6.2. Отопление и вентиляция жилого дома (5 часть)

В. Использование солнечной энергии для теплоснабжения дома. Энергия солнца может быть использована для теплоснабжения малоэтажных жилых домов. Для этого целесообразно использовать архитектурно-конструктивно-планировочные мероприятия, позволяющие повысить теплоемкость дома, снизить потери тепла. Эти вопросы могут быть успешно решены путем разработки комплекса мероприятий, в том числе: рациональной конструктивной системы дома и его элементов, характера объемно-планировочного решения, размещения на участке с учетом ориентации по сторонам горизонта; проветривания, рельефа, сочетания со смежными зданиями и др.

Размещение дома следует осуществлять на открытом проветриваемом ровном незатененном участке с преимущественной ориентацией на юг. При этом необходимо учитывать, что микроклимат участка, а следовательно, и степень прогреваемости дома может быть изменена на 1...2°С при размещении дома в низине или на возвышенности при наличии или отсутствии ветров, наличия или отсутствия водоема, использования озеленения различной высоты и густоты вблизи или поодаль от дома.

Объемно-планировочное решение должно обеспечить ориентацию основных помещений на южную сторону горизонта, а подсобных — на северную. Форма плана — компактная. Следует увеличивать протяженность южного фасада, размещая здесь основные отапливаемые помещения, а также стремиться не затемнять окна, выходящие на юг, козырьками, ставнями и другими элементами.

Существуют пассивные и активные системы солнечной энергии (табл. 6.6).

Пассивная система солнечного энергоснабжения с использованием прямой солнечной радиации характеризуется непосредственной аккумуляцией солнечного тепла путем использования теплофизических свойств дома. Коллекторами, т. е. собирателями энергии, служат окна бокового и верхнего света, остекленные поверхности веранд, оранжерей и других присоединенных пространств, а массивы каменных стен внутри — естественными аккумуляторами. Наружные, в том числе остекленные, стены окрашивают в черный цвет, поглощающий солнечные лучи, снабжают жалюзийными решетками. Применяют вспомогательную энергосистему — облицовку стен стеклом на относе. Рациональна плоская кровля и большое количество остекленных поверхностей — витражей, за которыми размещают емкости с водой, удерживающие тепло. Типы элементов пассивных систем приведены на рис. 6.15, II.

Таблица 6.6. Классификация систем солнечного энергообеспечения домов (по А. Н. Сахарову)
Таблица 6.6. Классификация систем солнечного энергообеспечения домов (по А. Н. Сахарову)

Таблица 6.6. Классификация систем солнечного энергообеспечения домов (по А. Н. Сахарову)

Рис. 6.15. Типы солнечных коллекторов
Рис. 6.15. Типы солнечных коллекторов

Рис. 6.15. Типы солнечных коллекторов:

I — классификация систем использования солнечной энергии;

II — элементы пассивных гелиосистем: а — солнечные окна; б — тепличные устройства; в — прозрачная крыша-коллектор; г — массивная стена со стеклянной облицовкой; д — контейнеры с водой за стеклянной облицовкой; е — термопруды

Активная система солнечного энергоснабжения характеризуется наличием коллектора, совмещенного с наружными ограждениями дома, ориентированными на юг (южном скате кровли или южной стене). В качестве специальных аккумуляторов теплоты используют емкости с водой при водяном отоплении или с гравием при воздушном. При минимальном южном фронте рекомендуется применять отдельно стоящие коллекторы, размещаемые вне дома или на плоской кровле. Угол наклона коллектора к горизонту целесообразно принимать равным широте местности; допустимое отклонение составляет 5...10°. В активных энергосистемах широко распространены плоские коллекторы. Основным элементом плоского коллектора является поглотитель — металлическая пластина со змеевиком, окрашенная в черный цвет для увеличения солнцепоглощения. В качестве материала для поглотителя можно использовать медь, алюминий или сталь. Пластина вставляется в прямоугольный ящик из металла или дерева, который покрывается стеклом или прозрачной пленкой для создания парникового эффекта. Попадая внутрь ящика, теплоноситель поглощает тепло пластины и затем транспортируется в аккумулятор или в отапливаемое помещение. В качестве теплоносителя используют жидкость (в том числе воду) или воздух (рис. 6.16).

Принцип работы системы теплоснабжения следующий: от коллектора теплоноситель (нагретая вода или воздух) по трубам подается к аккумулятору (водяному или гравийному) внутри дома (обычно в подвале), далее он сообщается с емкостью домашнего горячего водоснабжения, а затем отработанный теплоноситель выводится в коллектор. Возможно применение гидравлической водяной и воздушной систем распределения тепла в доме, а также смешанные системы. В первом случае вода поступает по трубам из водяных аккумуляторов. При воздушном отоплении, наиболее целесообразном в низкотемпературных системах, приточные отверстия размещают обычно в верхней части помещения, вытяжные — внизу.

Размещение коллекторов может быть различным (рис. 6.17). Они могут находиться на самом здании, совмещаться с каким-либо его конструктивным элементом или располагаться отдельно от здания. Чаще всего коллекторы вмонтированы в скатные покрытия или прикреплены к ним. В зимнее время в северных и центральных района нашей страны стены получают больше солнечной энергии, чем крыши домов, поэтому целесообразно размещать коллекторы на вертикальных стенах. В этом случае отпадает необходимость очистки коллектора от снега. На плоской крыше дома коллекторы могут размещаться самостоятельно или на стеллажах.

Рис. 6.16. Элементы активных гелиосистем
Рис. 6.16. Элементы активных гелиосистем

Рис. 6.16. Элементы активных гелиосистем:

а — конструкции плоских коллекторов; б — цилиндрический концентратор с трубчатым отражателем; в — сферический концентратор: 1 — остекление, 2 — вода; 3 — пластина-поглотитель; 4 — утеплитель; 5 — конструкция; 6 — поглотитель (металлические трубы с водой); 7 — поток воздуха; 8 — холодный воздух

Рис. 6.17. Типы солнечных коллекторов в зависимости от их расположения в доме
Рис. 6.17. Типы солнечных коллекторов в зависимости от их расположения в доме

Рис. 6.17. Типы солнечных коллекторов в зависимости от их расположения в доме:

1 — монтируемые на плоской крыше; 2 — то же, на односкатной крыше; 3 — то же, на двускатной крыше; 4 — вертикальные и наклонные на стенах; 5 — балконные и на лоджиях; 6 — цокольные; 7 — наземные; 8 — наземные на склонах рельефа; 9 — комбинированные

Значительно менее рационально размещение коллекторов вне здания, так как при этом возрастают потери тепла при его транспортировке в дом.

Эффективно использование фокусирующих коллекторов, позволяющих в несколько раз повысить температуру теплоносителя (воды, воздуха) по сравнению с плоскими коллекторами. Основными типами концентрирующих устройств для фокусирующих коллекторов являются плоские зеркала, линейные и сферические концентраторы. Однако концентраторы эффективны лишь в климате с большим количеством солнечных дней, но они значительно дороже по сравнению с плоскими коллекторами.

Накопление энергии в домах с солнечным энергообеспечением производится с помощью аккумуляторов. В пассивных системах роль аккумулятора могут выполнять массивы самого дома (наружные стены, пол, камин). В активных системах в качестве аккумулирующих материалов используют воду, бетон, гравий, заполняющие специально построенную емкость, стены которой выполняются из кирпича, бетона, металла, пластика. Коллектор связывается с аккумулятором трубопроводами или воздуховодами. Водяные аккумуляторы обычно применяются в сочетании с жидкостными коллекторами, гравийные — с воздушными. Они основаны на использовании скрытой теплоты химических компонентов, которая выделяется при переходе их из твердого в жидкое состояние в точке плавления. В жилом доме аккумулятор обычно занимает часть подвала или цокольного этажа с соответствующей теплоизоляцией.

Смешанные системы солнечного отопления дома наиболее эффективно используют положительные качества пассивной и активной систем. Применение смешанных (систем дает возможность уменьшить теплопотери и снизить энергетические потребности здания за счет правильной ориентации помещений, выбора оптимальной формы здания, теплоизоляционных материалов, системы управляемой теплоизоляции, применения целесообразных пассивных систем. Активными коллекторами обеспечиваются потребности в теплоте, которые остаются после проведения всех перечисленных конструктивно-планировочных мероприятий.

Энергию ветра также целесообразно использовать для отопления дома. Это осуществимо на базе: ветроэнергетических установок с помощью механических генераторов в районах с постоянно дующими ветрами. Ветроприемные устройства известны двух типов: с горизонтальной и вертикальной осями вращения (табл. 6.7). Ветроколесо с горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветра, может иметь различное число лопастей — от однолопастных устройств с контргрузами до многолопастных с числом лопастей до 50 и более. Устройство, где укреплено ветроколесо (так называемая головка), выполняется поворотным, ориентирующимся по направлению ветра. У малых ветродвигателей для этой цели обычно используют хвостовые «оперения» различного вида, у больших — сервосистемы. Аккумулирование энергии ветра может осуществляться с помощью насосных гидросистем, инерционных аккумуляторов, аккумуляторных батарей и т. п.
Таблица 6.7. Классификация ветроэнергетических установок (по А. Н. Сахарову)
Таблица 6.7. Классификация ветроэнергетических установок (по А. Н. Сахарову)

Таблица 6.7. Классификация ветроэнергетических установок (по А. Н. Сахарову)

Использование природной энергии солнца и ветра как в сочетании, так и в отдельных видах создает широкие возможности для ее применения в качестве энергоснабжения индивидуальных жилых домов. При этом следует учитывать, что если в южных районах потребность в энергии может быть полностью обеспечена за счет применения природных источников (солнца, ветра), то в северных и средних широтах с малым количеством солнечных дней эффективно использовать природные источники в сочетании с традиционными системами (печи, поквартирное местное отопление).

Предыдущая страница     Следующая страница
Последние работы
Посмотреть все работы Телеос-Буд
Хотите качественный результат с Комфортом! Делайте заказ по тел: (044) 408-28-21 (067) 215-84-94  (095) 834-86-57
Посмотреть режим работы, адрес и другие Контакты можно на странице Контакты

Они ищут Заказы... Мы выполняем работу!

Наш Коллектив:


Александр Васильевич Терехов

Автор Строительного Блога Путь Домой

Варианты Дизайн-Проекта
Телефон:

(044) 408-28-21

(067) 215-84-94

(095) 834-86-57

Email:

terehov@i.ua

Skype:

terehov1972

Строим с Партнерами:

Украина:

Киев + радиус 30км

Одесса + радиус 30км

Черкассы + радиус 30км

Россия:

Вологда + радиус 30км

Грузия - ремонт квартир:

Батуми