Komin słoneczny to niezbędny element w projekcie budynku ekologicznego, dzięki któremu koszty energii mogą spaść nawet o 50%. Najnowsze badania wykazują, że taki komin może pomóc w ratowaniu życia, gdy w budynku wybuchnie pożar.
Po raz pierwszy na świecie naukowcy zaprojektowali komin słoneczny, który przyczynia się zarówno do oszczędzania energii, jak i bezpieczeństwa pożarowego. Jest częścią zrównoważonych elementów nowego budynku znajdującego się w australijskim mieście Melbourne.
Modelowanie pokazuje, że tak zaprojektowany komin znacznie zwiększa ilość czasu, którą mamy na to, aby uciec z budynku w trakcie pożaru. Tym samym czas potrzebny na ewakuację wydłuża się z 2 do ponad 14 minut.
Komin słoneczny to system pasywny słonecznego ogrzewania i chłodzenia, który wykorzystuje naturalną wentylację do regulacji temperatury budynku.
Szacuje się, że 19% światowych zasobów energetycznych przeznaczone jest na ogrzewanie, wentylację i chłodzenie budynków. Można jednak zmniejszyć tak ogromne koszty ekologiczne przez wbudowanie kominów słonecznych w nowe budynki oraz przez modernizację już istniejących konstrukcji.
Dzięki współpracy RMIT University i City of Kingston (jeden z okręgów samorządu lokalnego w Melbourne) naukowcy zaprojektowali wydajny komin słoneczny, który, w razie pożaru, wpuszcza świeże powietrze do środka i wysysa dym z budynku.
Jeden z badaczy, dr Long Shi powiedział, że kominy słoneczne mają ugruntowaną pozycję w ekologii, ale ich możliwości związane z poprawą bezpieczeństwa pożarowego nie zostały zbadane. – W sytuacji kryzysowej, gdzie liczy się każda sekunda, bardzo ważne jest, aby osoby znajdujące się w danym budynku miały więcej czasu na bezpieczne wydostanie się z niego – dodał.
– W naszych badaniach prezentujemy potężne korzyści, jakie oferują kominy słoneczne dla środowiska i bezpieczeństwa ludzi. Zapewnienie dwóch ważnych funkcji może zwiększyć już i tak wysoką opłacalność tej zrównoważonej technologii. Mamy nadzieję, że nasze odkrycia będą inspiracją do inwestowania w kominy słoneczne i ich rozwój nie tylko w Australii, ale i na całym świecie.
Burmistrz City of Kingston, Georgina Oxley powiedziała, że Rada (Council) cieszy się z uczestnictwa w tak przełomowym projekcie. – Nowe i innowacyjne sposoby na zmniejszenie zużycia energii w naszych budynkach są dla Rady priorytetem – powiedziała pani burmistrz. – Komin słoneczny, zainstalowany w nowoczesnym pawilonie znajdującym się w Mentone Reserve, nie tylko pozwala nam na wykorzystanie czystej, zielonej energii do ogrzewania i chłodzenia budynku, pomagając Radzie w osiągnięciu ekologicznych celów, ale także ma potencjał do ratowania życia w przypadku pożaru. To naprawdę niezwykły projekt.
Obliczenia związane z 6-krotnym zwiększeniem ilości czasu potrzebnego na bezpieczną ewakuację dotyczyły tylko wcześniej wspomnianego pawilonu. Jednak poprzednie badania przeprowadzone przez badaczy ze School of Enginering na RMIT University potwierdziły, że kominy słoneczne mogą z powodzeniem spełniać obie funkcje – wentylację i odprowadzanie dymu.
Gorące powietrze unosi się – czyli jak działa komin słoneczny
Pasywny aspekt w projekcie komina słonecznego opiera się na dobrze znanej zasadzie, że gorące powietrze zawsze unosi się do góry.
Elementem budowy nowoczesnych kominów słonecznych są dwie ściany obok siebie – jedna przeszklona, a druga pomalowana na czarno. Takie ustawienie pozwala w maksymalnym stopniu pochłaniać promieniowanie słoneczne. Otwory wentylacyjne znajdujące się u góry i na dole regulują przepływ powietrza do i z komina w celu ogrzania lub schłodzenia budynku. Gdy promienie słoneczne nagrzewają komin, zwiększa się temperatura powietrza w jego wnętrzu.
Gorące powietrze unosi się i wydostaje na zewnątrz górą komina, podczas gdy dołem dostaje się zimne. To prowadzi do przepływu powietrza wewnątrz budynku, umożliwiając wentylację i jego naturalne schłodzenie.
Gdy na dworze jest zimno, komin można zamknąć, aby z powrotem skierować pobrane ciepło do wewnątrz i zatrzymać je w budynku w celu jego ogrzania.
Pomysł jest bardzo prosty i stosunkowo tani w modernizacji. Nie generuje prawie żadnych dodatkowych kosztów w przypadku nowego budynku, a za to może zmniejszyć zużycie energii.
Mniej dymu i więcej bezpieczeństwa
Na tej samej zasadzie – gdy gorące powietrze unosi się do góry – komin słoneczny wysysa dym z budynku w trakcie pożaru. Mniej dymu oznacza lepszą widoczność, niższe temperatury i mniejszą ilość tlenku węgla – wszystko to sprawia, że mamy więcej czasu na bezpieczną ewakuację.
Dr Shi dodał, że trzeba przeprowadzić proces modelowania dla każdego budynku osobno, aby dokładnie zrozumieć, ile czasu na ewakuację zapewnia dany komin słoneczny. – Wyniki modelowania będą różnić się w zależności od budynku, ale wiemy, że każdy dodatkowy czas jest cenny i wzmacnia bezpieczeństwo pożarowe, co może pomóc w ratowaniu życia – skomentował.
Przeprowadzone badanie może posłużyć jako przewodnik techniczny dotyczący optymalizacji projektu i budowy kominów słonecznych w prawdziwych budynkach, aby rozszerzyć zastosowanie obu funkcji.
Źródło: “Solar chimney for a real building considering both energy-saving and fire safety – a case study” (Energy and Buildings)
Grafika: Wikipedia
