Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

СОХРАНЕНИЕ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛА ДО ЗИМНЕГО ПЕРИОДА

Если установить солнечный коллектор, имеющий площадь, достаточную для того, чтобы обеспечить выработку тепла на отопление дома в зимний период, то в летний период в системе горячего водоснабжения появятся излишки тепла, а летом и осенью системе охлаждения дома будет не хватать энергии. Многие работают над возможностью использовать излишки тепла, получаемого летом, для отопления домов зимой. Вопрос состоит в том, возможно ли решить эту задачу технически и будет ли это выгодно в экономическом отношении.

В настоящее время наиболее распространенные способы длительного сохранения тепла сводятся либо к аккумулирова­нию его в грунте, либо к установлению в грунте бака-накопителя с водой. Кроме того, предлагаются различные проекты аккуму­лирования тепла: в частности, использование для этой цели

Кальцинированной соды, применение гибридов металлов, а так­же накопление тепла, выделяющегося при химических реак­циях. Однако все они, по всей вероятности, вряд ли найдут ши­рокое применение в будущем.

Главным преимуществом аккумулирования тепла в грунте является его дешевизна. Однако теплопроводность грунта слишком мала, поэтому приходится использовать теплопровод­ные трубы, создание и применение которых обходится весьма до­рого. С другой стороны, для длительного хранения тепла необхо­дима хорошая теплоизоляция. С этой точки зрения теплопро­водность грунта слишком велика, и, хотя емкость с аккумулиро­ванным теплом со всех сторон окружена теплоизоляцией, эф­фективность этой изоляции недостаточна.

Первоначальные проекты грунтового аккумулирования тепла в экспериментальных вариантах сводились преимущественно к непосредственному использованию в зимний период накоплен­ного тепла при температуре теплоносителя, достаточной для отопления дома. Однако, как бы тщательно ни сохранялось тепло в грунте, в процессе его передачи потребителю температу­ра воды снижается, поэтому его можно использовать, например, для обеспечения энергией теплового насоса. Применение тепло­вого насоса, в котором аккумулированное тепло служит горячим источником, во многих районах (за исключением очень холод­ных) выгодно в экономическом отношении.

В установленном в грунте теплоаккумуляторном баке с водой Циркуляция тепла осуществляется по простой схеме; тем не

Менее расходы на проведение всех работ составляют чрезвычай­но большие суммы. Чтобы снизить эти расходы, необходимо создать дешевую технологию подготовительных и строительно - монтажных работ при сооружении больших баков. При долго­срочном аккумулировании тепла наиболее сложной является проблема максимального снижения тепловых потерь с поверх­ности бака-аккумулятора. В этом случае целесообразнее исполь­зовать баки-аккумуляторы больших размеров. Например, прямо - Угольный бак-аккумулятор с ребрами 5x50 м, оборудованный теплоизоляцией, имеющей К = о,1 ккал/(м2-ч.°С), в течение г°Да может сохранять температуру 80°С. В зимний период тепло

|Г

Передается потребителю при температуре теплоносителя 50°С, У баков-аккумуляторов малых размеров, в которых количество запасенного тепла равно 3,75 • 106 ккал, теплопотери доходят до 112%, а у крупных баков, аккумулирующих 4,2-Ю8 ккал тепла, теплопотери составляют всего 11,2%, т. е. преимущество крупных баков-аккумуляторов очевидно.

Для отдельного, индивидуального дома при маломасштаб­ном использовании солнечного излучения долгосрочное акку­мулирование тепла затруднительно. Если это возможно, то целесообразнее наладить крупномасштабное использование солнечной энергии для теплохладоснабжения целого района. В Швеции и других северных странах, расположенных на высоких широтах, зимой приход солнечной радиации чрезвычайно мал, а летом, при большой продолжительности периода солнечного сияния, наоборот - очень велик, поэтому вопрос о длительном аккумулировании тепла вызывает там значительно больший интерес.

На рис. 2.41 представлена схема экспериментального под­земного аккумуляторного бака объемом 725 м3, предназначен­ного для общественного здания; имеются проекты сооружения теплоаккумуляторных баков емкостью 10000 м3.

На большей части территории Японии приход солнечной радиации в зимний период значителен, проблема долгосрочного хранения тепла не актуальна, а в промежуточные сезоны и летом наблюдается некоторый излишек тепла. В связи с этим возникает дилемма: оставить этот излишек тепла без внимания Или использовать его для каких-либо целей? Возможно, в буду­щем удастся соорудить дешевые теплоаккумуляторные резер* вуары, обладающие сейсмической устойчивостью (не подвер­женные влиянию землетрясений), которые в период дождей ^ожно было бы использовать как плавательные бассейны.

Архитекторы считают, что проблема долгосрочного акку­мулирования для солнечных домов с маломасштабными гелио­системами еще далека от практического решения, хотя и пред­ставляет определенный интерес.