A napkémény - más néven provanszi kémény vagy termikus kémény - olyan eszköz, amely lehetővé teszi az épület természetes szellőzésének javítását a passzívan fűtött levegő konvektív mozgásának felhasználásával a napsugárzásnak kitett csatornában.
A szolár kandallót évszázadok óta használják, különösen a Közel-Keleten és a Közel-Keleten a perzsák , de Európában az ókorban a rómaiak is .
A legegyszerűbb formájában a szolár kandalló feketére festett kandallóból áll. Napközben a napenergia felmelegíti az égéstermék-elvezetést és a benne lévő levegőt, ezáltal felszólítás a levegőre. A tövénél így létrejött szívóerő felhasználható az alábbi épület szellőzésére és hűtésére.
A legtöbb esetben, akkor könnyebb használat szélenergia , mint abban az esetben, szélerőmű működő Venturi hatás azonban alatt perzselő időszak nélkül szél, csak a napenergia kémény szellőztetést. Passzívan.
A napkandallók többféle típusból állnak. A napkandalló alapvető elemei:
Ezt az elvet javasolták egy naperőmű megtervezéséhez, amely a tövében egy nagy üvegházat használ, ahelyett, hogy kizárólag a kémény fűtésére támaszkodna (erről a kérdésről további információkat a Napelem torony című cikkben talál ).
A kéménycsövek feketére vannak festve, hogy könnyebben és hatékonyabban szívják fel a napból származó hőt. Amikor a kandalló belsejében a levegő felmelegszik, az felemelkedik és beszívja az alatta lévő hűvös levegőt, például egy provence-i kútból .
A légkondicionálás és a mechanikus szellőzés évtizedekig standard módszer volt számos épülettípus hangulatának tesztelésére, különös tekintettel a fejlett országok irodaházaira . A szennyezés és az energiafogyasztás iránti aggodalom új megközelítést eredményezett az épületek környezetbarátabb tervezésében. A bioklimatikus építészet és a hagyományos építkezések elveivel összekapcsolódó innovatív technológiákat gyakran alkalmaznak új, potenciálisan gyümölcsöző megoldások létrehozására. A napkémény az egyik jelenlegi koncepció, amelyet tudósok és mérnökök is tanulmányoznak, főként kutatás és kísérletezés révén.
A szolár kandalló különböző célokra használható. A közvetlen expozíciós erősítés felmelegíti a kémény belsejében lévő levegőt, lehetővé téve az emelkedését és az alulról érkező levegő beszívását. Ezt a szívást otthonok vagy irodák szellőztetésére, egy provanszi kút levegőjének szivattyúzására vagy meghatározott helyiségek, például száraz WC-k szellőztetésére lehet használni .
Természetes szellőzést úgy lehet létrehozni, ha szellőzőnyílásokat helyezünk az épület felső szintjeire, hogy a meleg levegő konvekcióval és kifelé emelkedhessen . Ugyanakkor hűvösebb levegő vezethető be az alsó emeletek más szellőzőiből. Az épület ezen oldalára fákat lehet ültetni, hogy árnyékot adjanak a kinti beáramló levegő hűsítésére.
Ezt a természetes szellőztetési folyamatot egy napkémény javíthatja. A kéménynek magasabbnak kell lennie, mint a tető teteje, és a falnak a nap felé kell néznie. A hőelnyelés növelhető egy üvegezett felülettel a napnak kitett oldalon. A hőelnyelő anyag az ellenkező oldalra helyezhető. A hőelnyelő felület mérete nagyobb, mint a füstcső átmérője. Nagy felület lehetővé teszi a levegővel történő hatékonyabb hőcserét, ami a napfűtéshez szükséges. A kémény levegőjének melegítése javítja a konvekciót, és ezáltal a füstgázon keresztül áramló levegőt. A kémény szájának az uralkodó széltől távolabb eső oldalon kell lennie .
A hűtési hatás további optimalizálása érdekében a belépő levegőt egy provence-i kúton át lehet kényszeríteni, mielőtt az az épületbe bejutna. A szolár kandalló javítható, ha integrálják a Trombe falba . Ennek a kialakításnak az az előnye, hogy a rendszer a hideg évszakban visszafordítható, helyette fűtést és alacsony energiafelhasználású geotermikus energiát biztosít.
A szolár kandalló koncepciójának egy változata a napelemes tetőtér. Forró és napos éghajlaton a tetőtér nyáron gyakran igazi kemence. Egy hagyományos épületben ez problémát jelent, mivel megnöveli a légkondicionálás iránti igényt . A napkollektor beépítésével a tetőtérbe az ott lévő forró levegő felhasználható. Javíthatja a kémény konvekcióját, javíthatja a szellőzést.
A napkémény használata lehetővé teszi az épületek szellőzésének és passzív hűtésének előnyeit, ezáltal csökkentve az energiafogyasztást, a CO 2 -kibocsátást és általában a szennyezést. A napkémény potenciális előnyei a természetes szellőzés szempontjából a következők:
A napkémény passzív hűtés lehetséges előnyei a következők lehetnek:
A Building Research Establishment (BRE) irodaház a Garston, Hertfordshire közelében Watford , Anglia el van látva szellőző a napenergia kémény elvét.
A Feilden Clegg Bradley építészek által tervezett BRE irodák célja, hogy az aktuális legjobb gyakorlati útmutatókhoz képest 30% -kal csökkentsék energiafogyasztásukat és CO 2 -kibocsátásukat , és légkondicionáló használata nélkül fenntartsák a kényelmes körülményeket. A napkémény, az üreges betonlapok beépített hűtőpadlóval az épület fő jellemzői. A szellőzést és a fűtést egy épületirányítási rendszer vezérli, bár mozgásteret hagynak, hogy a körülményeket a lakók igényeihez igazítsák.
Az épület öt kéményt használ szellőztető és hűtő rendszerként. E kémények fő alkotóelemei az üvegfelület déli fekvésű részei (az északi féltekén), az ellenkező oldalon nagy hőkapacitású fal, amely néhány méterrel feljebb emelkedik egy rozsdamentes acél kipufogógáz között. a tető szintje. A kémények az üreges padlókhoz vannak kötve, amelyeket egy éjszakán át hűtenek. A padlókba integrált csövek nagyobb frissességet teremthetnek egy provence-i kút használatával .
Forró és szeles napokon levegő kerül az üreges betonlap padlójának üregébe. A rozsdamentes acél kéményen keresztül természetesen kijutó légoszlop növeli az épület légkeringését. Meleg, szélcsendes napokban az épület elsősorban a kémény hatására támaszkodik, amikor az árnyékos északi oldalra beszívódik a levegő. A cső felső része által generált légmozgás fokozza ezt a hatást. A szellőzőkémény tetején elhelyezett alacsony energiájú ventilátor szintén használható a levegő áramlásának javítására.
Az éjszaka folyamán a vezérlőrendszerek lehetővé teszik a levegő áthaladását az üreges betonlapokon, eltávolítva a nappal felhalmozódott hőt és tárolva a következő nap hűvösségét. Az ívelt mennyezet felülete nagyobb, mint a lapos mennyezeté, amelyek „radiátorként” működnek, és így újabb hűvösséget biztosítanak a nyárra.
A napkémények aktuális teljesítménymérésein alapuló kutatások kimutatták, hogy ezek javítják a hűtési mennyiséget forró, szélcsendes napokon, és hatalmas hőkapacitásuk miatt elősegíthetik az éjszakai hűtést.