Система обогревания коттеджа имеет некоторые устройства. На открытой странице сайта мы постараемся найти и подобрать для гаража необходимые части конструкции. Указанные факторы отопления слишком важны. Вот почему выбор всех частей монтажа нужно осуществлять технически правильно. Конструкция отопления насчитывает, трубы, крепежи, коллекторы, бак для расширения, батареи терморегуляторы, систему соединения котел, развоздушки, увеличивающие давление насосы.
солнечные батареи для отопления дома Постоянная нехватка энергоносителей при бешеном росте промышленности привело к тому, что человечество всерьез стало искать альтернативные источники сырья, которые могли бы обеспечить светом и теплом наши дома, когда природные запасы традиционного топлива иссякнут.
Одними из самых распространенных источников стали солнечные батареи для отопления дома и получения электроэнергии. Панели поглощающие излучение Солнца фактически перерабатывают солнечный свет для получения энергии.
Как извлекается энергия небесного светила:
Солнечные батареи вырабатывающие электричество работают согласно простому закону физики, при котором на фоторецепторы воздействует солнечный свет, возбуждая в них микро разряды. Несмотря на то, что мощность одного фоторецептора минимальна, на одном квадратном метре батареи их множество, кроме того когда электричество не используется напрямую, солнечные батареи накапливают его в аккумуляторы. Стандартная система отопления дома от Солнца на основе электричества подразумевает установку дополнительного оборудования:
- Первичного преобразователя;
- Преобразователя постоянного тока из аккумулятора в переменный, используемый большинством бытовых приборов;
- Реле регулировки заряда аккумуляторной батареи следящее за зарядом аккумулятора и переключающее режимы работы, от батареи или напрямую, в момент, когда солнечного света для этого достаточно;
- Реле отбора мощности регулирующее мощность тока извлекаемого из батареи.
солнечные батареи встроенные в черепицу Кроме солнечной батареи для отопительных систем, в Германии и других странах Европы, используют солнечные коллекторы. Они также преобразуют солнечный свет, только не в электричество, а в прямую тепловую энергию. В солнечный коллектор состоящий из множества небольших стеклянных труб, закачивается специальный теплоноситель с минимальным порогом нагрева. Это позволяет отбирать даже минимальное тепло Солнца, преумножать его, разносить по отопительной системе дома. Конечно, этот метод отопления с помощью Солнца напрямую зависит от количества и интенсивности солнечного света и используется как вспомогательный, так как в ночное время эффективности от него практически нет.
Монтаж и эксплуатация:
крепление солнечной панели к крыше Место для монтажа солнечных коллекторов должно подбираться исходя из наибольшего освещения солнцем в течение дня. Как правило, это юго-восточный скат крыши дома, либо южный сектор участка не закрытый кронами деревьев. Если отопление здания с помощью солнца предусматривает установку коллекторов, то крепятся они только на скате крыши здания, это позволяет собирать максимум солнечного света.
После правильного монтажа солнечные батареи для отопления дома в принципе не требуют какого-либо сервисного обслуживания, они полностью автономны и обладают длительными эксплуатационными сроками. Единственное, что рекомендуется в плане ухода, это регулярная чистка поверхности солнечной батареи или коллектора, который загрязняется от пыли, дождей и другого мусора, что существенно снижает пользу от отопления дома солнечной энергией при помощи этих приспособлений.
Преимущества альтернативной энергетики:
коллекторы получающие тепло от Солнца Современные модели солнечных батарей существенно отличаются от своих первых моделей, прежде всего эффективностью.
- Солнечные батареи не используют прямые солнечные лучи для накопления энергии, они достаточно эффективно работают даже в облачную погоду.
- Солнечное отопление дома способно дать практически полную автономию. Хотя для некоторых регионов оно рекомендуется только как дополнительная система. Зачастую это единственное решение в вопросе получения тепла и света в местах, где централизованных электросетей нет, а использование дизельных или газовых электростанций нецелесообразно.
- Большая часть солнечных батарей для отопления дома способны производить не только тепло, но и электричество, которое можно использовать в быту.
- Возможность подключения емких аккумуляторов позволяет использовать накопленное в течение светового дня электричество на протяжении длительного времени после захода солнца.
Недостатки оборудования:
оборудование для солнечных коллекторов- Хорошие солнечные панели достаточно обширны и требуют большой площади для сбора полноценной станции, чтобы организовать отопление на солнечных батареях. В ясную погоду, в среднем с одного м2 получается около 120Вт электромощности. Это происходит из-за низкого КПД, но при этом среди альтернативных источников питания солнечные батареи остаются наиболее эффективными. По сегодняшним стандартам, для обеспечения электроэнергией семьи из 3-4 человек необходимо установить батареи площадью не менее 20 квадратных метров.
- Достаточно большая стоимость оборудования является минусом только отчасти, ведь самоокупаемость таких батарей работающих от солнечной энергии, при нынешних тарифах на свет довольно быстрая.
Источник: http://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/48-ispolzovanie-solnechnyh-batarey-dlya-otopleniya-doma.html
Содержание
Солнечная энергия для отопления
Если вас интересует использование солнечных батарей для отопления дома, то на сегодняшний день вариантов выбора немного. Это могут быть солнечные элементы, построенные на фотоэлементах, или тонкопленочные системы на кремниевых пленках с коллекторами.
Вариант первый — солнечные батареи
Если использовать первый вариант, то можно организовать снабжение током электрокотла и нагревательных приборов. Во втором варианте вода нагревается солнечными лучами, а потом течет по трубам, проведенным через батареи коллектора. Системы различаются между собой кардинальным образом и имеют как достоинства, так и недостатки.
Какое пространство вы сможете отапливать при помощи солнечных батарей, зависит от площади, которую будут занимать модули, улавливающие солнечный свет.
Если на крышу поставить панель мощностью 800 Вт, то можно будет обеспечить энергией один нагреватель. А батарея солнечных элементов на 8 киловатт суммарной мощности спокойно обогреет несколько комнат. Еще большее количество элементов согреют весь дом. Чтобы кроме отопления от них работали еще и все бытовые приборы и водонагреватели, нужно собрать схему на общую мощность порядка 20 кВт.
Поэтому — чтобы реализовать солнечное отопление дома таким способом, потребуется большая площадь для размещения элементов и готовность заплатить приличные деньги за покупку оборудования и его монтаж.
Вариант второй — батареи коллекторного типа
По принципу работы коллекторы похожи на обычные солнечные батареи. Но их важное и принципиальное отличие — наличие тонкопленочных пластин, способных улавливать не только прямые солнечные лучи, но и рассеянный свет. При этом единственным вариантом, способным поставлять горячую воду в систему отопления на протяжении всей зимы, даже когда несколько дней висит плотная облачность, являются вакуумные модели коллекторов. Именно за счет вакуума сохраняется накопленное тепло.
Покупая вакуумный коллектор, надо определиться с тем, как будет нагреваться вода. Есть модели прямого и косвенного нагрева. При этом первые считаются сезонными, так как накопительный бак находится в корпусе коллектора. Зимой их использовать нельзя, поскольку вода в таком коллекторе замерзнет.
Но можно построить отопительную систему на всесезонных коллекторных батареях. Такая система будет работать даже при сильном морозе, так как накопительный бак находится дома, а передача энергии от солнечных батарей производится при помощи незамерзающего теплоносителя.
Особенности отопления на солнечных элементах
Отопление на основе солнечных коллекторов
Таким образом, в целом отопление солнечной энергией загородного дома организовать можно. Надо только учесть все особенности его использования. Ведь наличие вакуумного компрессора, накопительного бака в доме и батарей, получающих энергию, на крыше подразумевает наличие довольно протяженных коммуникационных линий. Не исключено, что потребуется циркуляционный насос. Для него тоже нужна электроэнергия, поэтому возможна еще и установка дополнительных элементов для обеспечения питания насоса.
Чтобы за отопительной системой не приходилось постоянно следить, ставят блок управления, включающий или отключающий насос в зависимости от показаний температурных датчиков. Причем датчики размещают на выходе коллектора и в накопительном баке. Конструкцию коллектора делают такой, чтобы его обслуживание не отнимало много времени. Вакуумные трубки соединяют с приемниками тепла при помощи медных гильз, чтобы в случае их повреждения можно было быстро провести замену.
Такая отопительная система экологична, поскольку электроэнергия вырабатывается без загрязнения окружающей среды. Поэтому для тех, кто хочет жить в гармонии с природой, этот вариант может показаться самым привлекательным. Это отличный способ организовать экологически чистую отопительную систему в так называемых экопоселениях, становящихся все более популярными.
Но надо понимать, что на данный момент эта технология достаточно новая, дорогостоящая и сложная в плане покупки и размещения оборудования. Возможно, в будущем мы все, по крайней мере, в районах с большим количеством солнечных дней в году, придем к необходимости перехода на подобные системы. Но пока эта технология, как и электромобили, многими рассматривается как что-то оригинальное из далекого будущего. Вроде есть, и в целом заманчиво и интересно, но реально никто не пользуется.
Источник: http://gidotopleniya.ru/drugoe/solnechnye-batarei-dlya-otopleniya-doma-2155
Библиографическое описание: Аль-шариф А. Г. Перспективы использования солнечной энергии для отопления дома в России [Текст] / А. Г. Аль-шариф // Молодой ученый. — 2014. — №6. — С. 127-131.
В статье рассмотрено использование солнечной энергии для отопления дома в России и по сравнению с использованием в Европе
Ключевые слова: солнечная энергия, отопление, Солнечные ресурсы
Хочу поблагодарить министерство высшего образования Ирака за постоянную поддержку
Введение
Актуальность.
С чем связан постоянный рост цен на энергию? Конечно, с колебанием и увеличением цен на нефть и газ на мировом рынке из-за истощения их запасов. Но ведь существуют альтернативные возобновляемые источники энергии, за которые не надо никому платить, которые не загрязняют окружающую среду и не истощаются – это ветер, солнце, тепло земли, тепло воздуха, морские волны и даже энергетический потенциал нашей планеты. Из всех видов альтернативных источников чаще всего используются солнечные батареи и ветрогенераторы, значительно реже — термальные источники и грунтовые теплообменники. Например, установка солнечных батарей для отопления дома поможет сократить на 70 % энергопотребление, а значит, и расходы из семейного бюджета.
Примерно треть источников энергии (уголь, нефть, газ) мы превращаем в тепло: большая часть этой энергии используется для отопления помещений и подогрева воды. Изменения климата и зависимость от ископаемых источников энергии, запасы которых заметно сократятся в ближайшие десятилетия, заставляют нас действовать быстро. Широкое применение солнечной энергии для отопления жилых домов уже сегодня показывает, как мы можем справиться с этой проблемой. Это означает не только использование новых стандартов при строительстве, но и то, что надо резко сократить потребление энергии в доме. Проведя продуманную перестройку дома и используя большую термическую гелиосистему, можно сократить расход тепла на четверть или даже на треть. Только при этом условии в будущем будет достаточно сырья (такого как древесина), чтобы покрыть оставшуюся потребность в энергии.
Солнечные батареи для отопления дома устанавливаются на крышу, увеличивая её защитную функцию и, несомненно, придают дому высокотехнологичный и современный вид. Их можно устанавливать как сразу при строительстве дома, так и на дом давнишней постройки, принципиального значения это не имеет.
Монтаж солнечных батарей для отопления дома производится так же, как и Солнечные батареи для отопления можно использовать и на многоквартирных домах. То есть, специалист по окнам вполне может справиться с монтажом коллектора на крыше. Дальнейшую установку оборудования лучше доверить специалисту по отоплению и водоснабжению.
Надо сказать, что в современных солнечных батареях для отопления дома используется закаленное стекло и уплотнительные фланцы уникальной конструкции, поэтому они абсолютно устойчивы к погодным катаклизмам и механическим повреждениям.
Солнечная батарея для отопления дома — существенная экономия денег. Выясняя, сколько стоит солнечная батарея и будет ли вам выгодна её установка, следует учитывать различные факторы: ежедневную потребность в горячей воде, площадь и угол наклона крыши, освещенность крыши солнцем и т. д.
Чтобы не затрудняться с вычислением индивидуальных параметров, можно воспользоваться средними показателями: на 1 человека нужен 1 м² светопоглощающей поверхности. Определить параметры и сколько стоит солнечная батарея для отопления вашего дома, можно исходя из того, что на 10 кв. м теплого пола нужно установить 1 м² поверхности коллектора. [4]
Инсоляцию также можно учитывать по средним показателям для вашей местности. При средней инсоляции в 1000 кВт/ч на 1 м² в год, может быть получена энергия, как от сжигания 100 литров газа или других видов топлива.
Например, немецкий солнечный коллектор Roto Sunroof, довольно популярен в Европе. Его площадь — 2,13 м². Двух коллекторов достаточно для обеспечения горячей водой семьи из 4 человек, это примерно 2000 кВт/ч электроэнергии в год. Установка из трех коллекторов производит, соответственно, 3000 кВт/ч энергии. [1] Подсчитывая, сколько стоит солнечная батарея, следует исходить из необходимого и достаточного количества энергии для обеспечения вашего дома.
Если в доме установлено традиционное отопление, которое работает во время низкой солнечной активности и солнечная батарея, то энергией солнца перекрывается 70 % потребляемой энергии. Когда будете подсчитывать, во сколько вам обойдется солнечная батарея и стоит ли её покупать, учтите экономию своих расходов на электроэнергию на 70 %.
Рис. 1. Солнечные ресурсы России
Рис. 2. Солнечная радиация (кВт ч/м 2 день)
Рост цен на энергоносители в России заставляет проявлять интерес к дешевым источникам энергии. Наиболее доступной является солнечная энергия. Энергия солнечной радиации, падающая на Землю в 10 000 раз превышает количество вырабатываемой человечеством энергии. Проблемы возникают в технологии сбора энергии и в связи с неравномерностью поступления энергии на гелиоустановки. Поэтому солнечные коллекторы и солнечные батареи применяются или совместно с аккумуляторами энергии или в качестве средства дополнительной подпитки для основной энергетической установки.
Страна у нас обширна и картина распределения солнечной энергии по ее территории весьма разнообразна (рис. 1 и 2.). [3]
Зоны максимальной интенсивности солнечного излучения (рис.2). На 1 квадратный метр поступает более 5 кВт/час. солнечной энергии в день.
По южной границе России от Байкала до Владивостока, в районе Якутска, на юге Республики Тыва и Республики Бурятия, как это не странно, за Полярным Кругом в восточной части Северной Земли.
Поступление солнечной энергии от 4 до 4,5 кВт/час на 1 кв. метр в день
Краснодарский край, Северный Кавказ, Ростовская область, южная часть Поволжья, южные районы Новосибирской, Иркутской областей, Бурятия, Тыва, Хакассия, Приморский и Хабаровский край, Амурская область, остров Сахалин, обширные территории от Красноярского края до Магадана, Северная Земля, северо-восток Ямало-Ненецкого АО.
От 2,5 до 3 кВт/час на кв. метр в день
По западной дуге — Нижний Новгород, Москва, Санкт-Петербург, Салехард, восточная часть Чукотки и Камчатка.
От 3 до 4 кВт/час на 1 кв. метр в день
Наибольшую интенсивность (рис.3) поток энергии имеет в мае, июне и июле. В этот период в средней полосе России на 1 кв. метр поверхности приходится 5 кВт.час в день. Наименьшая интенсивность в декабре-январе, когда 1 кв. метр поверхности приходится 0,7 кВт/час в день.
Если установить солнечный коллектор под углом 30 градусов к поверхности, то можно обеспечить съем энергии в максимальном и минимальном режиме соответственно 4,5 и 1.5 кВт час на 1 кв. метр в день.
Рис.3. Распределение интенсивности солнечного излучения в средней полосе России по месяцам [5]
Исходя из приведенных данных можно рассчитать площадь плоских солнечных коллекторов, необходимую для обеспечения горячего водоснабжения семьи из 4-х человек в индивидуальном доме. Нагрев 300 литров воды от 5 градусов до 55 градусов в июне могут обеспечить коллекторы площадью 5,4 квадратного метра, в декабре 18 кв. метров. Если применить более эффективные вакуумные коллекторы, то требуемая площадь коллекторов снижается примерно вдвое.
Рис.4. Покрытие потребностей в ГВС на счет солнечной энергии [5]
На практике солнечные коллекторы желательно применять не в качестве основного источника ГВС, а в качестве устройства для подогрева воды, поступающей в отопительную установку. В этом случае расход топлива резко снижается. При этом обеспечивается бесперебойная подача горячей воды и экономия средств на ГВС и отопление дома, если это дом для постоянного проживания. На дачах, в летнее время, для получения горячей воды, применяются различные виды солнечных коллекторов. От коллекторов заводского изготовления до самодельных устройств, изготовленных из подручных материалов. Различаются они, прежде всего, по эффективности. Заводской эффективнее, но стоит дороже. Практически бесплатно можно сделать коллектор с теплообменником от старого холодильника.
В России установка солнечных коллекторов регламентируется РД 34.20.115–89 «Методические указания по расчету и проектированию систем солнечного обогрева», ВСН 52–86 «Установки горячего солнечного водоснабжения. Нормы проектирования». Имеются рекомендации по использованию нетрадиционных источников энергии в животноводстве, кормопроизводстве, крестьянских хозяйствах и сельском жилищном секторе, разработанные по заявке Минсельхоза в 2002 году. Действуют ГОСТ Р 51595 «Солнечные коллекторы. Технические требования», ГОСТ Р 51594 «Солнечная энергетика. Термины и определения». [2]
В этих документах довольно подробно описаны схемы применяемых солнечных коллекторов и наиболее эффективные способы их применения в различных климатических условиях.
Европейцы широко применяют солнечные батареи в своих домах, ведь они экономичны и экологичны. Действительно, опыт продвинутых жителей Европы, которые, как известно, умеют считать деньги, стоит перенять и для отечественных домов.
В Германии государство дотирует затраты на установку солнечных коллекторов, поэтому их применение устойчиво растет. В 2006 году было установлено 1 миллион 300 тысяч квадратных метров коллекторов. Из этого количества примерно 10 % более дорогие и эффективные вакуумные коллекторы. Общая площадь установленных на сегодняшний день солнечных коллекторов составила примерно 12 миллионов квадратных метров.
В Европейских странах солнечные коллекторы для отопления используют в 50 % от общего количества установленных гелиосистем. Однако следует понимать, что гелиосистемы используют лишь для поддержки отопления и экономии основного энергоресурса, поскольку теплопотребление значительно превышает выработку энергии гелиосистемой в отопительный период.
Наиболее распространенным является использование гелиосистем с суточной аккумулированием тепловой энергии. Недостатком солнечных систем для поддержки отопления с суточным аккумулированием теплоты являются невозможность использовать излишки теплоты в летнее время. Выходом из данной ситуации может быть использование сезонного аккумулирования. Однако такую систему крайне сложно реализовать на практике из-за необходимости установки огромных накопительных емкостей (объемом от 10 м³). Как правило, такие емкости закапывают под землю или строят специальный резервуар из бетона с крышкой.
Таким образом необходимо заметить, что проведенное исследование позволяет заключить:
Научиться использовать солнечную энергию для получения тепловой энергии люди пытались с древних времен.
Первые солнечные нагреватели появились во Франции. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 м.
Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был обычный деревянный ящик со стеклянной крышкой, однако вода в нем нагревалась солнцем до 88°С.
В 1774г. великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит — за минуту.
Солнечный коллектор — один из самых простых способов использования энергии солнца, который не требует больших вложений, высоких технологий и большого уровня знаний.
Системы теплоснабжения на базе солнечных коллекторов совершенствуются во всем мире, чтобы сделать их объектом массового спроса.
Современное общество является свидетелем очередного глобального перехода на новые энергоносители, который начался приблизительно в начале 90-х годов прошлого века.
Определяющей характеристикой текущего этапа является его экологическая направленность, стремление избавиться от зависимости от ископаемых ресурсов, добыча и использование которых истощает и загрязняет природу.
Считается, что разработка источников альтернативной энергии все еще дело завтрашнего дня, на самом деле по отдельным направлениям в технической практике уже произошла тихая революция.
Одним из успешных направлений стала гелиоэнергетика.
Одним из ключевых направлений гелиоэнергетики является производство и эксплуатация солнечных коллекторов.
С помощью солнечных коллекторов можно обогревать помещения даже при минусовых температурах.
Коллекторы активно применяются во многих странах, отечественные потребители также начинают присматриваться к аккумулирующим солнечную радиацию установкам.
Литература:
1. Актуальные вопросы технических наук (II): международная заочная научная конференция (г. Пермь, февраль 2013 г.) / отв. ред. Г. А. Кайнова. — Пермь: Меркурий, 2013. — 107 с.
2. Альтернативная энергетика и энергосбережение в регионах России: материалы научно-практического семинара, г. Астрахань, 14–16 апреля 2010 г. / Астраханский гос. ун-т, Акад. электротехнических наук Российской Федерации; сост. Л. Х. Зайнутдинова. — Астрахань: Астраханский ун-т, 2010. — 101 с.
3. Вестник Краснодарского регионального отделения Русского географического общества: сборник Вып. 7 / отв. ред. И. Г. Чайка, Ю. В. Ефремов. — Краснодар, 2013–399 с.
4. Йе В. Исследование эффективности использования солнечной энергии для систем автономного энергоснабжения в Республике Союза Мьянма: диссертация. кандидата технических наук: 05.14.08 / Йе Вин; Место защиты: Нац. исслед. ун-т МЭИ. — Москва, 2013. — 155 с.
5. Курбатов, Н. Е. Использование возобновляемых источников энергии в условиях Забайкалья: способы и устройства для преобразования энергии солнечного излучения [Текст] / Н. Е. Курбатов, Е. Н. Курбатов; Федеральное агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования «Забайкальский гос. ун-т» (ЗабГУ) Ч. 3. Использование возобновляемых источников энергии в условиях Забайкалья: естественные среды в качестве аккумуляторов солнечной энергии. — Чита, 2012. — 154 с.
Источник: http://www.moluch.ru/archive/65/10633/
Наружные ограждения конструкции — стены, окна, крыши — защищают помещения жилого дома от влияния непогоды, ветра, холода. Чем лучше теплоизоляция, тем меньшее влияние оказывают низкие температуры на внутренний микроклимат. Вместе с тем в жаркое время года ограждения с хорошими теплозащитными качествами предохраняют помещения от перегрева. В летний ясный день многие стараются уйти подальше от нагретого солнечными лучами дома, спрятаться в прохладе деревьев и не задумываться над тем, как можно было бы использовать тепло солнечных лучей.
Солнце постоянно излучает в окружающее пространство энергию. Примерно 9% излучения приходится на ультрафиолетовые лучи, 44% - на видимые, которые нам светят, и 47% — на инфракрасные, которые нас греют. Проходя через атмосферу, интенсивность солнечного излучения резко уменьшается и на поверхность земли падает энергия, состоящая из 1% ультрафиолетовых, лучей, 45% видимых и 54% инфракрасных лучей.
Оказывается и в домашних условиях несложно сделать простейшие приспособления и конструкции для гелиосистем и использовать их в зданиях не только южных районов, но и сезонно в индивидуальных домах средней полосы. Нужно только выбрать правильную ориентацию, форму, конструктивное решение здания и его ограждений и использовать возможные способы повышения облученности здания.
По результатам многолетних наблюдений было определено количество солнечной радиации, поступающей к зданию в ясные и облачные дни. Оказалось, что в северных широтах (Архангельск, Санкт-Петербург) максимальная облученность зданий наблюдается в июне, и активное облучение продолжается около 5 мес. в году. Поэтому в этих районах солнечное тепло для отопления домов и подогрева воды можно использовать сезонно.
Южнее 50° северной широты (Волгоград, Харьков, Ростов-на-Дону) максимум облученности приходится на июль. А продолжительность периода активного облучения этих районов резко колеблется из-за различного количества пасмурных и дождливых дней в конце лета и осенью.
В южных районах (Ташкент, Уссурийск) максимальная облученность наблюдается два раза в год: в сентябре-октябре и январе-феврале.
Кроме того, существует большая разница в облученности домов, расположенных в меридиональном и широтном направлениях. Поэтому наиболее рациональной ориентацией солнечного дома в северных широтах является меридиональная, позволяющая повысить приток лучистой теплоты на 30%. В южных широтах, где солнечная энергия создает перегрев и нарушает условия теплового комфорта помещений, дома лучше располагать в широтном направлении, обеспечивая тем самым оптимальный тепловой режим в течение круглого года.
Для использования солнечной энергии больше всего подходят те конструкции, вклад которых в тепловой режим здания наибольший. На них же рекомендуется устанавливать приемники солнечных лучей.
Конструкции, позволяющие использовать солнечную энергию, называются энергоактивными. Они улавливают прямую и рассеянную коротковолновую солнечную радиацию и превращают ее в полезную теплоту, необходимую для отопления здания или получения горячей воды. Их можно совместить с элементами панелей, стен, покрытий, балконов и т.п. Принцип действия солнечного коллектора состоит в "парниковом эффекте" — способности стекла пропускать коротковолновые солнечные лучи и задерживать длинноволновую радиацию нагретых поверхностей. В результате такого селективного пропускания солнечные лучи, проходя через стекло, нагревают тепл-оприемную панель, которая, в свою очередь, начинает излучать длинноволновую радиацию. А благодаря способности стекла не пропускать длинноволновую энергию происходит значительное повышение температуры внутри ограниченного стеклом пространства.
Простейшая конструкция гелиосистемы представляет солнечный коллектор, состоящий из солнечной ловушки (или тепловой защиты) и теплоприемной панели (или гелиоприемника), и аккумулятора солнечной энергии. На поверхности солнечного коллектора расположено светопрозрачное покрытие, сделанное, как правило, из стекла или пленки, под которым имеется полное пространство. Ниже расположен гелиоприемник - теплопогло-щающая панель. Вся эта конструкция помещена в металлический ящик, в нижней части которого устраивают теплоизоляцию.
Солнечная ловушка, выполненная из полупрозрачного ограждения из стекла или пленки, обладает селективным пропусканием лучистой энергии. Гелиоприемник — поглотитель солнечной энергии — должен иметь черную матовую поверхность с большим коэффициентом поглощения солнечной радиации (около 0,95—0,98). Его можно сделать из алюминия, оцинкованной стали, стекла, бетона и обязательно покрыть кузбас-лаком. ламповой чернью, термостойкой резинобитумной мастикой. Рабочую площадь гелиоприемника делают максимально большой. В некоторых случаях для увеличения количества падающей на гелиоприемник солнечной энергии устанавливают отражатели, сделанные из плоских или изогнутых пластин. Для гелиоприемников лучше использовать алюминий и сплавы из легких цветных металлов.
Солнечные коллекторы можно располагать на скатных и пологих крышах, в наружных стенах, в ограждении балконов, лоджий, в оконных проемах и зенитных фонарях, на цоколе дома, а также отдельно от здания на некотором расстоянии ( 10.2).
Тепловая защита гелиоприемника делается из одного или нескольких слоевчостекления. Ее функция определяется самим названием — улавливать солнечные лучи и не давать тепловому потоку распространяться наружу, не допуская охлаждения коллектора. Исходя из этого она должна иметь хорошие теплозащитные характеристики и ее термическое сопротивление должно быть не менее чем у аналогичных негелиотехнических конструкций.
Если тепловую защиту выполняют из двух слоев остекления, то ее термическое сопротивление должно быть больше или таким же, как у окна с двойным остеклением. Воздушная прослойка, находящаяся между стеклами, способствует повышению теплоизоляционной способности. Кроме того, прозрачность материала, из которого выполнена тепловая защита, должна быть максимальной для солнечных лучей и минимальной для теплового излучения гелиоприемника.
Аккумулятор тепла в энергоактивном ограждении предназначен для накопления и сохранения тепла, которое может быть использовано в вечерне-ночное время и по время несолнечной (пасмурной) погоды. В связи с его назначением конструкция аккумулятора должна быть теплоемкой.
В жилых домах аккумулятор делают вместе с энергоактивным ограждением или в виде отдельной теплоизолированной системы, совмещенной частично или полностью с другими частями здания.
В качестве аккумулятора тепла в здании можно использовать массивную плоскую панель, например железобетонную, или специально сконструированные для этих целей панели, разделенные на секции, заполненные каменной щебенкой, гравием, грунтом, панели с контейнерами (например, в виде бочек), заполненными водой или другой жидкостью, а также панели со специальными герметизированными контейнерами с перенасыщенным раствором хлористого кальция, сульфата натрия, углекислого
натрия. В качестве аккумулятора можно использовать пла-
вательный бассейн или пожарный резервуар, в качестве
теплоаккумулирующего вещества часто применяют воду
благодаря ее большой теплоемкости и малой вязкости.
При проектировании гелиосистем основная задача за-
ключается в том, чтобы обеспечить достаточную площадь.
гелиоприемников и разместить их наилучшим образом по
отношению к солнечным лучам. Оптимальное положение
солнечного коллектора — наклонное, в то время как
радиционное положение стен — вертикальное. Помимо это-
го наиболее целесообразной ориентацией коллекторов явля-
ется восток-юг-запад. К сожалению, все это создает опре-
деленные трудности для проектирования и обеспечения
естественным освещением здания, приводит к необ-
Тем не менее, несмотря на эти сложности, существуют
различные решения, позволяющие использовать солнечную
энергию в индивидуальных жилых домах. Рассмотренные
ниже варианты гелиосистем достаточно просты, их можно
сделать своими руками и использовать для подогрева воды
и отопления.
Если на даче необходимо нагреть воду для душа, то
предлагается конструкция традиционного бака с водой с
некоторыми усовершенствованиями
Бак окрашивают темной, лучше черной краской для увеличения
коэффициента поглощения поверхности. Это способствует
увеличению ее нагрева солнечными лучами. Снизу уст-
раивают теплоизоляцию бочки — подкладывают плиту
пенопласта толщиной 5—8 см. Можно использовать и дру-
гой утеплитель. Затем на баке или бочке укрепляют де-
ревянные, пластмассовые или металлические рейки, к которым крепят прозрачную полиэтиленовую пленку. Ее устанавливают так, что она защищает собой верх и бока бочки или бака. Вместо пленки можно использовать и обыкновенное оконное стекло. Такое устройство, создающее "парниковый эффект", будет способствовать нагреву воды. Нагревать воду, используя солнечное тепло, можно и другим способом. На крыше гаража, южном скате крыши дома или сарая, навесе над душем устанавливают плоскую емкость для воды высотой около 20 см. Лучше, чтобы ее крыша или покрытие были выполнены из прозрачного материала.
Вместо прозрачного покрытия можно использовать теп-лопроводящий материал — металл. Его поверхность окрашивают в черный цвет. Затем с северной стороны, откуда не поступают солнечные лучи, устраивают теплоизоляцию из пенопласта толщиной 5—8 см. С помощью реек и полиэтиленовой пленки или строительного стекла аналогично предыдущему способу делают прозрачную защиту, позволяющую лучше нагреть воду.
Простейший солнечный нагреватель для летнего душа можно сделать из фреонового конденсатора от вышедшего из строя холодильника. Как правило, конденсатор — металлическая панель на задней стенки холодильника в виде змеевика — окрашена в черный цвет. Обращенный к солнечным лучам черный конденсатор хорошо поглощает идущее от солнца лучистое тепло и нагревает проходящую по нему воду. Если конденсатор подсоединить к нижней части бака по схеме, приведенной на 10.4, то находящаяся в змеевике вода будет нагреваться и подниматься вверх в бак, а более холодная из нижней части бака будет поступать в конденсатор. Таким образом будет происходить циркуляция воды, и она равномерно прогреется по всему баку. Преимущества этого способа в том, что при включении душа и понижении уровня воды в баке ее, циркуляция не нарушится. Такую конструкцию можно использовать и для нагрева воды для мытья рук и посуды. Если солнце скроется на некоторое время за облаками, то тепло водой все равно можно пользоваться, так как нагретая в баке вода благодаря своей большой теплоемкости еще какое-то время будет сохранять тепло. При утеплении бака кусками пенопласта или другими теплоизоляционными материалами снизу и с северной стороны и установке солнечной ловушки из стекла или полиэтиленовой пленки вода будет оставаться теплой достаточно длительное время.
При желании в качестве емкости для воды вместо бака можно использовать обыкновенную автомобильную камеру. Благодаря черному цвету резина хорошо будет поглощать солнечное тепло и нагревать воду, находящуюся в баллоне.
Этот способ можно рекомендовать тем дачевладельцам, кто только что получил земельный участок, на котором еще нет никаких удобств. К тому же оставленная на время в камере воды не будет "ржаветь", а на специфический запах можно не обращать внимания ( 10.5).
Теплыми солнечными лучами можно подогреть воду не только для душа и бытовых нужд, но и для отопления. Для этого поверхность стены или ската крыши, обращенную в южную сторону, красят в темный или черный цвет. По периметру выбранного участка делают каркас из деревянных реек. Сечение реек принимают 5x8 см. На черной поверхности располагают зачерненную металлическую трубку диаметром 8—30 мм в виде змеевика с шагом 10— 15 см. Вместо металлической трубки можно использовать черный резиновый шланг. Установленные трубки или шланг, образующие самодельный коллектор, остекляют по каркасу оконным стеклом в один, а лучше в два слоя.
Если коллектор устраивают на стене, имеющей низкую теплозащиту, на так называемой холодной стене, то надо сделать утепление с внутренней стороны участка ограж-
дения, находящегося под коллектором одним из рассмот-
ренных в гл. 5 способов. Кроме того, чуть выше изготов-
ленного коллектора надо установить бак (например, на чер-
даке) и изолировать его пенопластом или другим теплоизо-
ляционным материалом. Затем к нему подключить трубки
или шланги таким образом, чтобы верхний вывод коллек-
тора был подключен к верхней, а нижний - к нижней
части бака. Подключив трубки к системе водоснабжения,
можно будет пользоваться горячей водой, нагретой солнеч-
ной энергией.
Особое внимание надо обратить на торцевые стены
здания, не имеющие окон, или глухие части стен, обра-
щенные на южную сторону. Эти поверхности, можно ска-
зать, специально предусмотрены для размещения на них
солнечных коллекторов. Преимущество таких участков
состоит в том, что для устройства коллекторов не надо
делать перестройку и перепланировку жилого дома.
Определенный интерес с точки зрения возможности
использования солнечного тепла представляет собой
гелиосистема, состоящая из солнечной теплицы, располо-
женной около южной стены жилого дома. Такие
теплицы позволяют без особых усилий аккумулировать сол-
нечное тепло и одновременно с этим заниматься садоводством.
Ограждение теплицы или оранжереи, выполненное из стекла или прозрачной пленки, является в такой гелиосистеме тепловой защитой, препятствующей проникновению тепла наружу. Благодаря ей в теплице поддерживается сравнительно высокая температура. Через оконное заполнение тепло из солнечной ловушки поступает в помещение и обогревает его. Ограждающая теплицу наружная стена дома выполняет функцию коллектора и аккумулятора солнечного тепла, позволяющего увеличить теплопоступления в помещение в солнечную и холодную погоду, повысить температуру на внутренней поверхности стены и уменьшить затраты на отопление.
В США солнечная теплица считается одним из эффективных методов пассивного отопления. А в приморских и других районах, где господствуют сильные ветры, такие оранжереи и теплицы позволят уменьшить теплопотери через окна вследствие инфильтрации.
Устроить оранжерею можно под балконом, лоджией или выступающим вторым этажом. В этом случае тепло от воздуха, как и в предыдущем случае, поступает через окно в комнату первого этажа, а также через перекрытие, повышая температуру на поверхности пола. Эффективность такого решения состоит в том, что благодаря расположенной под выступающей частью второго этажа оранжерее с теплым воздухом нет необходимости сильно утеплять пол.
Около наружной стены дома можно сделать оранжерею не только на один, но и на два этажа. В этом случае снижаются теплопотери через стены и окна, обращенные в теплицу, и увеличиваются теплопоступления в холодные солнечные дни в помещения через стены и окна первого и второго этажей. Одновременно с этим уменьшаются расходы тепловой энергии, идущие на отопление дома. Кроме того, устройство зимних садов и оранжерей с наружной стороны имеет и другие преимущества. Подобрав определенные цветы и растения для зимнего сада, в течение круглого года обитатели дома будут иметь возможность видеть зеленую растительность через окно своего теплого
дома
Кажется, что солнечную энергию для отопления, на-
грева воды и других нужд целесообразно использовать толь-
ко в жарких солнечных районах Африки, Америки, на
Канарских островах, на Черноморском побережье и т.д.
Возможность же применения солнечного тепла для этих
целей в Центральных районах Европейской части у многих
вызывает скептическое отношение. Дело в том, что ясная
солнечная погода в Европе может установиться как на
длительный срок, так и на непродолжительный период.
Переменная облачность характерна и для России. А сол-
нышко, периодически появляющееся на небе и скрываю-
щееся за тучками, не может обеспечить стабильную рабо
ту гелиоустановки. Поэтому для районов с неустойчивой
погодой целесообразно комбинировать гелиосистему с
традиционными отопительно-нагревательными установками.
Во время солнечной погоды вода для душа или отоп-
ления с помощью гелиосистемы будет хорошо нагреваться.
Но облака, закрывающие солнце, естественно, станут пре-
пятствовать ее нагреву. Поэтому на время облачной погоды
будет включен теплоподогрев от традиционных источников
тепла (газа, мазута, электричества). И таким образом будет
обеспечена стабильность работы отопления или водоподогрева.
В настоящее время вопрос уменьшения расхода топлива
для обогрева зданий и бытовых нужд тесно связан с эко-
номическими и экологическими проблемами, решению ко-
торых придается большое значение во всех странах мира.
В связи с этим разрабатывается большое количество раз
нообразных проектов архитектурно-планировочных
решений домов и систем отопления, водоснабжения и
вентиляции, позволяющих уменьшить расходы топлива.
Например, в г. Аахен построен экспериментальный дом для
фирмы PHILIPS. В нем использована система
обогрева за счет солнечной энергии в зимнее время, приго
товления горячей воды путем использования гелио- и элек
троустановок, а также регенерация тепла из
Таким образом, строя коттедж или дачный домик, целесообразно продумать, как можно использовать солнечную энергию. Как видно, для этой цели не требуется необычайно сложных устройств и агрегатов. И приведенные в этой главе примеры конструкции гелиоустановок от самых простых до довольно сложных позволят Вам найти подходящий для Вас вариант и радоваться солнцу, не только ласкающему нашу душу и тело, но и дающему реальную экономию денежных средств.
Источник: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-113-uteplenie/22.htm