सौर गेन

सौर लाभ (जिसे सौर ताप लाभ या निष्क्रिय सौर लाभ के रूप में भी जाना जाता है) किसी स्थान, वस्तु या संरचना की तापीय ऊर्जा में वृद्धि है क्योंकि यह घटना सौर ऊर्जा को अवशोषित करता है। एक अंतरिक्ष अनुभव में सौर लाभ की मात्रा कुल आपतित सौर विकिरण और किसी भी हस्तक्षेप करने वाली सामग्री की संप्रेषण या विकिरण का विरोध करने की क्षमता का एक कार्य है।

सूर्य के प्रकाश से प्रभावित वस्तुएं इसके दृश्यमान और लघु-तरंग अवरक्त घटकों को अवशोषित करती हैं, तापमान में वृद्धि करती हैं, और फिर उस गर्मी को लंबी अवरक्त तरंग दैर्ध्य पर पुन: प्रसारित करती हैं। यद्यपि कांच जैसी पारदर्शी निर्माण सामग्री दृश्य प्रकाश को लगभग निर्बाध रूप से गुजरने की अनुमति देती है, एक बार जब वह प्रकाश घर के अंदर सामग्री द्वारा लंबी-तरंग अवरक्त विकिरण में परिवर्तित हो जाता है, तो वह खिड़की के माध्यम से वापस भागने में असमर्थ होता है क्योंकि कांच उन लंबी तरंग दैर्ध्य के लिए अपारदर्शी होता है। इस प्रकार फंसी हुई गर्मी ग्रीनहाउस प्रभाव के रूप में जानी जाने वाली घटना के माध्यम से सौर लाभ का कारण बनती है। इमारतों में, अत्यधिक सौर ऊर्जा के कारण किसी स्थान के भीतर अधिक गर्मी हो सकती है, लेकिन गर्मी की इच्छा होने पर इसे निष्क्रिय हीटिंग रणनीति के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

विंडो सौर लाभ गुण
खिड़कियों और दरवाजों के डिजाइन और चयन में सौर लाभ को सबसे अधिक बार संबोधित किया जाता है। इस वजह से, सौर लाभ को मापने के लिए सबसे आम मीट्रिक का उपयोग विंडो असेंबली के थर्मल गुणों की रिपोर्ट करने के मानक तरीके के रूप में किया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, द अमेरिकन सोसाइटी ऑफ हीटिंग, रेफ्रिजरेटिंग और एयर-कंडीशनिंग इंजीनियर्स (ASHRAE), और राष्ट्रीय फेनेस्ट्रेशन रेटिंग परिषद (एनएफआरसी) इन मूल्यों की गणना और माप के लिए मानक बनाए रखें।

छायांकन गुणांक
छायांकन गुणांक (एससी) एक इमारत में कांच इकाई (पैनल या खिड़की) के विकिरण थर्मल प्रदर्शन का एक माप है। इसे किसी काँच  इकाई से गुजरने वाले किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य और घटना के कोण पर सौर विकिरण के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है जो फ्रेमलेस संदर्भ विंडो से गुजरेगा। 3 mm फ्लोट ग्लास साफ़ करें। चूँकि तुलना की गई मात्राएँ तरंग दैर्ध्य और घटना के कोण दोनों के कार्य हैं, एक विंडो असेंबली के लिए छायांकन गुणांक आमतौर पर कांच के विमान में सामान्य रूप से प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की एकल तरंग दैर्ध्य के लिए रिपोर्ट किया जाता है। इस मात्रा में वह ऊर्जा शामिल है जो सीधे कांच के माध्यम से प्रसारित होती है और साथ ही वह ऊर्जा भी जो कांच और फ्रेम द्वारा अवशोषित होती है और अंतरिक्ष में फिर से विकिरणित होती है, और निम्नलिखित समीकरण द्वारा दी गई है:

$$F(\lambda,\theta)=T(\lambda,\theta)+N*A(\lambda,\theta)$$ यहाँ, λ विकिरण की तरंग दैर्ध्य है और θ आपतन कोण है। टी कांच की संचारण क्षमता है, ए इसकी अवशोषण क्षमता है, और एन अवशोषित ऊर्जा का अंश है जो अंतरिक्ष में फिर से उत्सर्जित होता है। समग्र छायांकन गुणांक इस प्रकार अनुपात द्वारा दिया गया है:

$$S.C. = F(\lambda,\theta)_1 / F(\lambda,\theta)_o$$ छायांकन गुणांक विंडो असेंबली के विकिरण गुणों पर निर्भर करता है। ये गुण हैं संप्रेषण टी, अवशोषण ए, उत्सर्जकता (जो किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य के लिए अवशोषण के बराबर है), और परावर्तनशीलता, ये सभी आयामहीन मात्राएँ हैं जिनका कुल योग 1 है। रंग, टिंट और परावर्तक कोटिंग्स जैसे कारक इन गुणों को प्रभावित करते हैं, जिसने इसके लिए सुधार कारक के रूप में छायांकन गुणांक के विकास को प्रेरित किया है। ASHRAE की सौर ताप लाभ कारकों की तालिका विभिन्न अक्षांशों, अभिविन्यासों और समयों पर ⅛” स्पष्ट फ्लोट ग्लास के लिए अपेक्षित सौर ताप लाभ प्रदान करता है, जिसे विकिरण गुणों में अंतर को ठीक करने के लिए छायांकन गुणांक द्वारा गुणा किया जा सकता है। छायांकन गुणांक का मान 0 से 1 तक होता है। रेटिंग जितनी कम होगी, कांच के माध्यम से उतनी ही कम सौर ऊष्मा संचारित होगी, और इसकी छायांकन क्षमता उतनी ही अधिक होगी।

ग्लास गुणों के अलावा, विंडो असेंबली में एकीकृत शेडिंग डिवाइस भी एससी गणना में शामिल हैं। ऐसे उपकरण अपारदर्शी या पारभासी सामग्री के साथ ग्लेज़िंग के हिस्सों को अवरुद्ध करके छायांकन गुणांक को कम कर सकते हैं, जिससे समग्र संचारण कम हो जाता है। विंडो डिज़ाइन विधियां शेडिंग गुणांक से दूर और #सौर ताप लाभ गुणांक (एसएचजीसी) | सौर ताप लाभ गुणांक (एसएचजीसी) की ओर बढ़ गई हैं, जिसे घटना सौर विकिरण के अंश के रूप में परिभाषित किया गया है जो वास्तव में संपूर्ण विंडो असेंबली के माध्यम से एक इमारत में प्रवेश करता है। गर्मी बढ़ने के रूप में (सिर्फ कांच का हिस्सा नहीं)। एसएचजीसी की गणना के लिए मानक विधि छायांकन गुणांक की तरह केवल एक तरंग दैर्ध्य के लिए गुणांक प्रदान करने के बजाय, अधिक यथार्थवादी तरंग दैर्ध्य-दर-तरंग दैर्ध्य विधि का उपयोग करती है। यद्यपि निर्माता उत्पाद साहित्य और कुछ उद्योग कंप्यूटर सॉफ़्टवेयर में छायांकन गुणांक का अभी भी उल्लेख किया गया है, इसका अब उद्योग-विशिष्ट ग्रंथों में एक विकल्प के रूप में उल्लेख नहीं किया गया है या मॉडल बिल्डिंग कोड। इसकी अंतर्निहित अशुद्धियों के अलावा, एससी की एक और कमी इसका प्रति-सहज ज्ञान युक्त नाम है, जो बताता है कि उच्च मूल्य उच्च छायांकन के बराबर होते हैं जब वास्तव में विपरीत सच होता है। उद्योग के तकनीकी विशेषज्ञों ने एससी की सीमाओं को पहचाना और 1990 के दशक की शुरुआत से पहले संयुक्त राज्य अमेरिका (और यूरोप में अनुरूप जी-वैल्यू) में एसएचजीसी की ओर धकेल दिया। एससी से एसएचजीसी में रूपांतरण आवश्यक रूप से सीधा नहीं है, क्योंकि वे प्रत्येक अलग-अलग गर्मी हस्तांतरण तंत्र और पथ (विंडो असेंबली बनाम ग्लास-केवल) को ध्यान में रखते हैं। SC से SHGC में अनुमानित रूपांतरण करने के लिए, SC मान को 0.87 से गुणा करें।

जी-मान
जी-वैल्यू (कभी-कभी इसे सौर कारक या कुल सौर ऊर्जा संप्रेषण भी कहा जाता है) यूरोप में आमतौर पर खिड़कियों के सौर ऊर्जा संप्रेषण को मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला गुणांक है। एसएचजीसी की तुलना में मॉडलिंग मानकों में मामूली अंतर होने के बावजूद, दोनों मूल्य प्रभावी रूप से समान हैं। 1.0 का जी-मान सभी सौर विकिरण के पूर्ण संप्रेषण को दर्शाता है जबकि 0.0 एक ऐसी विंडो को दर्शाता है जिसमें कोई सौर ऊर्जा संप्रेषण नहीं है। हालाँकि व्यवहार में, अधिकांश जी-मान 0.2 और 0.7 के बीच होंगे, सौर नियंत्रण ग्लेज़िंग का जी-मान 0.5 से कम होगा।

सौर ताप लाभ गुणांक (एसएचजीसी)
एसएचजीसी संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग किए जाने वाले छायांकन गुणांक का उत्तराधिकारी है और यह संपूर्ण विंडो असेंबली के संचरित सौर विकिरण और आपतित सौर विकिरण का अनुपात है। यह 0 से 1 तक होता है और एक खिड़की या दरवाजे के सौर ऊर्जा संचरण को संदर्भित करता है, जिसमें कांच, फ्रेम सामग्री, सैश (यदि मौजूद है), विभाजित लाइट बार (यदि मौजूद है) और स्क्रीन (यदि मौजूद हैं) शामिल हैं। प्रत्येक घटक के संप्रेषण की गणना छायांकन गुणांक के समान तरीके से की जाती है। हालाँकि, छायांकन गुणांक के विपरीत, कुल सौर लाभ की गणना तरंग दैर्ध्य-दर-तरंग दैर्ध्य के आधार पर की जाती है जहां सीधे सौर ताप लाभ गुणांक का संचरित भाग निम्न द्वारा दिया गया है:

$$T = \int\limits_{350 \ nm}^{3500 \ nm} T(\lambda) E(\lambda) d\lambda $$ यहाँ $$T(\lambda)$$ नैनोमीटर में दी गई तरंग दैर्ध्य पर वर्णक्रमीय संप्रेषण है $$E(\lambda)$$ घटना सौर वर्णक्रमीय विकिरण है। जब सौर शॉर्ट-वेव विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर एकीकृत किया जाता है, तो यह सभी सौर तरंग दैर्ध्य में प्रसारित सौर ऊर्जा का कुल अंश उत्पन्न करता है। उत्पाद $$N*A(\lambda,\theta)$$ इस प्रकार केवल कांच से परे सभी असेंबली घटकों में अवशोषित और पुनः उत्सर्जित ऊर्जा का हिस्सा है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि मानक एसएचजीसी की गणना केवल खिड़की के सामान्य आपतन कोण के लिए की जाती है। हालाँकि, यह अधिकांश मामलों में सामान्य से 30 डिग्री तक, कोणों की एक विस्तृत श्रृंखला पर एक अच्छा अनुमान प्रदान करता है।

एसएचजीसी का अनुमान या तो सिमुलेशन मॉडल के माध्यम से लगाया जा सकता है या कैलोरीमीटर कक्ष के साथ एक खिड़की के माध्यम से कुल गर्मी प्रवाह को रिकॉर्ड करके मापा जा सकता है। दोनों ही मामलों में, एनएफआरसी मानक एसएचजीसी की परीक्षण प्रक्रिया और गणना की प्रक्रिया की रूपरेखा तैयार करते हैं। गतिशील फेनेस्ट्रेशन या संचालन योग्य छायांकन के लिए, प्रत्येक संभावित स्थिति को एक अलग एसएचजीसी द्वारा वर्णित किया जा सकता है।

यद्यपि एसएचजीसी एससी की तुलना में अधिक यथार्थवादी है, दोनों केवल मोटे अनुमान हैं जब उनमें छायांकन उपकरण जैसे जटिल तत्व शामिल होते हैं, जो ग्लास उपचार की तुलना में सौर लाभ से फेनेस्ट्रेशन को छायांकित करने पर अधिक सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं।

अपारदर्शी भवन घटकों में सौर लाभ
खिड़कियों के अलावा, दीवारें और छतें भी सौर ऊर्जा प्राप्त करने के रास्ते के रूप में काम करती हैं। इन घटकों में ऊष्मा स्थानांतरण पूरी तरह से अवशोषण, संचालन और पुनः विकिरण के कारण होता है क्योंकि सभी संचारण अपारदर्शी सामग्रियों में अवरुद्ध होते हैं। अपारदर्शी घटकों में प्राथमिक मीट्रिक सौर परावर्तन सूचकांक है जो सौर परावर्तन (अल्बेडो) और सतह के उत्सर्जन दोनों का हिसाब रखता है। उच्च एसआरआई वाली सामग्रियां अधिकांश ऊष्मा ऊर्जा को प्रतिबिंबित और उत्सर्जित करेंगी, जिससे वे अन्य बाहरी फिनिश की तुलना में ठंडी रहेंगी। छतों के डिजाइन में यह काफी महत्वपूर्ण है क्योंकि गहरे रंग की छत सामग्री अक्सर आसपास के हवा के तापमान की तुलना में 50 डिग्री सेल्सियस तक अधिक गर्म हो सकती है, जिससे बड़े थर्मल तनाव के साथ-साथ आंतरिक स्थान में गर्मी का स्थानांतरण होता है।

सौर लाभ और भवन डिजाइन
जलवायु के आधार पर सौर ऊर्जा के सकारात्मक या नकारात्मक दोनों प्रभाव हो सकते हैं। निष्क्रिय सौर भवन डिजाइन के संदर्भ में, डिजाइनर का उद्देश्य आम तौर पर सर्दियों में इमारत के भीतर सौर लाभ को अधिकतम करना (अंतरिक्ष हीटिंग की मांग को कम करना), और गर्मियों में इसे नियंत्रित करना (शीतलन आवश्यकताओं को कम करना) है। थर्मल द्रव्यमान का उपयोग दिन के दौरान और कुछ हद तक दिनों के बीच उतार-चढ़ाव को बराबर करने के लिए किया जा सकता है।

सौर लाभ का नियंत्रण
किसी स्थान को अधिक गर्म करने की क्षमता के कारण गर्म जलवायु में अनियंत्रित सौर लाभ अवांछनीय है। इसे कम करने और शीतलन भार को कम करने के लिए, सौर लाभ में कमी के लिए कई प्रौद्योगिकियां मौजूद हैं। एसएचजीसी कांच के रंग या रंगत और उसकी परावर्तनशीलता की डिग्री से प्रभावित होता है। कांच की सतह पर परावर्तक धातु ऑक्साइड के अनुप्रयोग के माध्यम से परावर्तनशीलता को संशोधित किया जा सकता है। कम-उत्सर्जन कोटिंग एक और हाल ही में विकसित विकल्प है जो परावर्तित और पुनः उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य में अधिक विशिष्टता प्रदान करता है। यह ग्लास को दृश्य संप्रेषण को कम किए बिना मुख्य रूप से शॉर्ट-वेव इन्फ्रारेड विकिरण को अवरुद्ध करने की अनुमति देता है।

जलवायु क्षेत्र के लिए जलवायु-उत्तरदायी डिज़ाइन में, हीटिंग के मौसम के दौरान सौर ताप लाभ प्रदान करने के लिए खिड़कियों को आम तौर पर आकार और स्थान दिया जाता है। उस अंत तक, अपेक्षाकृत उच्च सौर ताप लाभ गुणांक के साथ ग्लेज़िंग का उपयोग अक्सर किया जाता है ताकि सौर ताप लाभ को अवरुद्ध न किया जा सके, खासकर घर के धूप वाले हिस्से में। किसी खिड़की में उपयोग किए जाने वाले कांच के शीशों की संख्या के साथ SHGC भी घट जाती है। उदाहरण के लिए, ट्रिपल ग्लेज़िंग में, SHGC 0.33 - 0.47 की सीमा में होता है। दोहरी चिकनाई  के लिए एसएचजीसी अक्सर 0.42 - 0.55 की सीमा में होता है।

फेनेस्ट्रेशन के माध्यम से सौर ताप लाभ को बढ़ाने या कम करने के लिए विभिन्न प्रकार के ग्लास का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन खिड़कियों के उचित अभिविन्यास और ओवरहैंग (वास्तुकला), लाउवर, पंख, बरामदा  जैसे छायांकन उपकरणों को जोड़कर इसे और अधिक सूक्ष्मता से समायोजित किया जा सकता है।, और अन्य वास्तुशिल्प छायांकन तत्व।

निष्क्रिय सौर ताप
निष्क्रिय सौर तापन एक डिज़ाइन रणनीति है जो अतिरिक्त तापन की आवश्यकता होने पर किसी भवन में सौर लाभ की मात्रा को अधिकतम करने का प्रयास करती है। यह सक्रिय सौर तापन से भिन्न है जो सौर ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए पंपों के साथ बाहरी पानी के टैंकों का उपयोग करता है क्योंकि निष्क्रिय सौर प्रणालियों को पंपिंग के लिए ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है और गर्मी को सीधे संरचनाओं और कब्जे वाले स्थान के खत्म में संग्रहित किया जाता है। प्रत्यक्ष सौर लाभ प्रणालियों में, बिल्डिंग ग्लेज़िंग की संरचना और कोटिंग को उनके विकिरण गुणों को अनुकूलित करके ग्रीनहाउस प्रभाव को बढ़ाने के लिए भी हेरफेर किया जा सकता है, जबकि उनके आकार, स्थिति और छायांकन का उपयोग सौर लाभ को अनुकूलित करने के लिए किया जा सकता है। सौर लाभ को अप्रत्यक्ष या पृथक सौर लाभ प्रणालियों द्वारा भी इमारत में स्थानांतरित किया जा सकता है।

निष्क्रिय सौर डिज़ाइन आम तौर पर उच्च एसएचजीसी और ओवरहैंग के साथ बड़ी दक्षिण मुखी खिड़कियों का उपयोग करते हैं जो गर्मी के महीनों में सूरज की रोशनी को रोकते हैं और इसे सर्दियों में खिड़की में प्रवेश करने की अनुमति देते हैं। जब प्रवेशित सूर्य के प्रकाश के पथ में रखा जाता है, तो उच्च तापीय द्रव्यमान वाली विशेषताएं जैसे कंक्रीट स्लैब या ट्रॉम्ब दीवारें दिन के दौरान बड़ी मात्रा में सौर विकिरण को संग्रहीत करती हैं और इसे रात भर धीरे-धीरे अंतरिक्ष में छोड़ती हैं। जब ठीक से डिज़ाइन किया जाता है, तो यह तापमान में उतार-चढ़ाव को नियंत्रित कर सकता है। इस विषय क्षेत्र में कुछ मौजूदा शोध भंडारण के लिए अपारदर्शी थर्मल द्रव्यमान और पारदर्शी चरण परिवर्तन सामग्री के उपयोग के माध्यम से संग्रह के लिए पारदर्शी ग्लेज़िंग के बीच व्यापार को संबोधित कर रहे हैं जो अत्यधिक वजन की आवश्यकता के बिना प्रकाश और भंडारण ऊर्जा दोनों को स्वीकार करते हैं।

यह भी देखें

 * दोहरी त्वचा वाला मुखौटा
 * तापन डिग्री दिवस
 * इंसुलेटेड ग्लेज़िंग
 * कम-उत्सर्जन|कम-उत्सर्जन कोटिंग्स