać maksymalne zyski.

W naszym klimacie raczej niemożliwe jest określenie optymalnej wielkości cieplarni w stosunku do kubatury budynku. Jej wielkość i forma są raczej funkcją przeznaczenia i rozwiązania architektonicznego całego budynku, a nie a priori planowanego bilansu cieplnego. Bilans ten można wstępnie obliczyć po wykonaniu przynajmniej koncepcji architektonicznej.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *