Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ТЕПЛОАККУМУЛЯТОРНОГО БАКА

В теплоаккумуляторном баке солнечная энергия хранится в форме теплоты, и возникает возможность передачи этой тепло­ты окружающим бак материалам. Если температура внутри бака выше, чем снаружи, то тепло обязательно переходит к среде с более низкой температурой, и температура внутри бака пони­жается, т. е. возникают тепловые потери.

Для сведёния до минимума этих потерь создают специальные конструкции теплоаккумуляторных баков, например снаружи их покрывают слоем стекловаты. Однако какой бы толстой ни была теплоизоляция, полностью исключить теплопотери не представ­ляется возможным. Методика расчета оптимальной толщины слоя теплоизоляционного материала определяется на основе баланса между затратами на теплоизоляционные материалы и снижением теплопотерь, достигнутым в результате использова­ния теплоизоляции.

Большинство теплоаккумуляторных баков обычно имеет слой теплоизоляции толщиной 20-50 мм; даже при этом тепло­потери за год достигают большой величины, и температура внутри бака значительно понижается.

Рассмотрим, как возникают теплопотери на примере электри­ческого водонагревателя с использованием электричества ноч­ного тарифа. У такого водонагревателя накопительный бак по внешнему виду и по своим функциям не отличается от теплоак­кумуляторного, но в него вмонтирован электронагреватель, Вместимость водонагревателя 300 л. В течение зимнего периода и переходных сезонов температура внутри бака достигает 80°С и только летом она составляет 60°С. При таких условиях тепло­потери за год равняются приблизительно 1 Гкал. Это соответст­

Вие. 2.42. ТЕПЛОПОТЕРИ В ТЕПЛОАККУМУЛЯ­ТОРНОМ БАКЕ

1 ~ стекловата; Q - теплопотери бака: когда Tw>Ta, тепло из бака уходит в окружающую среду

Вует годовой выработке тепла солнечным водонагревателем с площадью 2 м2 (слой стекловаты 50 мм).

В разд. 1.6 говорилось о том, что годовая нагрузка системы го­рячего водоснабжения индивидуальных домов составляет 2-3 Гкал на семью. Другими словами, указанные выше теплопо­тери соответствуют 35-50% годовой нагрузки системы горячего водоснабжения, обеспечивающего одну семью.

В теплоаккумуляторном баке системы солнечного водонагре - ва температура в летний период составляет 50-70°С, в зимний - 30-50°С. Теплопотери не так велики, как в электрическом водо­нагревателе. Однако годовые теплопотери аккумуляторного бака вместимостью 300 л, аналогичного упомянутому выше, составляют по расчетам 0,63 Гкал/год, что соответствует 21-32% годовой нагрузки системы горячего водоснабжения. Следова­тельно, эти теплопотери нельзя игнорировать, и при конструиро­вании или выборе теплоаккумуляторного бака необходимо обра­тить внимание на толщину слоя стекловаты или какой-либо дру гой теплоизоляции. Для рационального использования солнеч ного тепла в гелиосистемах рекомендуется применять в тепло аккумуляторном баке слой теплоизоляционного материала тол­щиной 75-100 мм. Выше при расчетах теплопотерь мы исходили из идеальных условий аккумулирования тепла в баке, в то время как на практике всегда существует возможность наруше­ния таких условий, например из-за плохой теплоизоляции клапана выпуска горячей воды.

Ванна, обеспечивающаяся горячей водой теплоаккумуляторного бака. В настоящее время в системах солнечного горячего водоснабжения емкость аккуму­ляторных баков обязательно составляет 300-500 л. Такие баки не только дорого стоят, но и занимают обширное пространство. Сэкономить расходы на систему горячего водоснабжения жилого дома можно, если соорудить в нем ванну, кото­рая снабжалась бы теплом от аккумуляторного бака, объемом в 3—5 раз меньше указанного.

На рис. 2.43 представлена схема действия такого устройства: когда температу - па воды в теплоаккумуляторном баке поднимается выше заданного уровня, вода Г, з него автоматически выливается в ванну, которая стоит наполненной до вече - Если принимать ванну приходится поздно вечером, то ее можно подогревать яри помощи топки1.

За последнее время появились очень хорошие теплоизоляционные материа­лы Для ванн: они более совершенны, чем теплоизоляция для накопительных баков. Трудности в работе описанной системы могут возникнуть в таких домах, где ванной пользуются не каждый день. Однако в домах, оборудованных систе­мой солнечного горячего водоснабжения, где проживает в основном молодежь, ванной пользуются ежедневно.