Окна на южную сторону в пассивных солнечных домах
Пассивные солнечные дома обычно имеют окна на южной стороне здания.
В зависимости от движения солнца пассивные солнечные здания обычно имеют окна (остекление) на южной стороне* здания, чтобы поглощать солнечную тепловую энергию для обогрева здания зимой. Чтобы летом сохранять прохладу, пассивные солнечные дома полагаются на систему затенения (или навеса), чтобы поддерживать прохладу в здании.
Просто построив дом таким образом, можно снизить расходы на отопление и охлаждение на 85%.
Посмотрите, как дом, изображенный справа, достигает нулевого энергопотребления.
*В северном полушарии, чтобы смотреть на солнце и получать максимальную солнечную энергию, окна должны быть обращены на юг. Однако в южном полушарии все наоборот: окна выходят на север, чтобы максимизировать приток солнечного света.
Сезонные окна
На схеме показано, как низкое зимнее солнце может проникать в здание, а высокое летнее солнце не может.
Зима
На диаграмме слева показано, что зимой солнце находится ниже, а летом намного выше. (Посмотрите на здание в Национальном парке Зайон.) В течение дня низкое зимнее солнце может светить через окна, позволяя тепловой энергии поглощаться тепловой массой здания.
В то время как окна позволяют поглощать тепло в здании, их тонкая и прозрачная природа также позволяет теплу выходить из здания.
Чтобы этого не происходило в холодном климате, рекомендуется, чтобы стеклопакеты были двойными (двойное остекление) или даже тройными. Изолирующее оконное покрытие или толстый жалюзи также можно использовать для изоляции окон и сохранения тепла в здании после захода солнца.
Лето
Летом, когда температура повышается, пассивное солнечное здание использует свою тепловую массу, чтобы поддерживать прохладу здания. Чтобы это произошло, летнее солнце не доходит до тепловой массы здания.
Путь летнего солнца помогает в этом процессе, путешествуя высоко в летнем небе, поэтому необходим надлежащий навес или система другого типа, чтобы затенять или накрывать вдову летом, чтобы солнечная тепловая энергия блокировалась или избегалась, когда желательно, чтобы в здании было прохладнее, чем снаружи.
Надлежащим образом спроектированный навес предотвращает поглощение тепла и энергии домом летом. (На картинке в самом верху этого поста вы также можете заметить, что навес не дает летнему солнцу проникнуть в дом.)
Ориентация здания
Потому что солнце встает на востоке, а садится на западе. , сторона здания, используемая для получения солнечной энергии, должна быть обращена на юг, чтобы максимально использовать потенциальную энергию солнца . Если ось здания расположена в направлении восток-запад, причем его самая длинная сторона обращена на юг, большая часть здания расположена для поглощения солнечной тепловой энергии.
Если бы здание в середине было длиннее и тянулось бы к двум домам, расположенным по обе стороны от него, большая часть его массы была бы идеально расположена для поглощения и излучения тепла зимой
Пассивные солнечные здания обычно имеют прямоугольную форму с длинной сторона здания на юг. Расстояние от источника поступающего тепла (юг) до места его поглощения (как правило, северной стены) должно быть сведено к минимуму.
В результате получается прямоугольник. Это один из уроков, извлеченных при строительстве этого автономного пассивного солнечного дома в стиле земного корабля.
Окна на южную сторону и ориентация
Идеально, если окна (солнечное остекление) находятся в пределах 5 градусов от истинного юга. Однако считается, что окна, которые находятся в пределах 15 градусов от истинного юга, также функционируют почти .
По мере увеличения разницы градусов относительно истинного юга общая потенциальная солнечная эффективность конструкции снижается. Иными словами, чем больше отклонение градусов от истинного юга, тем меньше количество солнечной энергии здания. В результате для обогрева здания зимой может потребоваться большее количество дополнительной энергии. Поскольку окна здания обращены больше на юго-запад, для летнего охлаждения может потребоваться больше энергии.
Пассивные солнечные здания обычно имеют много окон, выходящих на юг
Окна, выходящие на юг (южное солнечное остекление), являются жизненно важным компонентом для пассивного солнечного проектирования и строительства.
Поскольку южная сторона здания — это сторона, которая потенциально будет получать солнечный свет в течение дня, большинство пассивных солнечных зданий будут иметь стекло, преобладающее над южной стороной. Южное облицовочное стекло позволяет поглощать солнечную энергию и распределять ее через тепловую массу здания.
Вы можете слышать, как люди называют стекло остеклением. Остекление — это причудливое архитектурное слово, обычно используемое для стекла, выходящего на южную сторону, которое способно передавать солнечную энергию.
Еще одно преимущество окон, выходящих на южную сторону, заключается в том, что они позволяют естественному свету проникать в дом в течение всего дня. Этот аспект также может снизить потребление энергии во всем доме, поскольку сводит к минимуму использование искусственного света.
Все эти факторы можно использовать в своих интересах, в зависимости от местоположения объекта и конкретных характеристик, которые вы хотите получить в доме.
В то время как окна, выходящие на южную сторону (остекление), являются необходимым компонентом пассивного солнечного дизайна, необходимо позаботиться об их изоляции зимой после захода солнца, а также о затенении летом.
Северное полушарие выделено желтым цветом. Южное полушарие белое.
Обратите внимание: поскольку Земля представляет собой шар, в зависимости от того, где вы находитесь, солнце будет взаимодействовать немного иначе, чем в других местах. Например, угол летнего и зимнего солнца будет разным.
Если же вы находитесь в Южном полушарии, то для того, чтобы построить пассивный или активный солнечный дом, здание нужно будет ориентировать на север.
Вот еще немного информации о строительстве солнечных батарей в южном полушарии.
Вертикальное и угловое стекло (остекление)
Большинство стекол, используемых в строительстве, являются вертикальными. Угловое стекло, однако, часто используется в пассивных солнечных батареях, потому что оно увеличивает количество солнечной энергии, которая может быть поглощена. Внимание! Это может привести к перегреву в летнее время.
*Эта информация, относящаяся к окнам, выходящим на юг, актуальна для жителей северного полушария.
Внизу, чтобы использовать солнечную энергию, им нужно смотреть окнами на север.
SLOPE/W
SLOPE/W — это ведущее программное обеспечение для определения устойчивости откосов для грунтовых и каменистых откосов, которое анализирует как простые, так и сложные проблемы для различных форм поверхности скольжения, условий порового давления воды, свойств грунта и условий нагрузки. SLOPE3D расширяет возможности SLOPE/W и предлагает практичный, но сложный подход к трехмерному отображению механизмов обрушения склонов.
Благодаря этому обширному набору функций SLOPE/W и SLOPE3D можно использовать для анализа практически любой проблемы устойчивости откосов, с которой вы столкнетесь в своих геотехнических, строительных и горных проектах.
Поровое давление воды
Поровое давление воды можно определить с помощью
пьезометрические линии, пространственные функции или результаты других конечных
элементные анализы. Ценности
могут отображаться в виде контуров на геометрии, чтобы показать значения PWP, используемые в анализе.
Быстрая просадка
Можно проводить анализ быстрой просадки
с использованием поровых давлений воды, определенных с помощью пьезометрических линий, нестационарных конечных
элемент анализа GeoStudio или многоэтапный метод быстрой просадки.
Модели материалов
SLOPE/W поддерживает полный список моделей материалов, включая модели Мора-Кулона, недренированные, высокопрочные,
непробиваемая, билинейная, анизотропная прочность,
ШАНСЕП, пространственный метод Мора-Кулона и другие.
Расчетное предельное состояние
Расчетное предельное состояние или сопротивление нагрузке
Факторный план обрабатывается путем указания частичных факторов на
постоянные/переменные нагрузки, сейсмические коэффициенты, свойства материалов, ввод арматуры и многое другое.
Eurocode Design Case
SLOPE/W можно использовать для завершения анализа устойчивости с целью проверки конечного предельного состояния в соответствии с различными подходами к расчету предельных состояний, такими как Eurocode 7, норвежский стандарт NS 3480 и британский стандарт 8006.
Анализ устойчивости завершается частичными коэффициентами, применяемыми к характерным нагрузкам и параметрам прочности грунта.
Загрузить файлы данных GeoStudio(1) (2) (3)
Прочитать подробности анализа
Пример из истории залива Джеймс
В этой статье рассматриваются возможности вероятностного анализа SLOPE/W применительно к гидроэлектростанции залива Джеймс. Это потребовало строительства пятидесяти километров дамб на мягкой и чувствительной глине. В отношении выбора коэффициентов запаса прочности и прочностных характеристик преобладали различные взгляды. Следовательно, проект стал важным и часто цитируемым примером.
Загрузить файлы данных GeoStudio
Прочитать детали анализа
Армирование с помощью анкеров
Целью этого иллюстративного примера является показать, как можно использовать анкеры для повышения устойчивости системы. Особенности этого моделирования включают в себя: метод анализа Спенсера, однородный материал с использованием модели грунта Мора Кулона, сухой склон без порового давления воды, два наклонных анкера и вариант поверхности скольжения на входе и выходе.
Загрузка файлов данных GeoStudio
Ознакомьтесь с подробностями анализа
Устойчивость стены MSE
Стены из механически стабилизированного грунта (MSE) представляют собой конструкции для удержания грунта под мостами, автомагистралями и прибрежными участками, и это лишь некоторые из них. Проектирование стены MSE требует учета геометрической конфигурации и требований к армированию для обеспечения как внутренней, так и внешней устойчивости.
Загрузить файлы данных GeoStudio
Прочитать подробности анализа
1 Создание рабочей области проблемы и свойств анализа
Создайте анализ стабильности и настройте рабочую область проблемы. Выберите параметры для методов предельного равновесия или напряжений конечных элементов, порового давления воды, пробных поверхностей скольжения, трещин растяжения, вероятностных методов и методов чувствительности, псевдостатического нагружения, частных коэффициентов, критериев сходимости и т.
д.
2 Нарисуйте или импортируйте доменные области/тела
Создайте анализ, а затем нарисуйте регионы в вашем домене с помощью инструментов рисования, подобных САПР, в 2D или 3D. Кроме того, вы можете импортировать файлы AutoCAD DWG или DXF непосредственно в GeoStudio, чтобы создать свою предметную геометрию, импортировать 3D-геометрию из файлов .OBJ или импортировать геологическую модель из Leapfrog через Seequent Central.
3 Определение свойств материала и порового давления воды
Определите свойства материала для вашего анализа, назначьте их областям домена, а затем определите начальные условия поровой воды.
Выберите из полного списка моделей грунта и горных пород, включая модели Мора-Кулона, недренированные, высокопрочные, непроницаемые, билинейные, прочность как функцию глубины, анизотропную прочность, обобщенную нормальную функцию сдвига, SHANSEP, составную прочность и Хука-Брауна. . Задайте условия порового давления воды либо с помощью пьезометрических линий, пространственных функций, вычисленных методом конечных элементов, либо с помощью методов Ru и B-bar.
4 Определение условий нагрузки и армирования
В 2D-анализе задайте свойства армирования откосов для имитации грунтовых анкеров, грунтовых гвоздей, свай или геосинтетических материалов. Задайте дополнительные нагрузки, чтобы имитировать давление, приложенное к части поверхности земли, например к основанию. Любые другие нагрузки можно моделировать в домене как точечную нагрузку.
Вы также можете указать сейсмическую нагрузку на домен, задав горизонтальные и вертикальные коэффициенты, которые представляют силу, создаваемую сейсмическими ускорениями или ускорениями землетрясений.
5 Задайте набор поверхностей пробного скольжения
Определите набор поверхностей пробного скольжения, которые будут использоваться для расчета критического коэффициента безопасности. Доступен ряд параметров для указания поверхностей скольжения, в том числе зоны входа и выхода вдоль поверхности земли, сетка центров поверхностей скольжения и касательных радиусов, блоки точек пересечения поверхностей скольжения, предварительно определенные сегменты линий поверхности скольжения или Cuckoo. алгоритм естественного поиска.
6 Решите свои анализы
Когда ваша проблема полностью определена, запустите процесс анализа в окне Solver Manager.
После запуска Солвера несколько поверхностей скольжения решаются параллельно, что позволяет повысить производительность. Solver Manager отображает ход решения, позволяя при необходимости отменить или остановить/перезапустить. Пока решение находится в процессе, вы можете просмотреть предварительные результаты в окне «Результаты».
7 Отображение рассчитанных поверхностей скольжения в виде цветной карты
По завершении работы Солвера отображается критическая поверхность скольжения вместе с критическим запасом прочности. Используйте цветовую карту поверхности скольжения, чтобы визуализировать изменчивость коэффициента безопасности в зависимости от положения поверхности скольжения. Вы можете отфильтровать отображаемые поверхности скольжения по определенному фактору запаса прочности.
8 Просмотр сведений о поверхности скольжения, создание графиков и отчетов
Интерактивный выбор любой анализируемой поверхности скольжения для графического отображения сил на любом срезе или информации о скользящей массе.
Отображение графиков вычисленных результатов по поверхности скольжения, таких как различные параметры силы или сходимости вдоль каждого среза. Создавайте отчеты об определении и результатах и экспортируйте их в другие приложения, такие как Microsoft Excel, для дальнейшего анализа.
НАКЛОН/Вт
SEEP/WSIGMA/WQUAKE/W
Результаты SEEP/W в SLOPE/W
Использование конечных элементов порового давления SEEP/W в SLOPE/W позволяет работать со сложными насыщенными/ненасыщенными условиями или переходными поровыми условиями. условия напора воды. Из анализа переходных процессов мы знаем условия порового давления воды в различные моменты времени. Использование этих изменяющихся во времени результатов порового давления воды в SLOPE/W позволяет наблюдать за изменениями стабильности во времени.
SIGMA/W напряжения в SLOPE/W
Существует множество геотехнических случаев, когда желательно не только выполнить анализ деформации, но и рассмотреть устойчивость.
В других случаях одного анализа устойчивости равновесия предела SLOPE/W недостаточно. В подобных случаях расчетные напряжения SIGMA/W можно использовать в SLOPE/W для расчета коэффициентов запаса прочности, или анализ стабильности при снижении прочности можно рассчитать в SIGMA/W и сравнить с результатами SLOPE/W.
SIGMA/W поровое давление воды в SLOPE/W
Например, имитация заполнения SIGMA/W может создать избыточное поровое давление воды в фундаменте. Данные SIGMA/W об избыточном поровом давлении воды можно использовать в SLOPE/W для анализа устойчивости во время строительства и в конце строительства. Это может помочь при проектировании подземного дренажа или поэтапной загрузки.
QUAKE/W приводит к SLOPE/W
Сотрясение грунтовых конструкций при землетрясении создает силы инерции, которые могут повлиять на устойчивость конструкций. Встряхивание также может привести к избыточному давлению поровой воды. Как условия динамического напряжения, так и генерируемое давление поровой воды могут быть учтены в SLOPE/W для изучения того, как землетрясение влияет на устойчивость и деформацию земной конструкции.