Содержание
Естественное охлаждение: использование природных условий для оптимального энергобаланса в ИТ | Rittal
2017-02-10.
IT-менеджеры постоянно сталкиваются с проблемой оптимизации эксплуатационных затрат в центре обработки данных. Обширным блоком издержек производства является необходимая для охлаждения энергия. Так почему бы не взять в расчет естественное охлаждение и дать подуть свежему воздуху в центр обработки данных? Данная статья познакомит Вас с концепциями, как предприятия используют холодную воду или прохладный воздух для оптимизации энергосбережения в центре обработки данных. Статья также даёт указания, на что компании должны обращать внимание при использовании естественного охлаждения.
Тот, кто в связи с техникой кондиционирования воздуха говорит о естественном охлаждении, не подразумевает тем самым полностью бесплатную систему для IT-охлаждения. Скорее всего речь идёт о том, чтобы уменьшить время использования компрессора в составе чиллеров в максимально возможной степени. В идеале — до момента, при котором используется только лишь энергия для вентиляторов естественного охлаждения и всевозможных насосов для подачи холодной воды. И поэтому эффективность всей системы во многом зависит от конкретных климатических условий на месте: обслуживание центра обработки данных в Скандинавии будет намного экономичнее, чем обслуживание такого же центра где-нибудь в Южной Европе.
Как работает система естественного охлаждения?
При естественном охлаждении устройства используют принцип конвекции: охлажденное вещество,в большинстве случаев водно-гликолевая смесь, лишается тепла посредством наружного воздуха. Это достигается с помощью установленного снаружи теплообменного устройства, например, трубчатый теплообменник с пластинчатым оребрением или аналогичную технологию, через которую циркулирует горячая вода. Здесь вода лишается своего тепла. Чем больше площадь контакта, тем более эффективно работает система. Дополнительные вентиляторы позволят увеличить расход воздуха и тем самым повысить охлаждающую мощность.
Затраченные средства: небольшое количество энергии для охлаждения. Тем не менее, входная температура , которая может быть достигнута с помощью этого метода несколько выше чем температура окружающего воздуха. Это превышение около + 3 ° С и обычно фигурирует в качестве руководства при проектировании.
Прямое естественное охлаждение: преимущества и недостатки
При осуществлении естественного охлаждения различают прямое и косвенное естественное охлаждение. Прямое естественное охлаждение использует охлаждающее вещество по возможности напрямую, тем самым устраняя возникающее тепло в центре обработки данных. Например, крупные предприятия центра обработки данных с гомогенной окружающей средой используют наружный воздух непосредственно для охлаждения, т.е. фактически в центр обработки данных подаётся наружный воздух. Примером этого может служить самоохлаждение центров обработки данных Yahoo в американском штате Нью-Йорк вблизи границы с Канадой. Здесь здания были построены поперек к преобладающему направлению ветра и снабжались воздухом с помощью проходящей по всей протяженности установки на крыше, похожей на петушиной гребень.
Поэтому своеобразный дизайн устройства получил также прозвище «курятник». Через пластины в боковых стенах холодный воздух поступает в здания, в то время как теплый воздух выходит через конструкцию крыши. В идеале — при данном решении дополнительная энергия нужна только лишь для движения воздуха вентиляторами.
Так же просто, как звучит принцип, так же сложно и корректировать принципиальные недостатки этого способа. Поступающий воздух должен быть очищен с помощью фильтровальной установки. Кроме того, необходимы меры для корректирования связанной с погодными колебаниями температуры. Например, через смеситель потоков слишком холодного наружного воздуха целенаправленно может подаваться вытяжной воздух из центра обработки данных. Однако при слишком теплой наружной температуре должен быть включен холодильный компрессор. Еще одной проблемой является постоянно меняющаяся влажность, например, из-за дождя. Повышенная влажность, также как и сухой воздух могут отрицательно повлиять на срок эксплуатации ИТ-компонентов.
Необходимые для всасывания свежего воздуха каналы в большинстве случаев очень велики и требуют надежной защиты от грызунов и насекомых.
Адиабатическое охлаждение: Внимание микроорганизмы
С помощью принципа действия системы адиабатического охлаждения доступен дополнительный ресурс для улучшения эффективности прямого естественного охлаждения. Еще до того как всасываемый воздух попадает в теплообменник, он смешивается с распыленной водой. Мелкие капельки воды в потоке теплого воздуха немедленно испаряются . При этом переходе из жидкого в газообразное состояние происходит термодинамическое изменение состояния, через которое вода поглощает тепло окружающего воздуха. Таким образом, можно дополнительно понизить температурутеплоносителя подаваемого в охлаждающую систему. Одна из проблем этого способа заключается в риске образования микроорганизмов. Всюду там, где работают с водой, существует опасность заражения легионеллой. Поэтому необходимы дополнительные меры предосторожности, например, регулярная чистка, высокая пропускная способность воды или защита от солнечного света.
В целом адиабатические системы охлаждения предлагают большой потенциал для оптимизации энергопотребления, однако требуют точного планирования и опытного специалиста для реализации.
При использовании большого количества воды необходимо обратить внимание на её расход. Для использования в центре обработки данных союз The Green Grid определил ключевой показатель эффективности использования воды (ЭИВ). Данный показатель измеряет ежегодное потребление воды, соотнося с текущем потреблением активных ИТ-компонентов. Единица измерения показателя ЭИВ — литр на киловатт в час (л/кВт-ч). Оценка этой информации может быть предоставлена в рамках определения дополнительной величины потребления и, таким образом, помогает оптимизировать текущие издержки на ИТ-предприятиях.
Непрямой фрикулинг: чистое решение
Тот, кто ищет систему охлаждения для средней ИТ-инфраструктуры, примерно до 200 кВт, то в наших широтах отдают предпочтение в пользу непрямого фрикулинга. Это особенно актуально для компаний малого и среднего бизнеса, которые не располагают ресурсами для разработки узкоспециализированных систем охлаждения.
В системах с непрямым фрикулингом наружный воздух охлаждает жидкость теплоносителя, такую как вода, которая используется для охлаждения внутри здания. Таким образом, вода является веществом, с которым холод транспортируется в центр обработки данных — все-таки вода проводит тепло до 4000 раз лучше, чем воздух. Еще одно преимущество: влажность воздуха не проникает в здание снаружи . Так как охлаждающий воздух не подаётся в центр обработки данных снаружи, то фильтровальная система не так необходима. Тем не менее по меньшей мере один воздухо-водяной теплообменник, а также насосы должны присутствовать в системе охлаждения воды, что требует электроэнергии для работы.
Многие компании предпочитают такое решение с непрямым охлаждением с фрикулингом, так как оно является чистым и стабильным, а также прогнозируемо работает. Данный способ хорошо выдерживает неустойчивые погодные условия и вызванные временами года температурные изменения.
Рациональный пример: шахта Лефдаль в Норвегии
Примером может служить Lefdal Mine Datacenter с высокой степенью масштабируемости и эффективной облачной системы центра обработки данных Cloud, который в настоящее время строится в заброшенной шахте на побережье Норвегии.
Разработчики берут в расчёт эффективное охлаждение посредством морской воды из соседнего фьорда. Вода во вторичном контуре центра обработки данных в теплообменнике охлаждает холодную воду приблизительно на восемь градусов. Поскольку погодные и температурные условия весьма стабильны, то эксплуатирующая организация постоянно контролирует термодинамическую систему. Только агрессивная морская вода требует использование поверхности с титановым покрытием в контуре первичного охлаждения.
Практический совет: индивидуальный способ охлаждения
Как показывает пример Lefdal , тепло от работы некоторых систем центра обработки данных для подогрева слишком холодной воды. Поэтому при проектировании системы охлаждения в начале должна быть произведена оценка минимальной нагрузки, необходимой для работы. Еще один важный момент для практики: система охлаждения должна быть всегда индивидуально спроектирована и рассчитана. Производители, такие как Rittal, используют, к примеру, актуальные данные погоды с целью расчёта температуры для естественного охлаждения на конкретном местоположении объекта индивидуально.
Другими важными параметрами являются влажность воздуха и температура конденсации. Во всем мире признанная федерация промышленников ASHRAE предписывает необходимые директивы для этих параметров. Вместе с производителями определяются условия, при которых ИТ-среда может безопасно эксплуатироваться. Таким образом, допускается эксплуатация сервера также и при температуре окружающей среды 25 °С.
Заключение
Используемые системы охлаждения в больших центрах обработки данных, как например, Facebook, Google или других широкомасштабных сетях, как правило, нельзя купить или адаптировать. Это индивидуально разработанные решения с учетом ИТ-инфраструктуры, использования систем, а также температуры окружающей среды. Тот, кто хочет действовать наверняка, выбирает закрытую систему охлаждения, которую можно контролировать самостоятельно посредством всех параметров охлаждающего контура. Только те, кто вычеркивает из уравнения неопределенности, такие как погода, становятся стабильной и, прежде всего безаварийной ИТ-инфраструктурой.
Естественное охлаждение — frwiki.wiki
Принципиальная схема охлаждения дата-центра .
Свободное охлаждение — английская фраза буквально означает свободное охлаждение — это экономичный метод, который использует разницу температур между воздухом, оставляя компьютеры и температурой наружного воздуха для оказания помощи в системе водяного охлаждения . Этот принцип может быть использован в промышленности с кондиционированием воздуха в энергоэффективных центрах обработки данных .
Когда температура наружного воздуха опускается ниже заданной температуры, регулирующий клапан отводит всю или часть охлажденной воды, которая затем переходит не в существующий чиллер, а в систему естественного охлаждения . Это потребляет меньше энергии и использует низкую наружную температуру для охлаждения воды в системе.
Этого можно добиться, установив более холодный воздушный поток, поступающий извне, в дополнение к существующему охладителю.
Во время использования процессор выбирает между существующим чиллером или системой естественного охлаждения для экономии энергии. Эта экономия может достигать 75% без ущерба для требований к охлаждению центра обработки данных.
Существует четыре основных источника энергии естественного охлаждения:
- Глубокие морские и озерные воды
- Холодные течения с большой высоты (горы)
- Прохладные ночи или дни
- Подземка
- (fr) Эта статья частично или полностью взята из статьи в Википедии на английском языке под названием « Free Cooling » ( см. список авторов ) .
|
Отопление, вентиляция и кондиционирование |
|
|---|---|
| Основные концепции | Скорость смешивания ( дюймы ) · Закрытые и закрытые · Физическое тепло · Механический компрессор · Температурный комфорт · Конвекция · Разбавление · Потребление энергии в быту ( дюйм ) · Динамика жидкости · Энтальпия · Энтальпия изменения состояния · Тепловой насос и цикл охлаждения (дюйм) · Влажность · Проникновение · Контроль шума (en) · Взвешенные частицы · Давление водяного пара · Психрометрия · Термическое отслоение (en) · Термодинамика · термопечать · термотрансфер |
| Технология | Барьер воздуха (в) · Автономное здание · Антифриз · Солнечный коллектор · Центральный Солнечные батареи · Центральное отопление · Электрическое отопление · Охлажденные балки (в) · Охлажденная вода (в) · Кондиционер · Воздух естественно холодной воды · Кондиционирование автомобиля · солнечной охлаждение · Постоянный объем воздуха (дюйм) · Специальная система наружного воздуха (дюйм) · Регулируемая вентиляция ( дюйм ) · Вытесняющая вентиляция ( дюйм ) · Вентиляция с рекуперацией энергии ( дюйм ) · Принудительное воздушное отопление · Принудительный газовый поток (en) · Свободное охлаждение · Пассивный корпус · гидроника (ен) · хранения льда кондиционер (ен) · Тепловая инерция · термоизоляторы · теплоизоляция · Кухонная вентиляция (EN) · Система охлаждения · Смешанный режим вентиляции (ен) · микропроизводство (в) · Природные вентиляция (в) · парах · напольного нагрев · Radiant охлаждение (в) · Radiant · смягчение Радона (в) · воздухе рекуперация тепла оборудования несвежего · поглощения газа Холодильник · Refrig парокомпрессионный испаритель · Охлаждение · Возобновляемое тепло ( дюйм ) · Обновление воздуха в помещении · Тепловая сеть · Сеть охлаждения · Солнечное тепло воздуха (дюйм) · Солнечное отопление · Пассивная система охлаждения · Распределение воздуха под полом ( дюйм ) · Регулируемый объем воздуха (дюйм) · Переменный объем хладагента · Вентиляция |
| Составные части |
|
| Контроль и измерение | Измеритель расхода воздуха (en) · Aquastat (en) · BACnet · Скорость подачи чистого воздуха (en) · Датчик газа (en) · Монитор энергии в доме (en) · Humidistat (en) · Система управления HVAC (en) · Автоматизация зданий · LonWorks · значение отчетности минимальная эффективность · OpenTherm (в) · Программируемый термостат связи (в) · Программируемый термостат (в) · Psychrometrics · температура в помещении (в) · аэродверь испытания · термостат · смарт — термостат · термостатический клапан |
| Профессии и услуги | Архитектурная акустика · Архитектурное проектирование (еп) · Архитектурный Технолог (еп) · информационное моделирование здания · Строительные услуги инженерно (еп) · Глубокое Модифицированная энергии (еп) · Канальные испытания утечки (EN) · Балансировка (гидравлика) · Климатическое инжиниринг · Машиностроение · Очистка кухонных вытяжек (en) · Механические, электрические и водопроводные (en) · Рост, оценка и устранение плесени (en) · Утилизация хладагента (en) · Тестирование, регулировка, балансировка (en) |
| Здоровье и безопасность | Летучие органические соединения · Загрязнение помещений · Синдром больного здания · Пассивное курение |
| Смотрите также | Справочник ASHRAE (en) · Строительная наука (en) · Противопожарная защита |
<img src=»//fr.
wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>
Стратегии естественного охлаждения для дома – Новости Матери-Земли
Жизнь без кондиционера кажется слишком сложной? Учитесь на старых методах проектирования домов, чтобы экономить энергию и деньги, меньше полагаясь на кондиционирование воздуха.
Большинство людей плохо переносят жаркую погоду. Когда температура повышается, нам быстро становится некомфортно, а если в наших домах становится слишком жарко, это даже опасно. Наш современный ответ на эту проблему прост: «Включите воздух!» Однако кондиционирование воздуха потребляет много электроэнергии, и большая ее часть приходится на загрязняющие окружающую среду ископаемые виды топлива. Электричество также является ограниченным ресурсом: в самые жаркие дни года в некоторых городах не хватает электричества для удовлетворения спроса, что приводит к отключениям электроэнергии или веерным отключениям электроэнергии.
К счастью, многие старомодные дизайнерские решения позволяют поддерживать в доме естественную прохладу, что позволяет экономить энергию и деньги.
Хотя за последние 100 лет строители домов в основном перестали использовать эти методы, нет никаких причин, по которым мы не можем заново открыть их и использовать в наших домах. В этой статье объясняется, как использовать несколько основных стратегий естественного охлаждения, независимо от того, строите ли вы новый дом или улучшаете существующий дом.
Естественная вентиляция
До того, как общество приняло кондиционеры, мы все находили простые способы борьбы с жарой. Один должен был сидеть на затененной веранде, потягивая холодный напиток. Если бы крыльцо было расположено правильно, мимо дул бы легкий ветерок. Бриз помогает влаге испаряться с вашей кожи — это один из основных способов охлаждения тела. На самом деле, многие методы естественного охлаждения сводятся к одному основному принципу: поддерживайте движение воздуха. Так как же улучшить вентиляцию в вашем доме?
В идеале, когда вы строите, вы выбираете место и ориентируете свой дом, чтобы использовать естественные ветры.
Вы также можете направлять летний ветерок в дом и через него, тщательно выбирая типы и расположение окон и дверей, чтобы направлять воздух через здание.
Многие исторические архитектурные стили, особенно те, которые используются в жарком климате, основывались на высоких окнах на противоположных сторонах комнаты для сквозной вентиляции. Если вы строите дом или планируете пристройку, вы можете попробовать эту технику самостоятельно. Если вы не можете разместить окна на противоположных стенах, попробуйте разместить окна на соседних стенах, которые все равно создают некоторый поток воздуха.
Еще один способ стимулировать естественную вентиляцию — использовать метод проектирования, называемый эффектом дыма. Общая идея состоит в том, чтобы позволить более теплому воздуху в доме подниматься вверх и выходить из жилого пространства. Чтобы создать эффект стека, вы должны предусмотреть отверстие в верхней части помещения в сочетании с отверстием в нижней части, чтобы горячий воздух в помещении естественным образом вытягивался вверх и наружу.
Чем больше высота помещения и разница температур, тем больше естественная тяга. По сути, это обеспечивает естественную вентиляцию без питания вентиляторной системы. Вы можете воспользоваться этим эффектом, построив дом с вентиляционной башней. Вариант модернизации дома может включать установку работающего светового люка.
Солнечный дымоход — это улучшенная версия вентиляционной башни. Как и эффект дымовой трубы, солнечный дымоход использует разницу в высоте и температуре для перемещения воздуха. Но солнечный дымоход использует солнечное усиление, чтобы увеличить разницу температур в верхней части дымовой трубы. Принцип работы такой: солнце светит в верхнюю часть дымохода. Поверхность, где солнце падает на высокую стену, должна быть более темного цвета, чтобы увеличить разницу температур. Это приводит к тому, что вертикальная тяга работает еще эффективнее, используя более горячий воздух вверху в качестве «теплового двигателя», приводящего в движение проводящий воздушный поток.
После установки любого из этих элементов контролируйте поток воздуха, открывая или закрывая окна, двери и световые люки.
Например, если вы используете лестничную клетку, чтобы позволить горячему воздуху подниматься вверх, вы можете контролировать поток воздуха, открывая и закрывая дверь внизу лестницы. Или вы можете использовать открывающиеся фрамуги над дверями спальни, чтобы впустить ветер в эти комнаты, сохраняя при этом конфиденциальность.
Ограничение солнечной энергии
Еще один способ охладить ваш дом — уменьшить приток солнечного тепла, создав стратегическую летнюю тень. Легче всего заблокировать попадание солнечного света в дом через южную экспозицию. Проектирование дома с выступами или навесами подходящего размера, характерными для широты дома, предотвратит попадание высокого летнего солнца, в то же время позволяя более низкому зимнему солнцу проникать внутрь для пассивного обогрева. Труднее заблокировать солнце через восточные и западные окна, поэтому рассмотрите возможность размещения меньшего количества окон на этих сторонах дома.
Если у вас уже есть окна, которые вы хотите блокировать от солнечного света, хорошим вариантом будут белые или светлые шторы.
Также подумайте о том, чтобы посадить деревья там, где летом они будут затенять ваши окна. Лучше всего подходят лиственные деревья, потому что они сбрасывают листья зимой, пропуская солнце, что способствует пассивному обогреву. Лиственные лозы на здании или шпалере за окном могут иметь аналогичный эффект. Эта растительность не только дает тень, но и обладает естественным охлаждающим эффектом, поскольку растения выделяют водяной пар посредством транспирации.
Использование термальной массы
В определенных климатических условиях — преимущественно в жарком и сухом климате с большими суточными колебаниями температуры — тепловая масса соответствующего размера внутри дома может помочь смягчить колебания внутренней температуры. Термическая масса включает в себя плотные, тяжелые материалы, такие как бетонные или каменные полы, гипсовые или глинобитные стены или большой каменный камин. Эти материалы хорошо поглощают тепло днем и отдают его ночью.
Поскольку эффективность тепловой массы зависит от очень многих факторов, включая конкретные используемые материалы, количество прямых солнечных лучей, падающих на эту тепловую массу, геометрию и показатели изоляции дома, а также климат в здании, профессиональный дизайнер должен быть проконсультировался, чтобы посоветоваться с этим.
Использование вентиляторов и испарительных охладителей
После того, как вы исчерпали возможности естественного охлаждения, рассмотрите другие экологически чистые альтернативы кондиционеру. Электрические вентиляторы — отличный способ создать движение воздуха в вашем доме, особенно когда на улице мало ветра. Потолочные вентиляторы — отличный выбор: когда вы находитесь под вентилятором, движение воздуха заставляет вас чувствовать себя прохладнее и требует минимального потребления электроэнергии.
Вентиляторы для всего дома — еще одна простая модернизация, и они хорошо работают, если вы понимаете основные принципы их работы. Эти агрегаты состоят из большого расположенного в центре вытяжного вентилятора на потолке. Просто откройте несколько нижних этажей или окон, выходящих на север, и включите вентилятор, чтобы высосать большое количество воздуха вверх и наружу через чердак. Время, когда вы хотите запустить вентилятор, — это когда наружный воздух холоднее, чем воздух в помещении, что часто бывает ночью.
Современные версии вентиляторов для всего дома от таких компаний, как Tamarack Technologies, имеют регулировку скорости, имеют изолированные дверцы со ставнями для предотвращения потери тепла зимой и работают тише, чем их предшественники.
Другой альтернативой кондиционированию воздуха является использование испарительной системы охлаждения, которая потребляет гораздо меньше энергии, чем кондиционер с компрессорным приводом. Эти устройства, которые часто называют болотными охладителями, работают за счет отвода тепла за счет испарения воды. Многие старые дома в более сухом климате успешно используют эту систему для охлаждения, хотя они не рекомендуются для влажного климата.
В целом, у вас есть много вариантов для поддержания прохлады в вашем доме, используя естественные и низкотехнологичные методы охлаждения. И всякий раз, когда вы пользуетесь этими основными стратегиями, вы можете чувствовать себя прекрасно, зная, что экономите деньги, экономите энергию и живете в большей гармонии с естественными ритмами вашего окружения.
Природные ресурсы охлаждения
Солнечный дом: пассивное отопление и охлаждение Дэн Чирас
Пассивная солнечная архитектура: отопление, охлаждение, вентиляция, дневное освещение и многое другое с использованием естественных потоков , Дэвид А. Бейнбридж и Кен Хаггард
Пассивный солнечный дом: полное руководство по отоплению и охлаждению вашего дома Джеймс Качадорян
BuildItSolar.com
Натан Кипнис — руководитель чикагской архитектурной фирмы, специализирующейся на устойчивом проектировании. Проверьте план солнечного дома он разработал для НОВОСТЕЙ МАТЬ-ЗЕМЛИ.
Естественное домашнее охлаждение – Новости Матери-Земли
Сократите (или сократите) свои счета за кондиционирование воздуха, используя естественное домашнее охлаждение с помощью этих простых советов и рекомендаций по реконструкции. В домах до кондиционеров было много хитростей в рукаве. В дополнение к естественной вентиляции наиболее эффективными стратегиями охлаждения в порядке возрастания стоимости являются: минимизация выработки тепла в помещении, защита от атмосферных воздействий, изоляция, затенение и остекление окон, отбеливание крыш и вентиляция чердака, а также деревья и ландшафтный дизайн.
Естественное домашнее охлаждение
На охлаждение и обогрев помещений может приходиться до 45 процентов от общего энергопотребления вашего дома каждый год, но существует множество стратегий, которые вы можете использовать для снижения затрат на охлаждение. Например, потолочный вентилятор, используемый в сочетании с кондиционером, позволяет поднять температуру термостата на целых 4 градуса, сохраняя при этом тот же уровень комфорта в помещении. По оценкам Министерства энергетики США, каждый градус ниже 78 градусов на вашем термостате увеличивает ваш счет за кондиционирование воздуха на 8 процентов. Вы также можете использовать естественную вентиляцию для улавливания и создания бризов или для того, чтобы воспользоваться преимуществами ночных перепадов температуры.
Другие идеи экономии денег включают минимизацию притока тепла, защиту от атмосферных воздействий, изоляцию, затенение и остекление окон, освещение крыши и ландшафтный дизайн (см. Методы пассивного охлаждения).
Поскольку естественная вентиляция является одним из самых экономичных способов охлаждения вашего дома, мы рассмотрим его здесь более подробно.
Естественная домашняя вентиляция
Естественная вентиляция максимально использует движение воздуха для охлаждения вас и вашего дома. Это основная стратегия пассивного охлаждения во всех климатических зонах, но нюансы ее применения зависят от региона. Понимание сезонных ветров поможет вам отрегулировать оконные проемы, открытые пространства и ветрозащитные экраны, чтобы повысить комфорт, не полагаясь на невозобновляемые виды топлива.
Найдите время, чтобы подумать о бризах и ветрах вокруг вашего дома:
- В какое время дня и года ветры самые сильные?
- С какого направления дует ваш преобладающий ветер (тот, который дует большую часть времени, когда нет штормов)?
- Откуда приходят бури?
- Бриз или ветер дуют большую часть года? Сильно ли она меняется от сезона к сезону?
- Местные бризы меняются каждый день?
- Влияют ли на местное движение воздуха географические особенности или элементы ландшафта?
Существует несколько способов узнать о направлении и силе местного ветра, например, наблюдая за собой (в разное время дня и года), получая данные о погоде и спрашивая местных фермеров или других людей, работающих на открытом воздухе, что они наблюдают.
Вы также можете повесить ветроуказатель во дворе. Так сделал друг, живущий у океана; ей и ее семье нравится осознавать изменения направления и силы ветра, благодаря чему они чувствуют себя частью своего естественного окружения: «Наш преобладающий ветер дует с северо-запада, поэтому большую часть времени ветроуказатель указывает на юго-восток. Но иногда он внезапно поворачивает и указывает на север, и тогда мы знаем, что приближается шторм». Ту же информацию может дать флюгер на вашем доме или в гараже.
Знакомство с местными погодными условиями поможет вам выбрать стратегию естественного охлаждения. В жарком влажном климате, например, максимальный поток воздуха в сочетании с затенением является доминирующей стратегией. В жарком засушливом климате вентиляция приветствуется в жаркое время года, а ночное охлаждение тепловой массы особенно полезно из-за более низких ночных температур. В холодном климате с прохладным летом нет необходимости в усиленной естественной вентиляции.
Многие страны с умеренным и смешанным климатом потребуют различных ухищрений, поскольку времена года меняются от одной крайности к другой. Читая дальше, подумайте о своей климатической зоне и своем опыте жизни в ней; сосредоточьтесь на подходах, которые кажутся наиболее подходящими для вашей ситуации, и посмотрите, как вы можете улучшить существующие отношения между вашим домом и ветерком.
Воздушный поток и ваш дом
Теперь посмотрите на свой дом, чтобы оценить, как воздух проходит через него. Вы можете сделать основные наблюдения самостоятельно, но вы можете привлечь профессионала для более технической оценки. Учитывайте следующие моменты:
- Какие окна в вашем доме: створчатые, двустворчатые или нераздвижные?
- Имеются ли в вашем доме другие вентиляционные отверстия (т.е. форточки, вытяжные вентиляторы или турбинные вентиляторы, купол)?
- Есть ли работающие окна или другие вентиляционные отверстия на противоположных концах вашего дома? Есть высокие, а есть низкие?
- Можете ли вы открыть достаточно окон, чтобы обеспечить хорошую вентиляцию в жаркую погоду?
- Обдувает ли Ваше озеленение воронкой летний ветерок в Ваш дом и защищает ли его от холодных зимних ветров?
- В ограждении вашего дома есть щели, пропускающие холодный воздух зимой или горячий воздух летом?
- Насколько высоки ваши потолки? Они позволяют теплому воздуху собираться высоко в комнате, что может быть благом летом и проблемой зимой?
- Выпускают ли вентиляционные отверстия или вентиляторы нежелательный воздух, например, неприятные запахи и избыток влаги?
- Даже при открытых окнах в вашем доме есть зоны «мертвого воздуха»?
Методы естественного домашнего охлаждения и вентиляции
После того, как вы составили карту местных ветров и характеристик воздушного потока в вашем доме, вы можете использовать множество приемов, чтобы улучшить вентиляцию для охлаждения. Если в вашем доме есть значительная тепловая масса (плотные материалы, которые медленно проводят тепло, такие как камень, бетон, кирпич или керамическая плитка), или если вы решите добавить немного, вам следует использовать эти методы вентиляции для охлаждения массы ночью в помещении. жаркое время года, поэтому он может поглощать нежелательное тепло из воздуха и от вашего тела в течение дня.
Отверстия, которые позволяют воздуху проходить через ваш дом, не обязательно должны быть окнами. Мы просим окна делать многое: пропускать свет, приветствовать солнечное тепло, обрамлять вид и обеспечивать вентиляцию. Но эти функции часто имеют противоречивые требования. Например, в жарком засушливом климате бриз более желателен, чем солнечный свет. Иногда лучшим решением, особенно в ситуации реконструкции, является установка вентиляционных отверстий отдельно от окон. Добавление защиты от солнца, москитных сеток, жалюзи, изолированных дверей или их комбинации позволит вам точно настроить новые вентиляционные отверстия. Хорошим примером исторических зданий является купол с жалюзийными вентиляционными отверстиями по всему периметру, которые позволяют теплому воздуху выходить по мере его подъема, вызывая движение воздуха по всему дому.
Мы можем многому научиться у народных зданий, которые наилучшим образом используют природную охлаждающую вентиляцию для своего особого климата. На юге веранды со ставнями, высокие потолки, работающие фрамуги, двухэтажные веранды и домики-собачки с открытыми проходами по центру максимизируют как перекрестную вентиляцию, так и тень, чтобы противостоять влажному зною. На Среднем Западе летние кухни защищают дом от жары, а спальные веранды с экранами отбрасывают теплые человеческие тела на пути ночных бризов. В пустынных районах толстые земляные стены глинобитных домов днем защищают внутренние помещения от палящего солнца; ночью прохладные бризы сметают остатки теплого воздуха.
Теперь давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных форм естественной вентиляции:
Поперечная вентиляция. Когда воздух поступает в комнату с одной стороны, а выходит с другой, получается перекрестная вентиляция. Как и любое движение воздуха, перекрестная вентиляция может охлаждать ваше тело, ускоряя испарение пота, и охлаждать ваш дом, удаляя горячий воздух, особенно ночью, если поступающий наружный воздух прохладный.
Любое помещение с отверстиями на противоположных сторонах можно вентилировать перекрестно, если отверстия достаточно велики. Но большинство домов во многих местах имеют глубину не менее двух комнат, поэтому вам также необходимо следить за потоком воздуха через весь дом, чтобы эффективно проветривать комнаты. Думайте о своем доме как о системе коридоров и дверных проемов, которые могут направлять воздух из одного конца в другой.
Глядя на сделанные вами заметки о движении воздуха, посмотрите, можно ли улучшить сочетание преобладающих ветров, ориентации дома, планировки комнаты и отверстий (окна и другие вентиляционные отверстия), чтобы наилучшим образом использовать эти бризы. Имеются ли воздухозаборники с наветренной стороны и выходы с подветренной стороны? Если ваш дом не ориентирован лицом к преобладающему ветру, вы можете использовать озеленение или боковые стены с наветренной стороны вашего дома, чтобы ветер приближался к вашим входным отверстиям.
Планируя внести изменения в воздухозаборники и воздуховыпускные отверстия в вашем доме, примите во внимание следующие рекомендации:
- Отверстия в противоположных стенах обеспечивают максимальную циркуляцию воздуха.
- Отверстия в соседних стенах создают турбулентность воздуха, усиливая охлаждающий эффект.
- Комбинация низких притоков и высоких выпусков позволяет добиться наибольшей очистки воздуха в помещении. Эта стратегия особенно полезна для ночного охлаждения полов из термомассы.
- Если вы устанавливаете новые отверстия, убедитесь, что воздух движется вокруг людей в помещении, чтобы лучше охлаждать их. Имея несколько низких и несколько высоких проемов или все проемы на средней высоте, вы достигнете желаемого эффекта.
- Наконец, вы можете повысить эффективность перекрестной вентиляции за счет естественного охлаждения воздуха до того, как он попадет в ваш дом. Тень, насаждения или вода (в засушливом климате), в виде пруда, фонтана или тумана — все это может отводить тепло от воздуха. При расположении с наветренной стороны дома эти функции повысят комфорт в помещении в жаркую погоду.
Эффект дымохода. Если вы живете там, где дует редко или слишком слабо, вы можете использовать эффект «дымохода» или «стека», чтобы усилить движение воздуха. Эффект дымохода создается за счет подъема теплого воздуха; при нагревании воздух расширяется, становится легче и поднимается вверх. Если этому восходящему теплому воздуху позволить выйти высоко в конструкции, он будет заменен более холодным (более тяжелым) воздухом, поступающим ниже в конструкцию.
На скорость движения воздуха влияет расстояние по вертикали между входными и выходными отверстиями, размер отверстий и разница температур воздуха от нижней до верхней части дымохода; чем больше каждая из этих характеристик, тем быстрее движение воздуха. Одним из преимуществ этой стратегии является то, что она не требует какой-либо конкретной ориентации по преобладающим ветрам; он едет сам.
Если у вас высокий дом — многоуровневый, с высокими потолками или и то, и другое — возможно, у вас уже есть необходимые компоненты для использования эффекта дымохода. Вы можете использовать существующую лестничную клетку, атриум, фонарь или другой вертикальный воздушный проход, чтобы увеличить поток воздуха в вашем доме. Если у вас уже есть необходимые отверстия вверху и внизу этого воздушного пространства, вашей единственной задачей может быть открытие и закрытие их по мере необходимости. Или, возможно, у вас есть необходимое воздушное пространство, и добавление вентиляционных отверстий позволит ему функционировать как тепловой дымоход.
Однако, если в вашем доме нет таких функций, вы можете добавить дымоход или атриум для отвода горячего воздуха летом. Вы можете еще больше усилить поток воздуха, добавив стекло на южную сторону в верхней части дымохода, чтобы увеличить разницу температур сверху вниз, или даже добавив вентилятор, чтобы увеличить поток воздуха, когда это необходимо. Размещение выходного отверстия на подветренной стороне здания еще больше усилит поток воздуха; когда ветер дует вокруг дымохода, он, по сути, засасывает воздух в дымоход. Скорость воздушного потока будет наибольшей, когда площадь поперечного сечения дымохода остается неизменной от входа до выхода.
Ветроуловители. Если в вашем районе дуют бризы, но здания, растительность или формы рельефа не позволяют им добраться до вашего дома, есть еще один способ направить эти бризы в помещение. Ветроуловители (также известные как ветроуловители) веками использовались на Ближнем Востоке, где температура высока, а здания часто расположены близко друг к другу. Улавливатель ветра — это башня, которая поднимается из дома в воздушное пространство над линиями крыш (см. иллюстрацию ниже). Его отверстие обращено к господствующему ветру, забирающему ветер в комнаты внизу. Захват воздуха выше имеет дополнительные преимущества: воздух прохладнее, ветер дует быстрее, а в воздухе меньше пыли. Когда воздух неподвижен, хорошо спроектированные ветроуловители могут работать в обратном направлении, создавая эффект дымохода, вытягивая теплый воздух вверх и из дома.
Ветроуловитель также может быть элегантным решением, если окна не ориентированы для улавливания бриза. Окна могут смотреть в любую сторону, но ветрозащитный экран можно точно ориентировать по преобладающему ветру. Основываясь на знаниях о ветровых режимах в вашем районе, вы можете спроектировать ветроуловитель с отверстиями в любом количестве направлений. Для достижения наилучших результатов воздухозаборники должны находиться не менее чем в 8 футах над окружающими препятствиями, поэтому позаботьтесь о том, чтобы интегрировать эту функцию в общий дизайн. Если в вашем климате не жарко круглый год, вы можете добавить изолированные двери к ветровику, чтобы избежать потери тепла зимой.
Растительность и прочее озеленение . Вы можете использовать садовые насаждения и ландшафтные стены, чтобы направить и даже охладить ветерок, прежде чем он войдет в ваш дом. Ряды лиственных деревьев или высоких густых кустов могут направлять воздух к открытым окнам, их тень и испарение охлаждают воздух, когда он проходит.
Вентиляторы турбинные. Маленькие вращающиеся шары, которые вы могли видеть на крышах старых промышленных зданий, — это турбинные вентиляторы. Теперь возвращаясь в дома с естественным охлаждением, эти вентиляционные отверстия используют движение воздуха на уровне крыши, чтобы вытягивать воздух из дома. Хотя они действуют как вентилятор, они полностью управляются ветром, который ловит ребра турбинного вентилятора и заставляет его вращаться, вытягивая воздух вверх и наружу через его отверстия. Затем более холодный воздух может поступать на более низкий уровень, чтобы заменить отработанный воздух.
Easy Breezes: потолочные вентиляторы и многое другое
Вентиляторы и испарительные охладители обходятся дешевле, чем традиционные кондиционеры, и помогают поддерживать комфортную температуру в помещении.
- Потолочные вентиляторы. Люди терпимо относятся к более высоким температурам, когда воздух находится в движении, а потолочные вентиляторы — относительно энергоэффективный и доступный способ улучшить естественный воздушный поток в вашем доме. Например, потолочные вентиляторы позволяют повысить температуру в вашем доме в летние месяцы на 4 градуса, сохраняя при этом тот же уровень комфорта. Кроме того, если вы повысите температуру термостата с 70 до 74 градусов, вы сократите расходы на кондиционирование воздуха примерно на 30 процентов. А потолочные вентиляторы обычно потребляют примерно столько же энергии, сколько 100-ваттная лампочка. Чтобы найти наиболее эффективные модели, найдите «потолочные вентиляторы» на сайте Energy Star. Вот несколько советов по максимальному комфорту при использовании потолочных вентиляторов при минимальном потреблении энергии:
- Выключайте вентилятор, когда в комнате никого нет . Движение воздуха охлаждает людей, а не помещения.
- Сезонная регулировка органов управления. Летом используйте потолочный вентилятор с направлением потока воздуха вниз (против часовой стрелки) и встаньте на пути движущегося воздуха; чем выше скорость воздуха, тем больше охлаждающий эффект. Зимой реверсируйте двигатель и включите потолочный вентилятор по часовой стрелке на низкой скорости, чтобы направить теплый воздух от потолка вниз в занимаемое помещение.
- Вентиляторы для всего дома. По данным Института Роки-Маунтин, аналитического центра, который консультирует корпорации и правительства по вопросам использования энергии, эти вентиляторы часто могут быть наиболее экономичным способом охлаждения дома в умеренном климате. Вентиляторы всего дома обеспечивают циркуляцию воздуха, втягивая прохладный ветерок из окон нижних этажей и выпуская воздух через крышу. Вентиляторы обычно стоят около 500 долларов за установку и имеют низкие эксплуатационные расходы. Убедитесь, что вентилятор всего дома правильно установлен, чтобы избежать потерь тепла зимой.
- Испарительные охладители. В западной части Соединенных Штатов, где уровень влажности низкий, новые конструкции испарительных (болотных) охладителей представляют собой высокопроизводительную альтернативу традиционным системам кондиционирования воздуха. Они потребляют на четверть меньше энергии, чем кондиционеры, и не требуют токсичных хлорфторуглеродов (ХФУ) или других хладагентов. Они охлаждают воздух, пропуская теплый наружный воздух через влажный фильтрующий элемент. Затем вода испаряется из подушки, чтобы снизить температуру воздуха. Вентилятор нагнетает влажный прохладный воздух в комнату, а теплый выталкивает наружу через открытые окна. Небольшие устройства размером с комнату стоят от 100 долларов и не требуют установки, в то время как системы для всего дома могут стоить от 2000 до 4000 долларов, включая установку. Солнечные испарительные охладители, работающие от фотоэлектрических (PV) элементов, также теперь доступны. Фотоэлементы работают в часы пик дня, когда самая жара и электричество самое дорогое.
Лучшее решение для пассивного охлаждения
По данным Rocky Mountain Institute, меры по пассивному охлаждению могут сократить счета за электроэнергию до 40 процентов. В дополнение к естественной вентиляции наиболее эффективными стратегиями охлаждения в порядке возрастания стоимости являются:
- Минимизация тепловыделения в помещении. Например, использование энергосберегающих лампочек, сокращение потребления горячей воды, использование более компактных и эффективных приборов и планирование задач по выработке тепла (таких как сушка одежды) на более прохладные часы дня.
- Утепление. Заделка, герметизация и герметизация всех швов, трещин и отверстий ограждающих конструкций здания снижает потребность в энергии для нагрева и охлаждения.
- Изоляция. Изоляция вашего дома или установка теплоотражающей пленки снижает передачу тепла в жилое пространство.
- Затенение и остекление окон.
Солнечное излучение, проходящее через окна, может способствовать 20-процентному притоку тепла в жарком и влажном климате. Устройства затенения окон и технологии остекления сводят к минимуму приток тепла при пропускании дневного света, что снижает потребность в электрическом освещении.
- Беление крыш и вентиляция чердаков. Это две эффективные меры по снижению притока тепла путем отражения тепла от крыши или отвода тепла через чердак.
- Деревья и ландшафтный дизайн. Посадка широколиственных тенистых деревьев, которые блокируют солнечный свет, уменьшит количество солнечной радиации, поглощаемой домом.
Для получения дополнительной информации посетите RMI.
Контрольный список естественного домашнего охлаждения
Низко висящие фрукты: вещи, которые вы можете сделать сегодня
Поэкспериментируйте с существующими окнами, чтобы улучшить вентиляцию. Если в вашем доме есть створчатые окна, вы не только можете получить максимальную площадь вентиляции для данной площади остекления, но также можете использовать окна для захвата и направления воздушного потока. Для двустворчатых окон вы можете попробовать открыть обе створки наполовину; это может пропустить более холодный воздух внизу и более теплый воздух вверху. Если у вас есть работающие фрамуги над дверями и окнами (внутренними или внешними), используйте их для отвода горячего воздуха, скапливающегося у потолка; возможно, вы захотите добавить фрамуги, если у вас их еще нет. Если в вашем доме несколько этажей, попробуйте открывать высокие и низкие окна, чтобы воздух проходил через дом вертикально.
Заделайте все щели по периметру дома.
Настройтесь на ветер. Когда жарко, все, что усиливает ваше осознание ветра, может иметь психологический охлаждающий эффект. Повесьте колокольчик или колокольчик, посадите бамбук или другое «шелестящее» растение на пути летнего бриза и наслаждайтесь ощущением усиления ветра.
Дополнительные шаги: вещи, которые вы можете сделать завтра
Когда вы будете готовы взяться за более существенные проекты, подумайте о следующем:
- Добавьте новые отверстия в стенах вашего дома для естественной вентиляции.
Добавить комментарий