Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

СХЕМА СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Из общего объема энергии, потребляемой в жилых домах, на отопление идет более 40%. Максимальная отопительная нагруз­ка приходится на зимнее время года, причем в зависимости от температурных перепадов при изменении погоды наблюдаются значительные колебания этой нагрузки. Площадь теплоприем - ных панелей коллекторов в системах отопления должна быть больше, чем в системах горячего водоснабжения. При этом ле­том, зимой и осенью образуются излишки горячей воды, а коэф­фициент использования системы отопления в течениие года ниже, чем в системах горячего водоснабжения.

Рассмотрим на примере условного ведра воды схему системы отопления, обеспечивающую обогрев помещения.

На рис. 1.18 представлено ведро с некоторым количеством воды, тепло которой идет на отопление помещения; уровень воды соответствует заданной разности температур. В ведре имеются отверстия, через которые вода выливается наружу. Это тепловые потери, т. е. тепло, теряемое отапливаемым поме­щением. Как бы мы ни оборудовали помещение теплоизоля­ционными панелями (т. е. только за счет уменьшения отверстий в ведре), мы не сможем свести теплопотери к нулю. Однако если помещение вообще не буде^иметь теплоизоляционной оболоч­ки, то теплопотери будут большими, чем при наличии малых отверстий,

В связи с утечкой тепла из помещения необходимо компен­сировать то количество тепла, которое рассеивается радиато­рами. В противном случае температура внутри помещения будет постепенно понижаться. Это подтверждается на примере ведра, показанного на рис. 1.18: если ведро не пополнять водой, уро­вень воды в нем понизится.

В системе солнечного отопления возникающие тепловые потери компенсируют за счет солнечной энергии, а не с помощью дополнительного энергоисточника.

Различают два способа передачи солнечного тепла помеще­ниям: первый способ основан на накоплении собранного коллек­тором тепла в аккумуляторе, второй предусматривает аккуму­лирование конструкциями стен и потолков тепла, непосредст­венно поступающего в помещение с солнечным излучением.

РИС. 1.18. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛ­НЕЧНОГО ТЕПЛА В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ

1 - количество тепла, аккумулируе­мое в стенах помещения; 2 — выли­вающаяся вода; 3 — активная систе­ма; 4 — пассивная система; 5 — солнеч­ный коллектор; 6 - теплоаккумули- рующий бак; 7 - дополнительный энергоисточник; 8 — линия перепол­нения воды; 9 — температура внутри помещения; 10 - теплопотери; 11 — наружная температура; 12 — отапли­ваемое помещение

РИС. 1.19. СХЕМА СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ВОДЯНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕ­ЛЕМ

1 — солнечный коллектор с водяным теплоносителем; 2 — трубопровод; 3 — дополнитель­ный нагреватель; 4 — бак-акку- мулятор горячей воды; 5 —пода­ча горячей воды потребителю; 6 — коллекторный насос; 7 - по­дача питательной воды; 8 — теп­лообменник; 9 — дополнитель­ное топливо; 10 — радиатор отап­ливаемого помещения

Следовательно, первый способ относится к активной солнечной системе и связан с необходимостью использования специальных средств - солнечных коллекторов, теплоаккумулирующих баков и т. п.; второй основан на пассивном использовании солнечного тепла без применения специальных устройств.

Таким образом, при отоплении домов с помощью солнечного тепла необходимо решать проблему теплоизоляции помещений на основе архитектурно-конструктивных элементов. Другими словами, при создании эффективной системы солнечного отоп­ления следует возводить дома, имеющие хорошие теплоизоля­ционные свойства. В противном случае будет наблюдаться явле­ние подобное эффекту вытекания воды из больших отверстий в ведре, и как бы активно мы ни собирали солнечное тепло, оно будет постоянно уходить наружу вследствие неправильного его использования.

Обычно при проектировании совмещают систему солнечного отопления и горячего водоснабжения. Различают два типа таких систем: водяная, где носителем тепла является вода, и воздушная - с воздухом в качестве теплоносителя.

На рис. 1.19 показан принцип действия системы солнечного отопления и горячего водоснабжения с водяным теплоносите­лем. В настоящее время имеется достаточное количество при­меров практического использования систем такого типа,

В воздушной системе солнечного отопления и горячего водо­снабжения (рис. 1.20) в качестве теплоносителя используется воздух, который нагнетается по трубам при помощи вентилято­ров; по сравнению с водяной системой, в которой для перекачи­вания воды применяются насосы, в рассматриваемой системе требуются гораздо большие усилия для работы вентиляторов. В наши дни такие системы отопления в Японии на практике можно встретить чрезвычайно редко. Однако по сравнению с во­дяными системами, которые требуют зимой использования теплоносителей на основе антифризов, воздушные системы имеют определенное преимущество, и возможно в будущем они найдут широкое применение в северных районах Японии.