Benapozás vizsgálat dr. Szalay Zsuzsa és a Naplopó anyagainak felhasználásával

Átírás

1 Benapozás vizsgálat dr. Szalay Zsuzsa és a Naplopó anyagainak felhasználásával 1. A Föld pályája a Nap körül 2. A szoláris idő 3. Nappályadiagramok 4. Árnyékszögek élleképző görbék 5. Napóra vetületek

2 A Föld pályája a Nap körül/1

3 Föld keringése a Nap körül Forrás: Naplopó Kft.

4 A Föld pályája a Nap körül/2 Június 22. December 22.

5 A Föld pályája a Nap körül/3 Március 21. Szeptember 23.

6 Napszögek A Nap azimutszöge: a napsugárzás vízszintes vetületi szöge fokokban A Nap magassági szöge: a Nap horizontsík fölötti szögmagassága fokokban

7 A Nap helyzetének jellemzése Napsugárzás magassági szöge (altitude) Azimut Forrás: Naplopó Kft.

8 Egyéb szögek a szolár technológiában a s szolár azimut g s - napsugárzás magassági szöge (altitude) a kollektor azimut b kollektor dőlésszöge Forrás: Planning and Installing Solar Thermal Systems

9 Az idő értelmezése A szoláris idő általában nem egyezik meg az óraidővel Három korrekció szükséges: az időzónán belüli hely szerint a Föld nem egyenletes mozgása miatt a nyári időszámítás miatt A napsugárzás geometriája 9

10 A Magyarországon áthaladó hosszúsági körök A napsugárzás geometriája 10

11 E korrekciós tényező 11

12 A téli és nyári napjárás

13 Nappálya Forrás: Naplopó Kft.

14 A nappályadiagramok A Nap pályájának két dimenziós leképezése hengeres nappályadiagram sztereografikus nappályadiagram

15 A hengeres nappályadiagram/1 A Nap pályáját egy henger palástjára vetítjük. A szemlélő a henger alapkörének középpontjában áll (mely egy adott földrajzi helynek felel meg) és az Egyenlítő irányába néz.

16 A henger palástját az ellentétes oldali alkotó mentén felvágjuk és kiterítjük. A hengeres nappályadiagram/2

17 A hengeres nappályadiagram/3

18 Vízszintes árnyékszög A Nap és a homlokzat azimut szögeinek különbsége

19 Függőleges árnyékszög A Nap magassági szögének a homlokzat síkjára merőleges síkba eső komponense

20 Az élleképző görbék származtatása

21 Az élleképző görbe

22 Élleképző görbesereg

23 Az árnyékmaszk/1 Az égboltnak az a tartománya nem látható, amely az élleképző görbe fölött van

24 Az árnyékmaszk/2 Az égboltnak az a tartománya nem látható, amely az élleképző görbe alatt van

25 Az árnyékmaszk/3 Az égboltnak az a tartománya nem látható, amely a két élleképző görbe között van

26 Teljes és részleges árnyékolás

27 Függőleges árnyékvető élek Ha az árnyékvető él függőleges, az árnyékmaszkot függőleges egyenesek határolják.

28 Árnyékmaszkok egyesítése A vízszintes és függőleges tagozatokra szerkesztett árnyékmaszkok egyesítésével bármely akadály árnyékmaszkja leképezhető.

29 Egyesítés

30 Benapozás/1 Az árnyékmaszkot a nappályadiagramra helyezve megállapítható, hogy a vizsgált ablak mely hónapokban és órákban van árnyékban. Mindig összetartozó, azonos léptékű nappályadiagramot és élleképző görbesereget kell használni! Az élleképző görbesereg vízszintes tengelyének 0 pontját a nappályadiagram vízszintes tengelyén ahhoz a szögértékhez kell csúsztatni, amely a vizsgált felület azimutjához tartozik.

31 Benapozás/2 Ha az ablak déli tájolású, a skálák 0 pontjainak fedniük kell egymást.

32 Benapozás/3 Ha az ablak délkeleti tájolású, az élleképző görbe vízszintes skáláján lévő 0º értéket a nappályadiagram vízszintes skáláján keleti irányban lévő 45º értékkel kell fedésbe hozni.

33 Benapozás/4 Ha az ablak nyugati tájolású, az élleképző görbe vízszintes skáláján lévő 0º értéket a nappályadiagram vízszintes skáláján nyugati irányban lévő 90º értékkel kell fedésbe hozni.

34 Vigyázzunk arra, hogy mi a kérdés! A kérdés többféle is lehet, attól függően, hogy mi a szerkesztés célja. Vizsgálható - egy pont benapozottsága, - egy felület teljes benapozottsága, - egy felület teljes árnyékoltsága egy adott pillanatra (naptári nap és óra), egy adott napra, egy adott naptári időszakra. 1) Az OTÉK 86. -a (1) bekezdése helyébe a következő rendelkezés lép: (1) A lakás legalább egy lakószobája napfény által benapozott legyen. Benapozottnak tekinthető az a helyiség ahol a benapozás lehetősége február 15-én legalább 60 percen át biztosított. Justinianus kódexe, a centurio éves zsoldja 34

35 TELJES ÁRNYÉKOLÁS TELJES BENAPOZÁS VIZSGÁLATA

36 Alsó él benapozott, ha a magassági szögtartomány 20 és 63 fok között van, felső él benapozott, ha a magassági szögtartomány 6 és 24 fok között van, a teljes benapozottság a két szögtartomány közös részében, 20 és 24 fok között 36

37 Baloldali él benapozott a 22 és 79 fokos tartományban, jobboldali él a 37 és 79 fokos tartományban, ha magát az ablakot tekintjük (kávamélység is szerepet játszik!) Más szögek adódnak, ha a nyílásnak a homlokzat síkjában lévő kontúrját tekintjük, de ez nem az ablak benapozottsága! A jobb és bal értelmezése: kifelé nézünk az ablakon. 37

38 TELJES ÁRNYÉKOLÁS: A KOMPLEMENTER KÉRDÉSEKET KELL FELTENNI

39 TELJES BENAPOZÁS

40 A téli elérhető direkt sugárzás maximalizálása érdekében a nappályadiagramon a szeptember/március és december hónapok vonalai között, a reggel 9 és délután 3 óra időpontokat jelölő vonalak közé eső tartomány zavartalansága a legfontosabb. A szoláris ablak

41 Sztereografikus nappályadiagram Vetítés a nadirból. A vetítés módja lehet centrális vagy párhuzamos is. A pontok egy egy órához tartoznak, ezeket kötik össze az óravonalak Nyári napforduló Napéjegyenlőség Téli napforduló Egy adott szélességi körre, itt havi egy reprezentáns nap

42 Zenit és nadír ZENIT D Ny A látóhatár síkja É K NADIR

43 Sztereografikus nappályadiagram

44 Sztereografikus nappályadiagram, itt havi kettő reprezentáns nap

45 NY K D 45

46 Az árnyékszögmérő - az élleképző görbék a vizsgált pont és az akadályok (a direkt sugárnyaláb beérkezését gátló tagozatok, szemközti épületek, terepalakulatok ) geometriai viszonyát ábrázolhatjuk benne. Az íveken a magassági szögek, ahogyan a normális irányban kitekintve az élt látjuk, a sugarakon az azimut szögek, ahogyan a függőleges éleket látjuk. 46

47 gy párkány és egy szemközti ház maszkja az árnyékszögmérőben 47

48 Sztereografikus nappályadiagram és árnyékszögmérő egy léptékben 48

49 Az árnyékszögmérőben tisztázzuk a geometriai viszonyokat, ezután azt ráhelyezzük a nappálya diagramra. A középpontok egybe esnek, az árnyékszögmérő átlója a homlokzat síkjával párhuzamos 49

50 50

51 51

52 52

53 53

54 Gömbi nappályadiagram Forrás: Planning and Installing Photovoltaic Systems

55 Vigyázzunk arra, hogy mi a kérdés! A kérdés többféle is lehet, attól függően, hogy mi a szerkesztés célja. Vizsgálható - egy pont benapozottsága, - egy felület teljes benapozottsága, - egy felület teljes árnyékoltsága egy adott pillanatra (naptári nap és óra), egy adott napra, egy adott naptári időszakra. 1) Az OTÉK 86. -a (1) bekezdése helyébe a következő rendelkezés lép: (1) A lakás legalább egy lakószobája napfény által benapozott legyen. Benapozottnak tekinthető az a helyiség ahol a benapozás lehetősége február 15-én legalább 60 percen át biztosított. Justinianus kódexe, a centurio éves zsoldja 55

56 PERSPEKTIVIKUS NAPPÁLYA VETÜLETEK

57 A vízszintes felszínre vetült árnyék-végpontok minden nap kirajzolnak egy-egy görbét. Ezek az un.: perspektivikus nappálya ábrák. VÍZSZINTES NAPÓRA

58 FÜGGŐLEGES NAPÓRA A függőleges felszínre vetült árnyék-végpontok minden nap kirajzolnak egy-egy görbét. Ezek az un.: perspektivikus nappálya ábrák.

59 NAPÓRA-SZERKESZTŐ

60 PERSPEKTIVIKUS NAPPÁLYA BRA (goniometrikus) LAT=48

61 PERSPEKTIVIKUS NAPPÁLYA ÁBRA (goniometrikus) LAT=0

62 Északra néző függőleges vetület -38 -on párhuzamos lesz a (90-38=) +52 szélességen levő vízszintes felülettel. Így a +52 szélességen levő vízszintes nappálya ábráját a -38 szélességen egy Északra néző ablak árnyékolásánál használhatjuk. (Ausztrália!)

63 Szoláris piramis adott időpontokban a pálca árnyékának végpontjait és a pálcát tartalmazó idom.

64 SOLAR PYRAMID A Nap látszólagos pályája (dec.21 reggel s délután) egy adott épület tekintetében meghatároz egy teret, melyen kívül helyezve egy másik épületet, biztosan nem árnyékolja azt túlságosan. (energia felvevő felületek, benapozottság)

65 SOLAR PYRAMID Lejtős telek esetében a piramis eltorzul. Az árnyékvető (épület) szintekre osztva adja a piramison belüli eltérő magasságok árnyékoltságát.

66 Épület árnyéka

67 Épület vetett árnyéka 1) Az OTÉK 86. -a (1) bekezdése helyébe a következő rendelkezés lép: (1) A lakás legalább egy lakószobája napfény által benapozott legyen. Benapozottnak tekinthető az a helyiség ahol a benapozás lehetősége február 15-én legalább 60 percen át biztosított.

68 Épület vetett árnyéka

69 Épület vetett árnyéka

70 Épület vetett árnyéka

71 Épület vetett árnyéka

72 Épület árnyéka

73 Solar envelope

74 Árnyék lejtőn

75 A vetett árnyék meghatározásához a Nap helyzetét leíró szögek ismerete szükséges. A módszer nem változik, ha árnyék helyett egy bevilágított foltot vizsgálunk padlón vagy munkasíkon. 75

76 76

77 A megvilágított folt helyzete akár a padlón, akár az asztalok munkasíkján óráról órára meghatározható 77

78 Az egy-egy óraközben benapozott foltok körvonalai egymásra rajzolhatók OTDK Győr 78

79 A benapozott foltok átfedő területeiről megállapítható, hogy az adott terület a nap folyamán hány óra időtartamban benapozott. A legkisebb időtartam 1, a legnagyobb 7 óra. Color Irradiatio n

80 Az energiagyűjtő elemek (kollektor, napelem) teljes benapozásának vizsgálata

81

82

83

84 Az energiagyűjtő elem alsó élétől az ábra szerinti altitude és azimut szögek tartományában nem lehet árnyékot vető objektum.