Pasif Güneş Enerjisi Nedir?
Pasif güneş enerjisi tasarımı, binaların ısıtılması ve soğutulması için güneş enerjisinden, coğrafi iklimden ve farklı malzemelerin özelliklerinden yararlanılmasını ifade eder. Bu enerjiye, insan yapısı enerji kullanılmayan ve ısıtma ile soğutma için gerekli olan enerji miktarını önemli ölçüde azaltabilen çeşitli yöntemler dahildir.
Pasif güneş enerjisi tasarımı, yeni bir kavram gibi görünse de, temel ilkeleri yüzlerce yıldır bilinmektedir. Geçmişte, sert çöl koşullarında yaşayan yerliler, gündüz serin ve gece sıcak olması için kısmen yer altında bulunan evler inşa etmekteydi. Ayrıca, kışın güneşten ısınan ancak yazın güneş almayan dik kayalıklardaki mağaralara kerpiçten evler inşa etmişlerdi.
Pasif güneş enerjisi, aktif güneş enerjisiyle ya da fotovoltaik güneş enerjisi hücreleriyle karıştırılmamalıdır. Aktif güneş enerjisi tasarımı, pasif güneş enerjisi tasarımı ile benzerlik göstermesine karşın, aktif güneş enerjisi tasarımında üretilen ısının taşınmasına yardımcı olması için küçük miktarlarda enerji kullanır. Örneğin, bir güneş enerjisi duvarının havayı ısıtması durumunda bu hava doğal olarak yükselir, buna pasif güneş enerjisi adı verilir; havanın hareket ettirilmesi için bir fan kullanılıyorsa, bu sistem "aktif" olarak kabul edilir. Aktif güneş enerjisi tasarımı, yine de standart ısıtma ve soğutma yöntemlerine kıyasla çok daha az enerji tüketir. Kullandığı az miktardaki enerji, sıcak ve soğuk havayı hareket ettirme yeteneğini önemli ölçüde artırır. Fotovoltaik güneş enerjisi hücreleri, elektrik üretmek için kullanılan güneş enerjisi panelleridir; gerekli olan az miktardaki enerjinin tamamen "temiz" enerjiden elde edilmesi için aktif güneş enerjisi tasarımlarıyla birlikte kullanılabilir.
Neden Pasif Güneş Enerjisi?
İnsanlar ve işletmeler enerji maliyetlerinden tasarruf etmek ve aynı zamanda doğayı korumak istediklerinden, pasif güneş enerjisi tasarımı, bina tasarımının önemli bir bileşeni haline gelmiştir. Binalarımızı ısıtan ya da soğutan cihazlar, yüksek miktarda enerji gerektirir. Oldukça iyi çalışmalarına karşın, iki önemli kusurları bulunmaktadır. İlk kusur, bu cihazların çalıştırılması için gerekli olan maliyettir. İkinci sorun, bu cihazların gereksinim duyduğu enerjinin üretilmesi sonucunda açığa çıkan sera gazları ile bağlantılıdır. Klima üniteleri genellikle elektrikle çalışırken, merkezi ısıtma üniteleri genellikle gazla çalışır. Elektriğin ve gazın büyük bölümü, karbondioksit gibi sera gazları ile atmosferi kirleten yöntemlerle üretilmektedir. Buna bağlı olarak, ne kadar fazla enerji kullanırsak, o kadar fazla sera gazı açığa çıkmaktadır. Isıtma, havalandırma ve klima (HVAC) sistemlerini inceleyen ve tasarlayan inşaat mühendisleri, ısıtmanın ve soğutmanın bu olumsuz etkilerini ortadan kaldırmanın yollarını aramaktadır.
Maalesef, pasif güneş enerjisi ile ısıtmanın geleneksel ısıtma yöntemlerinin yerini tamamen alması mümkün değildir, çünkü üretilen ısı enerjisinin azami düzeye çıkarılması için evlerin çeşitli yöntemlere uygun biçimde yeniden tasarlanmasını gerekmektedir. Ve bu şekilde bile, arzu edildiği şekilde yeterli ısıyı üretemeyebilir. Mühendisler, şu an için yüksek miktarda enerji tüketen ısıtma cihazlarına duyulan gereksinimi azaltmak amacıyla, pasif güneş enerjisi ile ısıtmayı geleneksel yöntemlerle birleştirmektedir.
Uygulamada Pasif Güneş Enerjisi
Aktif güneş enerjisi özelliklerine sahip bir bina görmek için Sustainable Library (Sürdürülebilir Enerji Kitaplığı) videosunu izleyebilirsiniz.
Sıcak bir günde güneşin altında zaman geçirdiyseniz, güneşin olağanüstü bir ısıtma gücüne sahip olduğunu bilirsiniz. Güneşin altında bir süre kaldıktan sonra bir otomobilin içinin ne kadar ısındığını düşünün. Enerjisi bedava ve neredeyse sonsuz olduğundan, enerji verimliliğini artırmak için güneşin enerjisinden yararlanılması kullanışlı bir yöntemdir. İşte bu nedenle, güneş enerjisini bir "yenilenebilir" enerji kaynağı olarak kabul etmekteyiz.
Pasif güneş enerjisi ile ısıtmanın en basit yöntemi, güneş ışığının pencerelerden içeri girmesine izin verilmesidir. Güneşin yaz aylarında kış aylarına kıyasla daha yüksekte olduğunu bildiğimiz için, mühendisler ve mimarlar binaları kış aylarında, binanın ısıtılmasının gerekli olduğu zamanlarda güneş ışığının pencerelerden geçeceği ve yaz aylarında, binanın soğutulmasına yardımcı olması için güneş ışığının engelleneceği biçimde tasarlamaktadır.
Güneş battıktan sonra, tüm gün güneşin altında kalmış bir kayanın ya da beton bankın ısısını hissettiğiniz oldu mu? Kaya ve bank, ısıyı absorbe eder ve içinde depolar, daha sonra da yavaşça serbest bırakır. Aynı şekilde işleyen bir temel pasif güneş enerjisi yöntemi, binaya giren güneş ışığının radyan ısısını yapı içerisindeki bir termal kütle tarafından absorbe edilmesidir. Bir termal kütle; beton, tuğla, karo ve hatta su gibi yüksek miktarda ısıyı absorbe edebilen bir inşaat malzemesinden oluşan büyük bir duvar ya da zemin alanı olabilir. Termal kütle, güneş battığında ve hava sıcaklığı düştüğünde, tüm gün boyunca topladığı ısıyı yavaşça serbest bırakarak gece boyunca konforlu bir iç ortam sıcaklığının korunmasına yardımcı olur. Yaz aylarında, aynı termal kütle, ortamın serinlemesi için çevresindeki havanın ısısını çekebilir. Termal kütlenin ısıyı depolama yeteneği, tüm mevsimlerde sıcaklığın aynı düzeyde tutulmasına yardımcı olur.
Güneş enerjisi ile soğutmanın altında yatan ana fikir, havalandırma ve ısının binaya girmesinin önlenmesidir. Pencerelerin açık durumdayken, mümkün olduğunca fazla hava dolaşımına olanak sağlaması için stratejik bir biçimde konumlandırılmasıyla yeterli havalandırma sağlanır. Isının binaya girmesinin önlenmesinde kullanılabilecek yöntemlerden biri, binanın termal kütle dışarıda olacak şekilde tasarlanması ve bu şekilde, ısıyı binaya girmeden önce absorbe etmesinin sağlanmasıdır. Bir başka yöntem, yaz aylarında binayı doğrudan güneş ışığından koruması için gölge yapacak büyük ağaçların dikilmesidir.
