Применение солнечной энергии

СИСТЕМЫ С ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ И ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Некоторую долю отопительной нагрузки можно обес­печить просто за счет установки на существующем не - остекленном чердаке вентиляционной системы, управля­емой с помощью дифференциального терморегулятора. В более сложных системах используют особенности традиционной наклонной крыши. При этом заменяют значительную площадь обращенной к югу кровли осте­клением, обеспечивая, таким образом, проникновение радиации внутрь чердачного помещения. Недавно по-

явились две большие системы, в которых используется этот принцип. В одной из них тепло из чердачного по­мещения передается с помощью теплового насоса непо­средственно в остальную часть дома, в другой применя­ется недорогая отражающая оптическая система.

Система с тепловым насосом. В солнечном доме, разработанном совместно Университетом штата Небрас­ки (г. Линкольн) и компанией «Линкольн Электрик Си­стем» [51], тепло от обращенной к югу застекленной крыши направляется внутрь чердачного помещения, в

котором нагретый воздух за счет естественной цирку­ляции поднимается к коньку крыши. Стандартный ус­танавливаемый вне помещения тепловой насос, разме­щенный вблизи конька, снабжен регуляторами, кото­рые позволяют извлекать тепло либо из наружного воздуха, либо из воздуха внутри чердачного помеще­ния. Это тепло переносится к водяному баку-аккуму­лятору, в котором поддерживается температура не ни­же 40°С, причем при необходимости используется до - „ полнительное тепло. По вертикальному воздуховоду воздух с чердака может подаваться непосредственно в дом и нагревать его. Когда тепловой насос извлекает энергию из воздуха, заполняющего чердачное помеще­ние, температура в этом помещении поддерживается приблизительно на уровне 10°С, таким образом дости­гается высокая эффективность собирания солнечной энергии без применения дорогостоящего двойного ос­текления. Аккумулированная горячая вода прокачи­вается сквозь обдуваемый вентилятором змеевик, вы­полняющий роль обычного радиатора воздушной ото - 106

пительной системы. Для охлаждения в летний период тепловой насос переключается и накапливает холод­ную воду при температуре около 5°С. Использование обычного имеющегося в продаже оборудования и ма­териалов является составной частью проекта, цель ко­торого состоит в демонстрации экономической жизне­способности разработки в типичных климатических ус­ловиях американского среднего запада, где в зимний период прямая радиация составляет примерно 60% всей радиации. Одна из экономических особенностей, обнаруженных при анализе, состоит в том, что отно­сительно высокое потребление электроэнергии в про­цессе собирания солнечной энергии компенсируется бо­лее низкими сравнительно с существующими система­ми с плоскими коллекторами капитальными затрата­ми на систему. Исследования этой системы, основан­ные на 800 ч работы, показали, что отопительный ко­эффициент теплового насоса должен составлять 2,72 вместо полученного для типичной стандартной систе­мы, установленной в Линкольне, значения 1,7.

Отражающая оптическая система. В одной из опи­санных систем используются только плоские отража­тели большой площади, отражающие приходящую ра­диацию на плоский коллектор, «площадь которого со­ставляет обычно около Vs площади отражателя. На рис. 4.18 показаны основные элементы пирамидаль­ной оптической системы [52].

Система состоит из неподвижных плоских отража­ющих поверхностей, которые образуют две грани пи­рамиды, и подвижной отражающей поверхности, кото­рая юстируется в соответствии с периодическими из­менениями траектории солнца — обычно сезонно. Осо­бо отмечается, что система обеспечивает степень оп­тической концентрации в пределах от 1,6 до 4,8 и по­зволяет получать высокие температуры в обычных плоских коллекторах, что является существенным для применения ее в абсорбционных охлаждающих уста­новках. Возможны различные варианты подвижного отражателя, включая систему, размещаемую снаружи, которая была использована в опытной, установке в Стэнфорде (штат Коннектикут).

Главным преимуществом использования системы с полностью застекленной крышей является то, что, при­меняя обычные конструктивные и технические приемы,

можно придать дому достаточно привлекательный внеш­ний вид, например солнечный коллектор на чердаке может служить обыкновенным окном для спальни, как это показано на рис. 4.19.