Применение солнечной энергии

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ, УСТАНАВЛИВАЕМЫЕ НА КРЫШЕ

1 Стремление полностью обеспечить отопительную на­грузку любого здания приводит к необходимости иметь значительную площадь поверхности солнечного коллек­тора. Было сделано несколько различных попыток от­казаться от использования обычных плоских коллекто­ров. В следующих разделах описаны системы, которые исследовались в США в 1976 г.

Неподвижный отражатель со следящей теплоприем­ной системой (НОСТ)- Основной коллектор, который подробно описан в гл. 3, состоит из сегмента сферичес­кого зеркала, установленного неподвижно и обращен­ного к солнцу. Линейный теплоприемник следит за тра-

екторией солнца путем простого вращательного движе­ния около центра кривизны отражателя [45]. На рис. 4.17 показано, как установка НОСТ может повли­ять на конструкцию дома в районах с значительным приходом солнечной радиации в зимний период. Отли­чительной особенностью системы является то, что вода может быть нагрета до высокой температуры, достаточ­ной для производства электроэнергии, и, следовательно, появляется возможность создания самообеспечиваю­щихся систем без использования энергии ветра или прямого преобразования солнечной энергии в электри­ческую. Подробные сообщения о ікаком-либо примене­нии таких коллекторов отсутствуют, одцако недавно в Колорадо был спроектирован и построен дом, включаю­щий НОСТ.

В Великобритании дома с НОСТ едва ли получат распространение в связи с высокой долей диффузной составляющей и низким общим уровнем радиации в пе­риод зимнего солнцестояния, хотя в районах Средизем­номорья имеются все возможности для их успешной эксплуатации.

Пассивная система с водоемом на крыше (дом Хея).

С давних пор на крышах зданий устраивались водоемы для охлаждения, но только в 1967 г. Хей разработал систему, в которой для создания водовцма на крыше ис­пользовались черные поливинилхлоридные мешки, за­полненные водой [46—49]. В прототипе эксперимен­тального здания, построенного в Фениксе, слой воды глубиной около 180 мм являлся одновременно тепловым коллектором и аккумулирующей средой. Мешки разме­щались на плоской металлической крыше, которая так­же выполняла две функции — теплообменника и потол­ка здания. Ночью для предотвращения потерь тепла над мешками устанавливались изолированные панели В летний период процедура была обратной, так что за счет излучения в ночное небо водоем к утру охлаждал­ся, а затем изолировался пан, елями, и таким образо) обеспечивалось естественное охлаждение здания в тс чение дня.

Впоследствии система была проверена в рамка11 большой двухгодичной программы испытаний, выпол­ненной Калифорнийским политехническим университс том на однрэтажном доме в Атаскадеро (штат Калифор ния). Жилая площадь дома (около 106 м2) была н,#' 104

колько больше, чем площадь водоема на крыше. Перед­вижные панели приводились в действие электрическим приводом, управляемым вручную или с помощью диф­ференциального терморегулятора. В сообщении об ис­пытании здания [50] говорилось, что тепловой режим дома был очень хорошим. Во время испытательного периода нагрузка на отопление и охлаждение здания обеспечивалась на 100%. В течение этого времени сис­тема была способна поддерживать температуру внутри дома в пределах от 19 до 23,3°С за исключением перио­дов специальных испытаний. Даже в течение этих экст­ремальных условий температура никогда не была выше 2б°С или ниже 17°С.

В июле испытания проводились при температуре до 38°С, а самая низкая температура — 3°С была зарегист­рирована в феврале 1974 г., когда среднее за месяц значение дневной температуры наружного воздуха со­ставляло 8,3°С. Благодаря использованию пластмассо­вого покрытия, которое можно было натягивать и спус­кать, система могла работать как с однослойной про­зрачной изоляцией, так и без нее. В летний период бы­ло необходимо спускать покрытие, чтобы температура в жилых помещениях не поднималась выше 27°С.

Хэггард [49] считает, что информацию, полученную при выполнении этой программы, можно использовать при исследовании архитектурных усовершенствований системы, которые позволят применять ее в других кли­матических условиях и для других обогреваемых объ­емов. Сюда относятся разработки конструкций много­этажных зданий с изоляцией, передвигающейся по па­зам на обращенных к югу стенах, и складными изоля­ционными пацелями на плоских крышах.