Жилой дом с солнечным отоплением
Ежегодная средняя сумма радиации Солнца на широте 55 градусов, проникающей в сутки на 20 метрах квадратных горизонтальной поверхности, составляет 50...60 кВт в час. Это равняется затратам совокупной энергии на обогрев здания общей площадью 60 метров квадратных. Для эксплуатации дома, применяемого в определенные сезоны, находящегося в средней полосе, лучшей является воздушная система теплового снабжения. Воздух греется в солнечном коллекторе и по воздуховодам идет в помещение. Удобства использования воздушного теплоносителя сравнимо с жидкостным:
- нет опасности, заключающейся в замерзании;
- нет нужды в трубах и кранах;
- простота и дешевизна.
Недостаток – сравнительно низкая теплоемкость воздуха. Конструктивно коллектор состоит из числа застекленных вертикальных коробов, внутренняя поверхность которых черного цвета. Краска используется высокого качества, чтобы не пахла при нагревании. Ширина короба примерно 60 сантиметров.
В части нахождения солнечного коллектора на доме предпочитается вертикальный вариант. Он намного проще в монтаже и дальнейшей эксплуатации. Сравнительно с наклонным коллектором (например, располагающимся на крыше), не нуждается в уплотнении от воды, а также решается проблема нагрузки от снега, с вертикальных стекол просто очистить грязь.
Плоский коллектор, кроме прямой радиации Солнца, поглощает рассеянную и отраженную радиацию: в мрачную погоду, при малой облачности, в общем, в условиях, какие реально существуют почти круглый год в средней полосе.
Плоский коллектор не производит высокопотенциальной теплоты, как концентрирующий коллектор, но для конвекционного обогрева это и не обходимо, тут вполне хватит просто иметь низкопотенциальную теплоту. Солнечный коллектор помещается на фасаде, который ориентирован на юг (допускается отклонение до 30o на восток или на запад).
Неравномерность радиации Солнца на протяжении дня, а также нужда обогревать дом в ночное время и в мрачный день создает необходимость в применении теплового аккумулятора. Днем он аккумулирует тепловую энергию, а в ночное время отражает, отдает. Для применения воздушного коллектора наиболее рациональным представляется гравийно-галечный аккумулятор. Он относительно дешевый, простой в создании.
Гравийную засыпку можно поместить в теплоизолированной заглубленной нижней части дома. Теплый воздух набирается в аккумулятор посредством вентилятора.
Для коттеджа, площадь которого 60 метров квадратных, объем аккумулятора должен быть от 3 до 6 метров кубических. Разброс определяется качеством исполнения элементов гелиосистемы, теплоизоляцией, а также режимом радиации Солнца в конкретном регионе. Система солнечного теплоснабжения дома функционирует в четырех основных режимах:
- обогреве и аккумулирование тепловой энергии (а);
- обогрев от аккумулятора (б);
- аккумулирование тепловой энергии (в);
- обогрев от коллектора (г).
В прохладные солнечные дни нагретый в коллекторе воздух поднимается и через специальные отверстия у потолка проникает в помещения. Циркуляция воздуха проходит посредством естественной конвекции. В солнечные теплые дни горячий воздух берется из верхней части коллектора и посредством вентилятора транспортируется сквозь гравий, заряжая тем самым тепловой аккумулятор. Для обогрева в ночное время и в случае мрачной погоды воздух из помещения проходит сквозь аккумулятор и приходит в помещения подогретый.
В средней полосе гелиосистема лишь частично удовлетворяет нужды обогрева. Опыт эксплуатации показывает, что сезонная экономия топлива за счет применения энергии Солнца доходит до 60%.
|
