Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

ОПТИМАЛЬНЫЙ УГОЛ НАКЛОНА К ГОРИЗОНТУ ПРИ УСТАНОВКЕ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

Для наиболее эффективного использования солнечного излу­чения необходимо установить коллектор точно под прямым углом к направлению солнечных лучей. Однако Солнце посте­пенно движется, и в зависимости от сезона меняется его высота над горизонтом. Поэтому в идеальном случае коллектор следо­вало бы установить таким образом, чтобы он следовал за Солн­цем и постоянно сохранял положение, перпендикулярное по отношению к падающим лучам. Устройство такого коллектора с системой слежения за Солнцем технически возможно, однако оно обошлось бы довольно дорого, поглотив большую часть смет­ных расходов на строительство дома. Практически такие коллек­торы не изготавливают, они существуют только в эксперимен­тальных вариантах.

В настоящее время при использовании коллекторов в солнеч­ных домах их устанавливают неподвижно, в одном положении, выбирая определенный оптимальный угол наклона коллектора к горизонту в зависимости от назначения солнечной установки.

1- й случай: использование солнечного тепла исключительно для нужд горячего водоснабжения. Площадь ^тепловосприни­мающей пластины коллектора малая - от 2 до 6 м, угол наклона к горизонту составляет 30-35°. При таком положении, когда угол наклона будет примерно соответствовать широте местнос­ти, коллектор в течение всего года будет получать большое количество тепла. При изменении угла наклона от 20 до 35° не наблюдается значительной разницы в теплопроизводительности в течение года, и если наклон крыши здания лежит в этих преде­лах, то ею вполне можно воспользоваться. Однако если у кол­лектора, используемого для горячего водоснабжения, площадь тепловоспринимающей пластины будет значительно больше (6-10 iv?), то летом получатся излишки тепла. Если учесть, что максимальное потребление горячей воды приходится на зиму, целесообразно установить угол наклона коллектора 45-60°, что выгоднее для зимних условий, в результате чего можно повы­сить КПД коллектора в течение всего года.

2- й случай: использование солнечного тепла для отопления и горячего водоснабжения. Поскольку в зимний период тепловая нагрузка максимальна, целесообразно угол наклона коллектора установить в пределах 45-50°. Этот угол соответствует широте местности +15°. В пределах диапазона +15° существенных из­менений в выработке тепла не наблюдается, и поэтому, если угол наклона крыши находится в таких границах, можно уста­новить коллектор, не нарушая дизайна здания.

В северных широтах, где выпадает много снега, солнечный коллектор устанавливают под большим углом наклона к гори­зонту, т. е. более вертикально.

Представляют интерес выдвигаемые сейчас разработки про­ектов устройств, которые собирали бы отражаемые от снега лучи, что увеличивало бы выработку тепла.

3-й случай: использование солнечного тепла для систем теплохладоснабжения, а также горячего водоснабжения. По­скольку для систем охлаждения требуется наибольшее количе­ство тепла, необходимо, ориентируясь на летний сезон, выбирать угол наклона коллектора к горизонту в пределах 20-25°. Опти­мальный угол наклона соответствует "широте-10", а отклоне­ния до +10° не приводят к существенной разнице в выработке тепла. Однако если принять во внимание, что при столь малом угле наклона на поверхности стекла коллектора собирается много грязи, что ухудшает условия работы коллектора, а зимой заметное падение теплопроизводительности, полагают, что целесообразнее фиксировать угол наклона коллектора в преде­лах 25-35° (рис. 2.25).

В идеальном варианте коллектор ориентируют на юг, но, учитывая рельеф местности, условия застройки (соседние дома) и другие факторы, зависящие от окружающей коллектор среды, это требование не всегда возможно выполнить. Рекомендуются отклонения от южной ориентации в пределах до ±30°, чтобы вы­работка тепла не слишком отличалась от нормы.

Оптимальные углы наклона коллекторов к горизонту в зави­симости от использования вырабатываемого тепла с учетом теп­ловоспринимающей площади коллектора приведены в табл. 2.5.

Очевидно, что угол наклона коллектора к горизонту меняется в зависимости от назначения солнечной установки или типа системы.