Солнечные энергоэффективные дома в Ростове-на-Дону. Солнечные дома
Солнечные энергоэффективные дома в Ростове-на-Дону – Свой дом мечты
Компания «СОЛНЕЧНЫЕ ДОМА» весной 2012 года начала строительство первых солнечных энергоэффективных домов в Ростове-на-Дону, спроектированных на основе концепции “Солнечной Архитектуры” и современных требований к энергоэффективности зданий.
Дома, построенные по принципам Солнечной Архитектуры, гармонично сочетают в себе базовые элементы всех современных строительных систем: теплый дом, энергоэффективный дом, пассивный дом, автономный дом, активный дом, умный дом, с одной стороны и основные моменты экологических методов строительства: солнечный дом, экодом, энергодом, геодом, зеленый дом, здоровый дом, с другой стороны.
Солнечный энергоэффективный дом спроектирован по принципам пассивной солнечной архитектуры: энергоэффективные окна на восточной, южной и западной стороне, на южном фасаде дополнительно большой витраж на 2 этажа со вторым светом, на северном фасаде одно маленькое окно для сквозной естественной вентиляции дома.
Все жилые помещения расположены с южной стороны дома, а хозяйственные с северной. На всех окнах солнечного дома установлены, спрятанные в толще полуметровой стены, рольставни на электроприводе, для регулируемой солнцезащиты летом и дополнительной теплозащиты зимой.Форма дома построена по законам сакральной геометрии, пропорции всех элементов в соответствии с золотым сечением. Планировка и расположение помещений сделаны с учетом принципов восточной и западной геомантии. Архитектура дома в стиле неоклассика – классический кирпичный фасад в сочетании с современными элементами.
Планировка: дом прямоугольный 8х12 м, два этажа, высота 1го этажа-3,50 м, высота 2го этажа-3,25 м. Общая площадь – 175 м2. На 1 этаже единое большое светлое пространство, условно разделенное на зоны, с возможностью установки перегородок: прихожая-11 м2, кабинет-10 м2, гостиная-21 м2, столовая-13 м2, кухня-11 м2, санузел-9 м2, котельная-15 м2, гараж-24 м2. На 2 этаже: холл-9 м2, второй свет, спальня1-15 м2, спальня2-13 м2, спальня3-13 м2, санузел-10 м2. Гараж и котельная пристроены к дому с северной стороны.
Смотрите также
small-house.ru
Как построить солнечный дом. Основные принципы проектирования
Солнце – основной источник энергии на Земле. Как использовать его в доме своей мечты. В статьях этого сайта: «Как построить теплый дом», «О пассивных домах и энергосберегающих домах» мы выяснили, что построить теплый дом по пассивному стандарту -— это значит разумно вложить средства в будущее, а использовать при этом солнечную энергию бесплатно будет еще разумнее.
В этой статье вы узнаете: как построить Солнечный дом и как с помощью продуманного архитектурного решения использовать солнечную энергию для отопления дома без дополнительных вложений, т.е пассивно. Здесь Вы узнаете основные принципы Солнечных домов, особенности в расположении помещений и некоторые конструктивные особенности. И это вы сможете применить в своем проекте.
Основные принципы Солнечного дома:
- Расположение дома на участке относительно сторон света – основное условие эффективного использования солнечной энергии. Дом лучше располагать по осям север – юг, запад - восток. Южный и восточный фасады должны иметь большую поверхность остекления.
Справка: Тут нужно отметить факт, что согласно древним принципам архитектуры, такое расположение наиболее благоприятно для построек. В последнее время, архитекторы стали уделять больше внимания изучению строительных принципов древних времен, когда человек был близок к природе, и применять их в современных зданиях. Некоторые принципы, применимые в современных условиях, мы будем описывать в следующих статьях.
Построить дом строго по сторонам света не всегда возможно. Для максимального использования солнечной энергии, сдвиг от оси восток - запад на 15 градусов допустим.
Если ось восток – запад перпендикулярна улице, то нужно дом располагать на значительном расстоянии от соседних домов так, чтобы южный фасад был полностью открыт солнцу. Например, дом высотой 5 м, отбрасывает тень длиной 19 м, когда солнце ниже всего к горизонту - 21 декабря. Для Украины.
- Продуманное расположение растений. Планировать сад с южной стороны дома нужно так, чтобы растения не отбрасывали тень на фасад зимой.
Например, лиственные растения летом задерживают около 85% солнечного света, а зимой только 50% лучей.
Также благодаря правильному расположению деревьев и кустов, можно значительно уменьшить воздействие ветров на дом, это будет дополнительным средством сохранения тепла в доме зимой. А вечнозеленые деревья, растущие с севера и с северо-запада от дома, при морозном ветре уменьшат потери тепла.
- Форма и размер дома. В статье об энергосберегающий домах, подробно описывались критерии для «пассивных домов». А именно: компактность формы, правильная теплоизоляция, герметичность, контролируемая вентиляция и т.д. Все эти критерии применимы и к солнечным домам, так как по сути они – это разновидность энергосберегающих домов. Рекомендуется, чтобы южный фасад имел наибольшую площадь, а северный наименьшую (односкатная крыша с наклоном к северу дает такую возможность)
Если дом расположен на склоне холма, то его можно заглубить в землю с северной стороны. Также, стоит обратить внимание на то, что одноэтажный дом наименее выгоден с точки зрения энергоэффективности. Рекомендуется строить дома в несколько этажей с жилой мансардой.
О правильном зонировании солнечного дома и примерах планировки читайте дальше.
- Остекление фасадов. Понятно, что наибольшее количество солнечного тепла может проникнуть в дом только через стеклянные поверхности.
Справка: тепло, попадающее через окна "правильного" размера ( 30%-40% от площади южного фасада может хватить для обеспечения комфортной температуры в солнечный морозный день.
Больше всего окон нужно расположить с юга и востока. Утреннее солнце - самое благоприятное для здоровья.
При этом делать полное остекление южного фасада — не правильно. В этом случае дом будет перегреваться летом, а зимой дом будет терять больше тепла через стекло, чем получать. Поэтому цифра 30-40% будет самой рациональной.
При нагреве помещений через окна имеет большое значение угол падения лучей на поверхности: чем больше угол, тем больше солнца попадает на пол, особенно летом. А зимой, когда лучи падают под большим углом на вертикальные или горизонтальные поверхности, нужно чтобы грели не только пол, но и стены, которые поглотят больше тепла.
- Принцип аккумулирования тепла. Обязательными элементами архитектуры Солнечного дома являются специальные «аккумуляторы тепла». Иначе солнечное тепло можно использовать только, когда солнце светит. Аккумуляторами являются массивные внутренние стены или перегородки, расположенные напротив окон. В них тепло, полученное через стекло, собирается днем, а вечером и ночью отдают его в дом.
Наиболее известный вариант этого массива - так называемая стена Тромба представляет собой бетонную, кирпичную или каменную стену, размещаемую на южном фасаде и окрашенную в темный цвет. На небольшом расстоянии от стены выполняется стеклянная облицовка. Теплоносителем является воздух, нагреваемый в прослойке между стеной и облицовкой. Он нагревает стену, которая постепенно излучает полученное тепло в помещение. Для циркуляции воздуха имеются специальные клапаны
Итак,Аккумулирующий элемент желательно выкрасить в темный цвет ( способность поглощать тепло на 75% больше у черного цвета, чем у белого)
Идеально подходит для накопления тепла корпус камина, находящийся напротив южного окна. Он должен быть сделан из массивных материалов – камня или бетона.
Чтобы максимально эффективно использовать солнечное тепло для обогрева, нужно уменьшить площадь помещения, которое будет выполнять роль «солнечного коллектора». Часто эти помещения делают в виде галереи. Расстояние, на которое можно отодвинуть стену-накопитель от южного окна, не должно превышать высоту окна в 2,5 раза.Пример: окно высотой 1,8 м расстояние до стены – не более 4,5 м.
Многочисленные испытания в реальных зданиях, доказали высокую эффективность такой простой системы получения тепла
Интересное решение, которое часто можно встретить в старых домах – это пристройка полностью остекленной комнаты с южной стороны дома, которая может быть верандой, или зимним садом, или просто проходным помещением. Такая веранда может также служить как «солнечный коллектор», но только если окна в ней выполнить из стекла с напылением, которое пропускает свет внутрь, но при этом не пропускает тепло наружу.
Такая пристройка еще и служит буфером между домом и улицей.
Можно засыпать пол такой пристройки камнями или выложить каменной плиткой, тогда тепло, накопленное за день, будет ночью нагревать дом, подобно стене Томба.
Итак, подведем итог: основные принципы солнечных домов – это:
- Форма дома должна быть простой и компактной ( что важно для любого энергосберегающего дома)
- С южной стороны — остекление, дает возможность проникать солнечному теплу в дом.
- Аккумулирующие тепло архитектурные элементы накапливают тепло и передают его в дом, нагревая его.
Всего перечисленного выше не достаточно, чтобы полностью ответить на вопрос: Как построить солнечный дом? Еще один важный момент – это правильная организация пространства в доме, его зонирование. И если вы хотите пассивно использовать солнечную энергию, то в проекте нужно учесть не только традиционную практичность, но и некоторые принципы, характерные для солнечного дома. Об этом читайте далее..
Оставляйте комментарии и если Вам понравилась статья, делитесь ею в соц. сетях. Спасибо!
Автор Дыкина Екатерина
На эту тему вы можете почитатьОбщайтесь со мной
Пассивные Солнечные Дома - EcoFortis
Системы солнечного отопления принципиально делятся на два типа:
а) Активные системы. Они сохраняют традиционную систему отопления с котельной и радиаторами, но частичный подогрев воды для котельной осуществляется с помощью солнечных водонагревателей. В качестве аккумулятора используется резервуар с водой примерно в половину объема отапливаемого здания. Такой солнечный дом дороже обычного в 1.6 раза.
б) Пассивные системы. Учитывая, что затраты на отопление в процессе всего периода эксплуатации здания достаточно велики, при проектировании здания за основу принимают способность конструктивных элементов здания и его архитектуры максимально удерживать солнечную энергию и снижать тепловые потери. Новая солнечная архитектура исходит из геометрии движения солнца по небосклону в течения всего года, аккумулирующей способности южной стенки, выгодных планировочных решений с точки зрения снижения теплопотерь, с учетом использования современных теплоизолирующих материалов. Капитальные затраты увеличиваются на 10-15%. Эксплуатационные затраты сведены к минимуму.
Строительство солнечных домов с пассивным накоплением тепла практически не ограничено климатическими условиями эксплуатации. Вопрос только о доле использования солнечной энергии. При проектировании традиционная система отопления в качестве дублера не рассматривается, а максимально используется энергия окружающей среды (энергия ветра, энергия воды и т.д.). Использование эффективного электрического дублера экономически выгоднее, чем традиционная система отопления.
Разумеется путь к созданию энергоэффективного автономного дома лежит только через использование пассивных систем солнечного отопления.
Тебердинский солнечный дом
Климатические условия
Объект расположен на высоте 1348 м над уровнем моря, расчетная зимняя температура наружного воздуха минус 20 градусов, средняя скорость ветра – 6,8 м/с. Среднесуточные колебания температуры воздуха достигают 30 градусов.
Тебердинский солнечный дом
Первый в России энергоактивный дом с пассивной системой солнечного отопления. Построен в 1982 году недалеко от горнолыжного курорта «Домбай».
Размеры дома 12 х 6 м. Четыре комнаты, коридор, санузел. Стены выполнены из деревянных щитов. Южная стена представляет собой солнечный коллектор 4–х конструктивных модификаций авторской разработки и представляет собой несущую стенку толщиной 30 см в железобетонной оболочке с защитным остеклением. Солнечный коллектор работает как тепловой аккумулятор. В качестве теплоаккумулирующего материала использовались различные вещества, в том числе и материалы со скрытой теплотой при фазовых превращениях. Дом спроектирован и построен по принципам солнечной геометрии. Традиционная (дублирующая) система отопления – отсутствует. Гарантия эксплуатации солнечного коллектора соответствует сроку эксплуатации бетона. Проект был разработан до стадии индустриального производства, что позволило построить дом за несколько дней. Предварительно был реконструирован цех завода по производству железобетонных изделий для начала массового производства.
Солнечный дом испытывался в условиях холодного континентального климата в течение 7 лет с 1982 по 1989 годы.
Традиционно пассивные солнечные дома в мире строятся в тропических, либо субтропических климатических условиях, где расчетная зимняя температура выше нуля градусов Цельсия. Как правило, наружные стены солнечного дома выполняются из массивного материала для сглаживания наружных температурных колебаний.
В подобных холодно-климатических условиях как в Теберде, пассивные солнечные дома нигде в мире не испытывались. Вдобавок, как указано выше, три наружные стены выполнены из легких деревянных щитов, что усложнило условия эксперимента. Удалось также уменьшить площадь солнечного коллектора в 1,8 раза, по сравнению с известной на тот момент конструкцией солнечного дома Мишеля Тромба в Одейо (Франция). Это позволило ограничиться габаритами южной стены по высоте и ширине, что открывает перспективы многоэтажного солнечного домостроения. Во французском доме коллектор помимо южной части стены захватывал цокольную и чердачную части дома.
Испытания показали высокую эффективность солнечного дома. Стена-коллектор работает по принципу кондиционера и поддерживает температуру от 16 до 28 градусов Цельсия, независимо от времени года и погодных условий. При сильных ветрах в февральские морозы температура воздуха внутри здания падала до + 14-16 градусов Цельсия. Своеобразный рекорд солнечный дом поставил в январе 1987 года. Комиссия сельхозотдела обкома КПСС в присутствии автора по договору отключила полностью электричество и опечатала дом. На следующий день начался снегопад, который длился 16 суток. Выпал снег толщиной 4,5 метра. В присутствии членов комиссии солнечный дом откопали с помощью бульдозера через 17 дней. Снаружи солнечный коллектор обледенел, но температура в помещениях колебалась от плюс 14 до 17 градусов Цельсия.
Через 2 года испытаний в одном из помещений был зафиксирован побочный биологический эффект. Растения, находящиеся во второй комнате развивались намного быстрее и достигали большего роста. Дальнейшие физические исследования показали, что длина волны внутреннего излучения одного из коллекторов благоприятно воздействует на биологические объекты, в том числе и на человека.
Горизонтально расположенные зеркальные ставни днем отражают солнечные лучи на коллектор, а ночью автоматически закрываются и теплоизолируют солнечный коллектор.
Освещение основных помещений осуществляется через гиперболические зеркала в чердачной части здания. Световые проемы (окна) находятся в чердачном перекрытии.
Доля солнечной энергии в отоплении и охлаждении здания за период испытания составила 92%. Автоматическое управление работой ставнями осуществлял солнечный электрический фотоэлемент. Горячее водоснабжение осуществлялось с помощью традиционных солнечных водонагревателей.
По заказу Министерства обороны СССР на базе Тебердинского солнечного дома разрабатывался энергетически автономный дом. Испытания прошли 2 типа ветроэнергоустановок конструкции автора. Они были разработаны специально для доминирующих в горных ущельях скоростях ветра 6 – 8 м/с. Испытывалась также мини гидроэлектростанция Харьковского турбинного завода. В 1991 году был подготовлен контракт с Министерством обороны СССР на производство 40 энергетически автономных зданий для наблюдения за космическими объектами и здание высокогорной научной лаборатории, однако известные события в СССР в том же году не позволили реализовать эти проекты.
Солнечная столовая на 140 мест в Архызе.
В 1987 году по заказу Карачаево-Черкесского областного Совета по туризму и экскурсиям был выполнен проект туристической базы на 360 мест с использованием солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения. Помимо прочего в проекте была предусмотрена система биологической очистки сточных вод по космической технологии, поскольку база должна была строиться в экологически чистых условиях Тебердинского высокогорного заповедника. В сентябре 1987 года была построена столовая на 140 мест из этого проекта.
Столовая отапливается по той же технологии, что и Тебердинский солнечный дом, но с применением новых аккумулирующих веществ. Учитывая большую снеговую нагрузку зимой в горных районах, кровля столовой выполнена с солнечным подогревом, что не дает скапливаться снегу на кровле. При температуре наружного воздуха минус 6-16 градусов температура в чердачном помещении ночью поднималось с плюс 16 до 30 градусов. Зеркальные ставни и параболоидные зеркала отсутствуют.
К сожалению, строительство остальных объектов было приостановлено из-за событий в стране и в республике.
Автор проектировал и дома с пассивным солнечным охлаждением для тропической зоны и, как было сказано выше, разработал несколько новых аэродинамических и электрогенерирующих модификаций ветроэлектростанций роторного и цепного типов.
***
Перечисленные экспериментальные и научно-исследовательские работы велись за собственный счет и были приостановлены по причине их бесперспективности в условиях современной России.
Однако, в последнее время аварии на крупных энергообъектах наталкивают на мысль, что гигантомания не привела и не приведет к успеху. Кажущаяся низкая себестоимость электроэнергии крупных электростанций на практике не более, чем миф. Каскад понижающих трансформаторов, большие сети, приводят к огромным потерям электроэнергии. А выход из строя крупной генерирующей станций парализует производство и экономику страны. Китай пошел другим путем. Они отказались строить две крупнейшие электростанции, а вместо них за 10 лет китайской перестройки построили 91 тысячу малых электростанций. Очевидно, что такая система более надежна.
Стратегия максимального использования энергии окружающей среды может высвободить до 60% используемых энергетических мощностей в коммунальной службе для развития производственной сферы.
По этому пути пошли западные страны, испытывающие дефицит энергоресурсов.
Мурат Хатукаев
Член Совета МСИТА
Управляющий директор
Компании Eco Fortis Ltd
(Великобритания)
www.ecofortis.co.uk
Солнечное отопление частного дома в условиях России
Содержание статьи:
Рождённый Хаосом властелин вселенной Ра, светоносный страж небесной тверди Сурья, объезжающий на колеснице небосвод Гелиос, неистовый в своих страстях Ярило — все древние народы мира почитали Солнце, осознавая, что источаемые им тепло и свет являются первоосновой жизни. Современная цивилизация пытается найти пути использования чистой и на ближайшие миллионы лет нескончаемой энергии дневного светила, избавившись от необходимости сжигания углеводородов. Солнечное отопление — один из этапов этого пути к всеобщему процветанию.
Типы солнечного отопления
Применяемые сегодня методы использования солнечной энергии для обогрева жилища (и не только) можно разделить на пассивные и активные. Пассивное отопление дома солнцем предусматривает прямой нагрев внутренних помещений за счёт инфракрасного излучения. Активное основано на получении тепловой либо электрической энергии в специальных установках, зачастую расположенных за пределами здания, последующего её преобразования и распределения для нужд отопления. Наиболее эффективно такое солнечное отопление дома, где совмещаются как пассивные, так и активные методы.
Впустим солнце в дом — пассивные методы обогрева
Окна — на юг
Вроде бы все должны понимать, что, расположив основную часть окон с солнечной стороны дома, мы впустим в помещения не только свет, но и тепло. Однако, проезжая по нашим коттеджным посёлкам, можно убедиться, что добрая половина застройщиков не придерживается рационального принципа «дом — на северную часть участка, а окна — на юг». А зря.
Огромные витражи энергосберегающей конструкции Eagle Ridge Residence (США) открыты на южную и западную стороны, впуская в дом максимум тепла и света. С севера здание ограничивает глухая, хорошо утеплённая стена
Зимой низко стоящее солнце проникает в помещения на всю их глубину, а летом, когда светило в зените, от перегрева защищает козырёк, выступающий более чем на два метра от стеклянного фасада
Стена Тромба
В 40-х годах прошлого века американский инженер Тромб придумал «солнечную печку». С южной стороны дома расположена массивная стена из теплоёмкого материала (бетон, камень, полнотелый кирпич), окрашенного в чёрный цвет. В нижней и верхней части этого теплоаккумулятора имеются отверстия. Снаружи на небольшом расстоянии от стены — стеклянный витраж. Солнце нагревает бетон, тёплый воздух стремится подняться вверх, выходит в помещение, а холодный поступает в пространство между камнем и стеклом снизу. Образуется устойчивая циркуляция тёплого воздуха в помещении. Благодаря изобретению селективных покрытий для стекла и камня (бетона), эффективность стены Тромба в современном исполнении стала заметно выше.
Принцип действия стены Тромба. Приятный бонус: её можно использовать не только зимой для косвенного обогрева дома (на рисунке справа), но и летом для вентиляции (слева)
Воздушный солнечный коллектор
Логическое развитие стены Тромба. Представляет собой пустотелый плоский ящик (панель), для лучшего улавливания излучения располагаемый наклонно. Верхнее ограждение панели — прозрачное для инфракрасного излучения, а вдоль её разделяет перегородка. Окрашенная в чёрный цвет, перегородка нагревается, тёплый воздух поднимается и поступает в комнату. В нижнюю, холодную часть коллектора проникает ещё не нагретый воздух из помещения.
Пассивный воздушный солнечный коллектор — простейшее устройство. Выполнить такое солнечное отопление своими руками под силу любому хозяйственному мужику
Гелиотеплица — свежие овощи как бонус
Солнечная теплица, пристроенная к дому. Чтобы «впустить» в дом больше солнца, нужно увеличить площадь окон. Сделать стеклянной всю южную стену в холодном климате проблематично, слишком высоки будут теплопотери. Отделив часть здания со стеклянными стенами и крышей от основных помещений дома, получим гелиотеплицу. Она почти не помешает проникновению в окна дома инфракрасного излучения, в дополнение к этому нагреется наружная стена внутри оранжереи. В яркий зимний солнечный день воздух в гелиотеплице может прогреваться до существенно большей, чем в доме, температуры.
Солнечным днём гелиотеплица может перегреваться, что является проблемой для летнего времени. Приходится организовывать вентиляцию либо затенять витражи.
Чтобы максимально использовать тепло, полученное теплицей, можно организовать воздухообмен с жилыми помещениями.
Оранжерею солнечного дома в Винчестере (США) от основной части дома отделяет массивная теплоаккумулирующая стена с открывающимися вентиляционными отверстиями. Такое решение — сочетание гелиотеплицы и стены Тромба. Установленные в теплице канистры с водой помогают дольше сохранить тепло
Естественный воздухообмен между теплицей и домом довольно слаб и, чтобы использовать энергию по максимуму, движение воздуха делают принудительным.
Воздухообмен между основной частью этого дома в Хэмптдене (США) и пристроенной теплицей организован через подпольное пространство, тёплый воздух поступает в помещения снизу, а остывший в теплицу сверху. Циркуляцию воздушных потоков обеспечивает вентилятор, автоматика включает и выключает его в нужное время. Практически, это уже солнечное отопление частного дома активного типа
Дополнительный бонус, который даёт гелиотеплица своим хозяевам: почти круглый год в ней можно выращивать овощи или оставлять цитрусовые на зимовку. Правда, это потребует решения проблем вентиляции, влажности, дневного перегрева и ночных заморозков.
Активное отопление — солнечный свет собирают вакуумные коллекторы
Воздушный солнечный коллектор
Воздушный солнечный коллектор, оснащённый системой принудительной передачи и распределения энергии, способен дать намного больше тепла по сравнению с пассивным вариантом. Скорость циркуляции воздуха автоматически регулируется в зависимости от температуры в доме и степени нагрева коллектора. Нагретый в коллекторах воздух может поступать в систему вентиляции или помещения напрямую. Если его температура достаточно высока, он может использоваться и для нагрева жидкого теплоносителя. Излишки дневной энергии запасают на ночь в теплоаккумуляторах.
Солнечное воздушное отопление на основе гелиоколлектора. Из пустотелой панели (1) по воздушным каналам (6) вентилятор гонит воздух в техническое помещение, где автоматика в зависимости от ситуации распределяет его в блок воздухоподготовки (3) либо массивный теплоаккумулятор (2). Параллельно может нагреваться и змеевик горячего водоснабжения (5). Днём, когда помещения нуждаются в нагреве, система работает в режиме В, тёплый воздух из коллектора направляется в комнаты. При достижении необходимой температуры в доме воздушный поток перенаправляется в теплоаккумулятор, режим А. Ночью, когда коллектор не даёт тепла, заслонка закрывает канал, ведущий к нему, циркуляция осуществляется между теплоаккумулятором и помещениями.
Вакуумный солнечный коллектор
Наиболее совершенное на сегодняшний день устройство для гелиоотопления.
Принципиальная схема вакуумного солнечного коллектора. Жидкий абсорбер, циркулирующий по U-образным трубкам, при нагревании испаряется и поднимается вверх, в коллектор. Последний подсоединён к контуру системы отопления и по нему, в свою очередь, циркулирует жидкий теплоноситель. Абсорбер отдаёт энергию теплоносителю, остывает, конденсируется, опускается вниз. Цикл повторяется
Солнечное отопление загородного дома на основе вакуумных коллекторов значительно эффективнее других гелиосистем, однако, помимо традиционной для гелиосистем неравномерности генерации тепла, у него имеется ещё три существенных недостатка: на сильном морозе теплоотдача резко падает, установки хрупки и дорого стоят.
Вакуумные солнечные коллекторы следует устанавливать таким образом, чтобы они были защищены от вандалов. Это особенно актуально для нашей страны, попасть камешком в стеклянную трубочку — милое дело
Вакуумные панели не подключают к системе отопления напрямую. Необходимы, как минимум, буферные ёмкости, которые будут сглаживать неравномерность выработки тепла.
«Правильная» схема подключения вакуумного гелиоколлектора к системе отопления. Тепло передаётся не напрямую, а через теплообменник, дневные излишки тепла на ночь запасаются в теплоаккумуляторе (буферном баке). Обратите внимание, что на схеме изображён «нормальный» отопительный котёл, солярная система лишь дополняет его
Электрические солнечные панели можно использовать для отопления лишь косвенно. Расходовать электроэнергию на нагрев помещений напрямую неразумно, ей можно найти более рациональное применение. Например, направить на работу вентиляторов и автоматики активных гелиосистем.
Почему на крышах наших домов не видно гелиоустановок
Интернет пестрит рекламными материалами с красивыми картинками, повествующими о необычайной выгоде гелиосистем. Народные умельцы выкладывают в youtube ролики на тему «отопление от солнца своими руками» о собственных ноу-хау, собранных на коленке из подручных материалов. Сеть пухнет от перепостов восторженных статей, рассказывающих о чудесных преимуществах солнечного отопления. Однако, много ли домов с солнечными коллекторами на крыше появилось за последние годы поблизости от вашего дома? Ни одного? В чём же причины того, что отопление солнечной энергией в наших краях не находит признания?
- К сожалению, солнечная энергия для отопления домапоступает не тогда и не туда, когда и куда нужно. Холодно бывает ближе к полюсам, зимой и по ночам. А максимум солнечного излучения приходится на экваториальные районы, на лето и день. Теплоаккумуляторы худо-бедно помогают сгладить суточные, но не сезонные перепады.
Карта интенсивности распределения солнечного света по территории России. В Западной части страны, где живёт львиная доля населения, солнца мало. А в восточной Сибири, где доля излучения заметно выше, холодно, что затрудняет использование активных систем. Кстати, солнечные панели, вырабатывающие электричество, не столь чувствительны к сильным морозам. В холодной, но солнечной Якутии уже построены и успешно функционируют довольно мощные гелиоэлектростанции.
- Пассивное отопление солнечной энергией малоэффективно и не способно сколь-нибудь серьёзно обогреть дом в условиях русской зимы. «Окна — на юг» — реально полезный метод проектирования, ничего не стоящий, но помогающий оптимизировать расходы на отопление. А вот некогда относительно популярные в США гелиотеплицы, стены Тромба и их производные постепенно сошли на нет даже у себя на родине.
- Активные солнечные системы отопления частного дома обходятся весьма недёшево, немало денег придётся отдать за оборудование. Эксплуатация, вопреки некоторым утверждениям, отнюдь не бесплатна: расходуется электроэнергия, требуется обслуживание техники. При нынешних ценах, по сравнению не только с дешёвым природным газом, но даже с довольно дорогими пеллетами, дизтопливом, установка вакуумного солнечного коллектора на подавляющей части территории РФ не окупится вообще никогда, срок окупаемости превышает срок службы оборудования. Лишь в некоторых южных регионах страны солнечные системы отопления частного дома могут быть не убыточны при определённых условиях.
Научная станция на острове Ольхон (Россия). Применение вакуумных коллекторов (справа на крыше) для приготовления горячей воды и гелиопанелей (слева) для выработки электроэнергии имеет смысл, ведь центральных коммуникаций на этом скалистом байкальском острове нет. Однако для полноценного отопления в климате Бурятии солнечных систем недостаточно, греют дом «нормальные» печи, топливо для которых завозят с «большой земли», ведь изводить местный лес на дрова нельзя
Как обстоят дела в Европе
Почему же, путешествия по Западной Европе, мы видим (хотя, не так уж и часто) гелиоколлекторы на крышах домов? Причин тому несколько: дороговизна традиционных видов топлива, мягкий климат, большее количество солнечных дней. Не случайно в пасмурной Британии солнечное отопление так же мало распространено, как и у нас. И, главное, в тех странах, где система солнечного отопления — практическая реальность, действуют программы поддержки, до половины стоимости оборудования оплачивает государство. Положа руку на сердце, солнечные коллекторы малопригодны для отопления, в основном их используют для приготовления горячей воды, в солнечную погоду летом реально полностью обеспечивать нужды ГВС. Кстати, в основном на крышах домов можно увидеть солнечные панели, вырабатывающие электричество. Электроэнергию производить выгоднее, а неравномерность генерации — не проблема, ведь в любое время суток центральные энергосети покупают электроэнергию, полученную в частном доме. Причём, оплата идёт по повышенному тарифу. Опять-таки, оборудование почти не требует обслуживания и ремонта. Сегодня можно смело утверждать, что в глобальном масштабе у гелиоэнергетики, хоть она пока и не конкурент традиционной — большое будущее. А вот насчёт перспектив солнечного отопления ситуация неясна. Существующие системы уже исчерпали свой потенциал, новых подходов пока не видно, а стоимость традиционного топлива падает, что снижает привлекательность солярных систем обогрева.
«Солнечные крыши» Баварии. Все панели, которые мы видим на фото — электрические, солнечное отопление рациональные немцы не считают особо выгодным даже при условии, что государство берёт на себя половину расходов по установке гелиосистем
Тем читателям, кого тема использования энергии солнца для жизнеобеспечения дома живо заинтересовала, рекомендуем критически воспринимать рекламные материалы и обращаться к профессионалам-практикам, желательно имеющими опыт установки и эксплуатации гелиоустановок.
Видео: воздушное солнечное отопление своими руками
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
teploguru.ru
"Солнечные" дома | Солнечные системы своими руками
Повторно, эффект открытый деСоссюром, привел к новой вехе в области солнечной энергетики в начале ХХ века. При возведении известного, полностью остекленного, “дома будущего” (House of the Future), спроектированного специально для Выставки Достижений, проходившей в 1933 году в Чикаго, архитектор и дизайнер Джордж Кекк обнаружил, что рабочие внутри дома, невзирая на то, что за окном была зима, а обогреватели выключены, вынужденны работать в майках. Данное наблюдение послужило толчком к разработке так называемых пассивных солнечных домов.
Джордж Ф. Кекк является дизайнером-пионером в области пассивных солнечных домов 1930-40-х годов. Согласно сделанному наблюдению, Кекк стал использовать преобладающее остекление южного фасада зданий, которые проектировал для своих клиентов. Так, в 1940 году, Кекк спроектировал пассивный солнечный дом для застройщика Говарда Слоана (Hovard Sloan) из Гленвью, штат Иллинойс. Именно относительно дома Г. Слоана газетой Чикаго Трибьюн (Chicago Tribune) было введено в оборот, ставшее нарицательным, название “солнечный дом”. Это название используется до сих пор для обозначения домов с частичным или полным отоплением энергией солнца. По сделанному проекту Слоан построил ряд пассивных солнечных домов, тем самым вызвав, так называемое, переселение в солнечные дома 1940-х годов.
Что такое пассивный «солнечный» дом
Пассивным называют солнечный дом, не имеющий специальных “активных” механизмов для использования солнечной энергии (рис. 3).
рис. 3. Пять основных элементов, характеризующих солнечный пассивный дом: южное остекление, козырек от летнего солнца, свободная планировка для упрощения движения теплого воздуха, хорошо поглощающее солнечную энергию напольное/стеновое покрытие из натурального материала (терракот, керам. плитка, бетон) толстого слоя для накопления энергии на ночь.
Обогрев помещений осуществляется исключительно за счет ряда архитектурных приемов, таких как преобладающее южное и отсутствующее северное остекление здания, планировка, обеспечивающая свободное движения воздуха в помещении, накопление тепловой энергии в толще архитектурных конструкций.
Здесь необходимо отметить, что на данный момент, в среднем по Европе, энергетические расходы на отопление составляют более 40% и, таким образом, являются наиболее затратной областью энергопотребления. Поэтому, применение энергосберегающих и альтернативных технологий в данной области играет значительную роль в снижении коммунальных платежей индивидуального хозяйства, а также снижении экологической нагрузки на окружающую среду, вследствие уменьшения выбросов углекислого газа в атмосферу в результате снижения количества сжигаемого ископаемого топлива. Экономия за счет установки высокоэффективных солнечных систем теплогенерации может составлять более трети энергетических затрат.
Решения для пассивного солнечного обогрева
Как уже указывалось выше — пассивный солнечный дом является комплексом чисто архитектурных инженерных решений, направленных на максимальное задержание солнечной энергии внутри помещения, т.е. косвенное использование солнечной энергии для нагрева.
Рассмотрим ряд таких решений (рис. 4). В первую очередь — уже упомянутое приоритетно южное остекление дома, приводящее к увеличению потока солнечной энергии, которая поступает в помещение. Пристраивание к южному фасаду здания теплицы, которая воздушно связана с жилыми помещениями, для обеспечения свободной циркуляции нагретого воздуха в здание.
рис. 4. Обогрев дома за счет увеличения проникновения солнечного света в помещение, за счет пристроенной теплицы и за счет стены Тромба.
Следующим инженерным решением стало запасание тепловой энергии в массиве архитектурных конструкций — увеличение массива освещаемой и нагреваемой солнцем стены (или пола). Понятным является факт, что большая масса, например, бетонной стены, сможет накопить большее количество тепловой энергии, избыток которой сможет отдать в помещение ночью. Стена Тромба (названная так в честь ее изобретателя) — массивная каменная (бетон, кирпич) фасадная стена, обращенная на юг, застекленная и окрашенная в селективный, к поглощению солнечных лучей, черный цвет. За солнечный день такая стена нагревается от солнечных лучей, а в ночное время — постепенно отдает накопленное тепло внутрь дома. Часто снабжается в нижней и верхней части воздуховодами. Данные воздуховоды (см. рис. 4) служат для поступления прохладного воздуха из помещения (расположены в нижней части стены) в пространство между стеной и стеклом, и теплого воздуха обратно в помещение (верхние каналы).
Активные системы солнечного обогрева
Кроме пассивных, разработаны также активные системы солнечного обогрева зданий, которые состоят из воздушных солнечных коллекторов, системы воздуховодов (вентиляционных каналов) и теплоаккумулятора, а также часто комплектуются встроенным в систему запасным источником тепла (газовый, дровяной, электрический) и системой управления (рис. 5).
Несмотря на кажущуюся примитивность такие решения нашли широкое применение как в частном, так и в коммерческом строительстве, а также строительстве муниципальных учреждений в США, Западной Европе и по всему миру, которые эксплуатируются вплоть до настоящего времени (см. список «солнечных» строений, выше) принося своим пользователям удовлетворение за счет снижения затрат на отопление, а также за счет осознания того факта, что пользователь внес свой вклад в глобальное улучшение экологического состояния окружающей среды — значительно снизив количество углекислого газа, производимого данным хозяйством.
рис. 5. Солнечный дом с активной системой воздушного солнечного обогрева.
В таких зданиях, прохладный воздух из помещения, по системе воздуховодов, с помощью вентиляторов нагнетается в солнечный коллектор, который представляет собой застекленный ящик с адсорбером (поглотителем), выкрашенным в черный цвет. Нагретый на солнце адсорбер нагревает соприкасающийся с ним воздух. Далее, система контроля (если имеется) решает: направить нагретый воздух сразу в помещение — для немедленного использования, либо в теплоаккумулятор — для накопления. Отдавший свое тепло помещению или теплоаккумулятору, значительно остывший, воздух направляется в солнечный коллектор для повторного нагрева, — рабочий цикл повторяется. Самой распространенной конструкцией теплоаккумулятора, в воздушных системах солнечного отопления, является хранилище, заполненное гранитными камнями так, чтобы проходящий нагретый воздух максимально с ними соприкасался — для передачи своего тепла массе камней.
В период энергетического кризиса 1970-х в США популярны были упрощенные системы солнечного воздушного отопления, пристраиваемые к окнам — которые выпускались серийно или создавались владельцами самостоятельно. В таких системах отсутствует теплоаккумулятор (рис. 6).
рис. 6. Солнечный воздушный коллектор простой конструкции. Воздуховоды коллектора вводятся в помещение через окно.
Следует еще раз отметить, что системы воздушного солнечного обогрева хорошо себя зарекомендовали во время энергетического кризиса в США в 1970-х годах. Существуют солнечные дома, которые до сих пор находятся в рабочем состоянии, без каких либо существенных поломок за весь период эксплуатации. Для примера, солнечная воздушная система (в США существовало множество фирм, которые предлагали разработку и инсталляцию подобных систем в середине 70-х) успешно эксплуатируемая более двадцати пяти лет (http://www.builditsolar.com/Projects/SpaceHeating/360SFAir/360SFAir.htm), а также передовая, в свое время, разработка — дом Льофа, который был спроектирован и успешно эксплуатировался хозяином с момента возведения в 1945 году, вплоть до смерти Льофа в 2009 году (http://solarhousehistory.com/blog/2013/6/23/george-lf-house-1956-2013).
nashe-solnishko.ru
