Основные публикации по солнечной энергии

СОЛНЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Отопление помещений для создания необходимого комфорта мо - - жет осуществляться с помощью систем, использующих солнечную энергию, которые подобны водонагревательным системам, описанным в гл. 11, но отличаются от них существенно большими размерами. Наиболее распространенными теплоносителями являются вода и воз­дух. В этой главе будут рассмотрены системы, в которых использу­ются именно эти теплоносители. Основными компонентами системы являются: коллектор, аккумулятор, нагрузка (т. е. обогреваемое по­мещение или здание) и регулирующие устройства. Для условий уме­ренного климата система отопления должна также иметь дополни­тельный источник энергии. Поэтому в расчеты следует включать оп­ределение оптимального соотношения между солнечной и дополнитель­ной (т. е. обычной) энергией.

Здания с большими окнами, обращенными в сторону экватора (на юг в северном полушарии, на север в южном полушарии) и обес­печивающими наилучшее улавливание солнечных лучей в зимний пе­риод, когда солнце находится низко, получили название "солнечных домов". Преимущества, получаемые от правильной ориентации зданий, весьма существенны. Однако для условий холодного климата потери тепла в периоды низкой солнечной радиации (ночью и при облачной погоде) следует контролировать и затем полностью восполнять. Мы не будем здесь касаться этих вопросов, рассмотрим лишь системы солнечного отопления, тепловое регулирование которых осуществля­ется так же, как и аналогичных систем отопления на обычном топливе.

Эта глава содержит обзор только систем солнечного отопления (в сочетании с системами солнечного нагрева воды). В гл. 13 рас­сматривается также возможность дополнительного охлаждения поме­щений за счет использования солнечной энергии в абсорбционных (или механических) холодильных циклах с применением тех же самых кол­лекторов, которые служат для зимнего отопления и нагрева воды. В гл. 14 приведены другие типы систем солнечного отопления и охлаж­

дения, например, в сочетании с тепловыми насосами или с использо­ванием ночного теплообмена излучением для отвода энергии и обес­печения охлаждения.

Работы Годфри Л. Кабота по изучению возможностей использо­вания солнечной энергии, переданные им в дар Массачусетскому тех­нологическому институту (МТИ) в 1938 г., положили начало програм­ме исследований солнечных тепловых установок, результатом которой явилась экспериментальная серия из четырех солнечных домов. Ин­терес к солнечным домам возрос в США во время второй мировой вой­ны, когдв из-за возможности вступления в продолжительные военные действия страна могла оказаться перед угрозой нехватки нефти. Не­смотря на то что были предприняты и более ранние исследования (на­пример, патент Морзе в 1881 г.), основой этой главы являются рабо­ты, выполненные после 1938 г.

В 1950 г. в Массачусетском технологическом институте состоял­ся симпозиум по вопросам отопления за счет солнечной энергии.’ Под тем же названием были опубликованы и труды симпозиума [ 15]. Более поздний обзор Лёфа [ 12], опубликованный в трудах Конференции ООН по но­вым источникам энергии, состоявшейся в 1961 г., явился обобщени­ем И работ, представленных на этой конференции, в которых описы­вались здания различной конструкции, расположенные в различных климатических зонах. После этой публикации появился ряд новых ра­бот, которые, однако, не содержали исчерпывающих сведений по ра­бочим и экспериментальным характеристикам полномасштабных сис­тем. Вскоре, вероятно, результаты исследований этих новых систем станут доступными. Мы не преследовали цели дать в этой главе об­зор всех наиболее интересных экспериментов и разработок и описа­ли лишь те, которые достаточно полно иллюстрируют, как работают различные системы солнечного отопления, как они могут быть скон­струированы и рассчитаны и какова может быть их экономичность.