ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Системы солнечного теплоснабжения зданий из "Индивидуальные солнечные установки " В СССР для теплоснабжения зданий расходуется значительная часть всех потребляемых топливно-энергетических ресурсов. Использование солнечной энергии для этих целей позволит получить существенную экономию. Уже сейчас в различных районах южной части нашей страны эксплуатируются опытные солнечные установки теплоснабжения зданий, в перспективе масштабы внедрения систем солнечного отопления будут более значительными. [c.64] Различают активные и пассивные системы солнечного теплоснабжения зданий. Характерным признаком активных систем является наличие коллектора солнечной энергии, аккумулятора теплоты, дополнительного источника энергии, трубопроводов, теплообменников, насосов или вентиляторов и устройств для автоматического контроля и управления. В пассивных системах роль солнечного коллектора и аккумулятора теплоты обычно выполняют сами ограждающие конструкции здания, а движение теплоносителя (воздуха) осуществляется за счет естественной конвекции без применения вентилятора. В странах ЕЭС в 2000 г. пассивные гелиосистемы будут давать экономию 50 млн. т нефти в год. [c.64] Второй подход к снижению тепловых потерь зданий состоит в использовании высокоэффективных окон, например со специальными покрытиями на стекле или полимерных пленках, расположенных между двумя слоями стекла. Могут использоваться покрытия, обеспечивающие высокую пропускательную способность по отношению к солнечной энергии, и покрытия с низкой излучательной способностью для теплового излучения. При применении таких окон температура внутренней поверхности повышается и благодаря этому уменьшается конденсация водяных паров на стекле и увеличивается ощущение комфорта. Применение специальных окон, герметичных рам с вакуумированным зазором между двумя слоями остекления наряду с уменьшением теплопотерь также снижает уровень проникающего шума. [c.65] в зданиях, в которых предусматривается эффективное использование солнечной энергии, должен быть обеспечен высокий уровень сохранения энергии, особенно в условиях холодного климата. При этом мощность гелиосистемы и дополнительного источника энергии, а также их размеры и стоимость будут минимальными. [c.65] Пассивные системы просты, но для их эффективной работы требуются регулирующие устройства, управляющие положением тепловой изоляции светопрозрачных поверхностей, штор, заслонок в отверстиях для циркуляции воздуха в теплоаккумулирующей стене и т. п. [c.67] Пассивные системы прямого улавливания солнечной энергии имеют наименьшую стоимость для вновь строящихся зданий. Пассивные системы вообще имеют такой же срок службы, как и само здание, и весьма низкие текущие эксплуатационные расходы. Использование системы прямого улавливания солнечной энергии в существующих зданиях связано со значительными трудностями, поэтому их применение в этих случаях нецелесообразно. [c.68] Наряду с получением теплоты эти системы также обеспечивают эффективное использование дневного освещения, благодаря чему снижается потребление электроэнергии. Однако площадь остекления южного фасада должна быть значительной, чтобы обеспечить требуемую долю солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки, а теплоаккумулирующие элементы (тепловая масса) должны быть размещены в наиболее благоприятных местах, чтобы на них попадали солнечные лучи большую часть дня. Следует избегать излишнего перегрева тех зон здания, где постоянно находятся люди, а также попадания в них прямых солнечных лучей, солнечных зайчиков и бликов. Вместо остекления вертикальных стен или наряду с ним может быть использовано остекление элементов крыши и чердачных помещений, сообщающихся с жилыми помещениями. При этом облегчается задача размещения теплоаккумулирующих элементов, меньше возникает солнечных зайчиков и уменьшается затенение тепловой массы предметами интерьера и экстерьера. [c.68] Однако при использовании пассивных систем прямого улавливания солнечной энергии трудно поддается регулированию температура воздуха в помещениях из-за большой тепловой инерции их теплоаккумулирующих элементов. Рациональное проектирование температурного режима помещений предполагает оптимизацию массы и размещения каждого из этих элементов, а также использование навесов и козырьков, тепловой изоляции светопрозрачных поверхностей в ночное время, автоматически управляемых заслонок для организации поступления и удаления воздуха, закрытия и открытия окон, форточек и фрамуг и т. п. [c.69] В этих системах используются окна и остекленные поверхности большой площади в проемах стен на южной стороне дома. Площадь остекления определяется тепловой нагрузкой отопления и площадью отапливаемых помещений. Для уменьшения тепловой нагрузки здание должно быть построено с применением улучшенной тепловой изоляции и использованием других мероприятий по сохранению энергии. Этой цели служит также использование тепловой изоляции светопрозрачных наружных поверхностей в ночное время, для чего могут использоваться теплоизоляционные щиты, ставни, плотные шторы и т. п. В доме, показанном на рис. 33, предусмотрено прямое улавливание солнечной энергии, а также имеется контур естественной конвективной циркуляции воздуха, нагретого в коллекторе, с аккумулированием теплоты в слое гальки и регулированием движения воздуха с помощью клапана, а также солнцезащитное устройство. [c.69] Более совершенной является конструкция стены с отверстиями на нижнем и верхнем уровнях для циркуляции воздуха. При этом существенно улучшается передача теплоты в помещения. Регулирование движения воздуха можно осуществлять с помощью поворотных заслонок. Может также использоваться вентилятор небольшой мощности. При использовании пассивной гелиосистемы с теплоаккумулирующей стеной Тромба расстояние между нею и внутренней стеной здания ограничено, так как эффект лучистого отопления распространяется на расстояние 5—7 м. Бетонная или каменная теплоаккумулирующая стена может быть заменена на так называемую водяную стену, состоящую из установленных друг на друга резервуаров (бочек) с водой, причем эта система даже более эффективна (КПД достигает 35 %), поскольку вода имеет высокую удельную теплоемкость. Однако этот тип пассивных систем не подходит для районов с холодным климатом с преобладанием пасмурных дней в зимний период. [c.70] Разрез дома с пассивной системой отопления и гравийным аккумулятором, расположенным под домом, показан на рис. 34. В системе предусмотрены остекленная теплоаккумулирующая стена южного фасада, наклонные окна большой площади в верхней части дома, теплоизоляция северной стены и клапан, перекрывающий остекление в ночное время. Распределение теплоты осуществляется за счет естественного движения нагретого воздуха. [c.70] Система с гелиотеплицей (зимним садом, солярием или оранжереей), примыкающей к южной стене здания, может иметь КПД около 60—75 %, но в здание поступает всего лишь 10—30% количества солнечной энергии, падающей на остекление теплицы. [c.70] Поглощательная способность а пола должна быть как можно выше, для чего его следует красить в темный цвет (для неокрашенного бетонного пола а=0,65). На полу не должно быть ковра или половиков, и допускается минимальное его затенение предметами мебели, 15—25 % площади пола может быть занято растениями или дорожками. Температура в оранжерее должна быть не выше 25—28 °С зимой и 20—25 °С летом, а при понижении температуры до 7—13°С должно включаться дополнительное отопление. [c.72] Для улучшения распределения теплоты в жилом помещении должны быть предусмотрены четыре отверстия в стене, обеспечивающие расход воздуха около 0,1 м с. [c.72] Естественно, в зимний период требуется энергия от дополнительного топливного источника из аккумулятора теплоты. [c.73] В обоих случаях используется тяжелая бетонная конструкция здания, южная ориентация, остекление южной стены, гелиотеплица, защита от солнечного излучения летом с помощью выступающей крыщи. Коэффициенты теплопотерь равны для стен 0,2, для окон 1,4, для крыши 0,11 и для пола 0,12 Вт/(м -К). Основание дома — бетонная плита на земле, несущие конструкции — из бетона, остальные — из дерева. Отопление — водяное от газового (электрического) котла. Вентиляция — механическая с утилизацией теплоты удаляемого воздуха с помощью теплового насоса. Площадь отапливаемых помещений 934 м годовое потребление энергии для отопления 33 ООО кВт-ч, удельное потребление теплоты 35 кВт-ч/м2 в год. [c.73] Регулирование количества света, проходящего через остекление, может быть осуществлено при использовании окрашенного стекла или специального стекла, на которое накладывается небольшое электрическое напряжение и благодаря этому регулируется его пропускательная способность по отношению к солнечному свету. Применение жидкокристаллических пленок в сочетании с электрическим напряжением обеспечивает переход от прозрачного стекла к полностью непрозрачному. [c.74] Активные гелиосистемы отопления зданий. В состав активной системы солнечного отопления входят коллектор солнечной энергии, аккумулятор теплоты, дополнительный (резервный) источник энергии, теплообменники для передачи теплоты из КСЭ в аккумулятор и из последнего к потребителям, насосы или вентиляторы, трубопроводы с арматурой и комплекс устройств для автоматического управления работой системы. [c.74] Вернуться к основной статье