Применение солнечной энергии

АНАЛИЗ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ

В обзоре [53] работы Шерклиффа [9] имеется за­мечание о том, что множество описанных проектов по-^ нравится читателю и совершенно смутит того, кто[4] серьезно занят поисками оптимальной системы. Одна из трудностей, возникающих при попытке провести лю| бой анализ, состоит в том, что даже в домах с тради-1 ционной системой отопления затраты на отопление в одном и том же районе в почти одинаковых домах для, казалось бы, очень похожих семей будут изменяться в широких пределах. Было сделано предположение, кото! рое представляется разумным, что все солнечные до-1 ма, включенные в анализ, заселены совсем одинаков выми семьями, которые будут стараться получить оті использования солнечной энергии все, что может обес-| печить их конкретная система. Вторая трудность воз-ч никает при попытке определить, что понимается иоД; 108

«коэффициентом замещения» *. В тех случаях, когда имеются сведения о том, как ведут себя обитатели сол­нечного дома, например дома Мэтью [18], выясняет­ся, что в основном их вполне удовлетворяет более низ­кая температура в помещении, чем та, которую можно было бы обеспечить за счет традиционного отопления. Это сильно затрудняет точное определение реальной потребности в тепле при традиционном отоплении.

Основными факторами, которые должны быть при­няты во внимание при анализе, являются следующие: отношение площади коллектора к площади пола; положение, угол наклона и тип солнечного коллек­тора;

отношение объема аккумулятора к площади пола; тип аккумулирующей системы; географическое местоположение здания; общие изоляционные характеристики; высота отапливаемых комнат.

Далее можно принять некоторые допущения. В ка­честве аккумулирующей системы можно рассматри­вать эквивалентный объем воды. Изменениями харак­теристик изоляции и высоты отапливаемых комнат

следует пренебречь, поскольку отсутствует необходи­мая информация по этим параметрам. Это означает, что для любой конкретной широты могут быть постро­ены серии кривых, показывающих зависимость «коэф­фициента замещения» от отношения объема аккумуля­тора (Ка) к площади пола (5П) при различных значе­ниях отношения площади коллектора к площади пола.

/ — дом в Туксоне; 2—бунгало «Блисс-Хауз»; 3 —дом Хея; 4 — дом Томасо-
на I; 5 —дом Томасона III; 6 — дом Лёфа в Колорадо. В скобках указано
отношение площади коллектора к площади пола.

Такое представление положено в основу анализа. Глав­ные характерные случаи показаны на рис. 4.20, где приведено несколько кривых, построенных для районов южнее 40° с. ш. Первые солнечные дома имели, как правило, не очень хорошую изоляцию и менее эффек­тивные, чем в настоящее время, системы солнечных кол­лекторов, так что самая нижняя кривая на рис. 4.20, построенная ^ля отношения площади коллектора к площади пола' равного 0,6, представляет собой харак­теристики, достигнутые в 50-е годы. Усовершенствование изоляции и коллекторных систем привело согласно расчетам к значительному изменению характеристик. Как это видно из двух верхних кривых, главная тен­денция состоит в том, что относительно меньшие кол­лекторные и аккумулирующие системы могут обеспе­чить более высокое значение коэффициента замеще­ния. Рассмотрим конкретный случай, когда характерис­тика первоначально представлена точкой А. В настоя­щее время значение коэффициента замещения, равное 110

100%, можно получить при несколько меньшем отно­шении площади коллектора к площади пола, опреде­ляемом точкой В. Если требуется тот же уровень коэф­фициента замещения, то его можно обеспечить при уменьшении площади коллектора и объема аккумуля­тора вдвое, что соответствует точке С.

На рис. 4.21 показаны действительные и расчетные точки характеристик различных солнечных зданий, рас­положенных южнее 40° с. ш. Из представленных дан­ных видно, что если отношение объема аккумулятора к площади коллектора больше 100, вполне возможно на 100% обеспечить отопительную нагрузку за счет солнечного отопления, и что очень высокие значения коэффициента замещения (90%) получаются по рас­четам при достаточно низких значениях отношения объ­ема аккумулятора и площади коллектора к площади пола.

Из сравнения рис. 4.21 с рис. 4.22, на котором на­несены точки, относящиеся к районам севернее 40°с. ш.,

сразу же видно, что доля отопительной нагрузки, кото­рую можно обеспечить за счет солнечного отопления, во втором случае меньше. Выделяется только солнеч­ный дом Мэтью, отличающийся очень большим объе­мом аккумулятора при сравнительно малом отноше­нии площади коллектора к площади пола (0,44). Рас­четное значение коэффициента замещения для дома в Милтон-Кейнсе, равное 60%, выглядит вполне правдо­подобным для того отношения объема аккумулятора к площади пола, которое имеет этот дом. При рассмот­рении расчетных характеристик систем с улучшенной изоляцией и более эффективными коллекторами, при­веденными на рис. 4.21 и 4.22, отчетливо прослежива­ются те же тенденции, которые присущи кривым «а рис. 4.20.

Очевидно, что использование солнечного отопления, зданий приводит к экономии энергии. Правительство всегда оказывает влияние на размеры капиталовложе­ний в солнечные энергетические системы, поскольку цены на топливо повышаются или понижаются, но ес­ли принять, что с социальной точки зрения желатель­но иметь здания, отопления которых хотя бы частично обеспечивается - за счет. солнечной энергии, то прави­тельство обязано видеть, что это привлекательно и с экономической точки зрения.