Využitie „zelenej“ energie dodávanej prírodnými živlami môže výrazne znížiť náklady na energie. Napríklad usporiadaním solárneho vykurovania súkromného domu dodáte nízkoteplotné radiátory a systémy prakticky zadarmo chladivo. teplé podlahy. Súhlasím, toto sa už šetrí.

Všetko o „zelených technológiách“ sa dozviete z nášho článku. S našou pomocou ľahko pochopíte odrody solárne inštalácie, spôsoby ich zariadenia a špecifiká prevádzky. Určite vás zaujme jedna z obľúbených možností, ktoré vo svete intenzívne fungujú, no u nás zatiaľ nie sú veľmi obľúbené.

V recenzii, ktorá vám bola predložená, dizajnové prvky systémov, sú podrobne popísané schémy zapojenia. Príklad výpočtu solárneho vykurovací okruh posúdiť reálnosť jeho výstavby. Pomôcť nezávislých remeselníkov V prílohe sú fotografie a videá.

V priemere 1 m 2 zemského povrchu dostane 161 wattov slnečnej energie za hodinu. Samozrejme, na rovníku bude toto číslo mnohonásobne vyššie ako v Arktíde. Okrem toho aj hustota slnečné žiarenie závisí od ročného obdobia.

V moskovskom regióne sa intenzita slnečného žiarenia v decembri až januári líši od mája až júla viac ako päťkrát. Avšak moderné systémy tak efektívne, že môžu pracovať takmer kdekoľvek na zemi.

Hlavný podiel nákladov na údržbu vlastný dom náklady na vykurovanie. Prečo nevyužiť na vykurovanie budovy voľnú energiu prírodných zdrojov, ako je slnko? Veď moderné technológie to umožňujú!

Na akumuláciu energie slnečného žiarenia slúžia špeciálne solárne panely inštalované na streche domu. Po prijatí sa táto energia premení na elektrickú energiu, ktorá sa potom rozchádza cez sieť a využíva sa, ako v našom prípade, vo vykurovacích zariadeniach.

Oproti iným zdrojom energie – štandardným, autonómnym a alternatívnym – výhody solárne panely na tvári:

• prakticky zadarmo na použitie;
• nezávislosť od spoločností dodávajúcich energiu;
• množstvo prijatej energie sa ľahko reguluje zmenou počtu solárnych panelov v systéme;
• dlhá životnosť (asi 25 rokov) solárnych článkov;
• nedostatok systematickej údržby.

Samozrejme, táto technológia má svoje nevýhody:

• závislosť od poveternostných podmienok;
• prítomnosť dodatočného vybavenia vrátane objemných batérií;
• pomerne vysoké náklady, ktoré zvyšujú dobu návratnosti;
• Synchronizácia napätia batérie s napätím miestnej rozvodne vyžaduje inštaláciu špeciálneho zariadenia.

Aplikácia solárnych panelov

Batérie, ktoré premieňajú slnečnú energiu, sa montujú priamo na povrch strechy domu ich vzájomným prepojením, aby vytvorili systém požadovaného výkonu. Ak konfigurácia strechy alebo iné konštrukčné prvky neumožňujú ich priame upevnenie, inštalujú sa na strechu alebo dokonca na steny. rámové bloky. Voliteľne je možné inštalovať systém na samostatné stojany v blízkosti domu.

Solárne panely sú generátor elektrická energia, ktorý sa uvoľňuje pri fotoelektrických reakciách. Nízka účinnosť obvodových prvkov s celkovou plochou 15-18 m2 m vám napriek tomu umožňuje vykurovať miestnosti, ktorých plocha presahuje 100 metrov štvorcových. m! Stojí za zmienku, že moderná technológia Takéto vybavenie umožňuje využívať energiu slnka aj v období miernej oblačnosti.

Okrem inštalácie solárnych panelov si realizácia vykurovacieho systému vyžaduje inštaláciu ďalších prvkov:

• zariadenie na výber elektrického prúdu z batérií;
• primárny konvertor;
• Ovládače pre solárne články;
• batérie s vlastným ovládačom, ktorý v prípade kritického nedostatku nabitia automaticky prepne systém na sieť rozvodne;
• DC konverzné zariadenie elektrický prúd do premennej.

Väčšina najlepšia možnosť vykurovací systém pri použití alternatívny zdroj energia - elektrický systém. Toto sa zahreje veľké izby inštaláciou vodivých podláh. A čo viac, elektrický systém umožňuje meniť flexibilitu teplotný režim v obytných priestoroch a tiež eliminuje potrebu inštalácie objemných radiátorov a potrubí pod oknami.

AT ideálne vykurovací elektrický systém využívajúci solárnu energiu musí byť dodatočne vybavený termostatom a automatickými regulátormi teploty vo všetkých miestnostiach.

Aplikácia slnečných kolektorov

Vykurovacie systémy na báze slnečných kolektorov umožňujú nielen vykurovať obytné budovy a chaty, ale aj celé hotelové komplexy a priemyselné objekty.

Takéto kolektory, ktorých princíp je založený na „ skleníkový efekt“ akumuluje slnečnú energiu na ďalšie využitie prakticky bez strát. To umožňuje množstvo možností:

• zabezpečiť obytné priestory s úplným vykurovaním;
• Inštalácia offline režim zásobovanie teplou vodou;
• realizovať ohrev vody v bazénoch a saunách.

Úlohou slnečného kolektora je premieňať energiu slnečného žiarenia vstupujúceho do uzavretého priestoru na termálna energia, ktorá sa hromadí a dlhodobo pretrváva. Konštrukcia kolektorov neumožňuje únik nahromadenej energie cez priehľadnú inštaláciu. Centrálne hydraulický systém ohrev využíva termosifónový efekt, vďaka ktorému zohriata kvapalina vytlačí chladnejšiu a núti ju presunúť sa na miesto ohrevu.

Existujú dve implementácie opísanej technológie:

• plochý kolektor;
• vákuové potrubie.

Najbežnejší je plochý solárny kolektor. Vďaka svojmu jednoduchému dizajnu sa úspešne používa na vykurovanie priestorov. obytné budovy a v domáce systémy ohrev vody. Zariadenie pozostáva z dosky absorbéra energie namontovanej v zasklenom paneli.

Druhý typ, vákuový rozdeľovač s priamym prenosom tepla, je nádrž na vodu s rúrkami nastavenými pod uhlom, cez ktoré ohriata voda stúpa, aby vytvorila miesto pre studenú kvapalinu. Takáto prirodzená konvekcia spôsobuje nepretržitú cirkuláciu pracovnej tekutiny v uzavretej slučke kolektora a distribúciu tepla vykurovací systém.

Ďalšia konfigurácia vákuového potrubia je uzavretá medené rúrkyšpeciálnou kvapalinou s nízkou teplotou varu. Pri zahrievaní sa táto kvapalina vyparuje a absorbuje teplo kovové rúrky. Pary zdvihnuté nahor kondenzujú pri prenose tepelnej energie do chladiacej kvapaliny - vody vo vykurovacom systéme alebo hlavnom prvku okruhu.

Pri realizácii vykurovania domu využitím slnečnej energie je potrebné pre dosiahnutie maximálneho efektu počítať s možnou rekonštrukciou strechy alebo stien budovy. Projekt musí brať do úvahy všetky faktory: od umiestnenia a zatemnenia konštrukcie až po geografické ukazovatele počasia oblasti.

V priemere za rok, v závislosti od klimatických podmienok a zemepisnej šírky, tok slnečného žiarenia na zemského povrchu sa pohybuje od 100 do 250 W/m 2 , pričom vrcholové hodnoty dosahuje napoludnie pri jasnej oblohe, takmer v akomkoľvek mieste (bez ohľadu na zemepisnú šírku), okolo 1 000 W/m 2 . V podmienkach stredný pruh V Rusku slnečné žiarenie „prináša“ na zemský povrch energiu zodpovedajúcu približne 100-150 kg štandardného paliva na m 2 za rok.

Matematické modelovanie najjednoduchšieho solárneho zariadenia na ohrev vody, realizované v ústave vysoké teploty Ruská akadémia vedy využívajúce modernu softvérové ​​nástroje a údaje typického meteorologického roka ukázali, že v skutočných klimatických podmienkach stredného Ruska je vhodné používať sezónne ploché solárne ohrievače vody, ktoré fungujú od marca do septembra. Pri inštalácii s pomerom plochy solárneho kolektora k objemu zásobníka 2 m 2 /100 l je pravdepodobnosť denného ohrevu vody v tomto období na teplotu aspoň 37 °C 50-90 %, na teplota najmenej 45 °C - 30- 70%, až do teploty najmenej 55 °C - 20-60%. Maximálne hodnoty pravdepodobnosti sa vzťahujú na letné mesiace.

„Tvoja Slnečný dom» vyvíja, dopĺňa a dodáva s pasívnym aj aktívnym obehom chladiacej kvapaliny. Popis týchto systémov nájdete v príslušných častiach našej webovej stránky. Objednávka a nákup sa vykonáva prostredníctvom.

Často sa kladie otázka, či je možné použiť solárne zariadenie vykurovacie zariadenia na vykurovanie v Rusku. O tom bol napísaný samostatný článok - „Solárna podpora vykurovania“

Pokračovať v čítaní

Klasifikácia a hlavné prvky solárnych systémov

systémov solárne vykurovanie nazývané systémy, ktoré využívajú slnečné žiarenie ako zdroj tepelnej energie. Ich charakteristický rozdiel od iných systémov nízkoteplotné vykurovanie je použitie špeciálneho prvku – solárneho prijímača určeného na zachytávanie slnečné žiarenie a premenou ju na tepelnú energiu.

Podľa spôsobu využitia slnečného žiarenia sa solárne nízkoteplotné vykurovacie systémy delia na pasívne a aktívne.

Solárne vykurovacie systémy sa nazývajú pasívne, pri ktorých samotná budova alebo jej jednotlivé oplotenia (budova kolektora, kolektorová stena, strecha kolektora a pod.) slúžia ako prvok, ktorý prijíma slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo (obr. 3.4)) .

Ryža. 3.4. Pasívny nízkoteplotný solárny systém „kolektorová stena“: 1 – slnečné lúče; 2 – priesvitná clona; 3 - vzduchová klapka; 4 - ohriaty vzduch; 5 - chladený vzduch z miestnosti; 6 - vlastné dlhovlnné tepelné žiarenie stenového poľa; 7 - povrch steny prijímajúci čierne lúče; 8 - žalúzie.

Solárne nízkoteplotné vykurovacie systémy sa nazývajú aktívne, v ktorých je solárny prijímač samostatné samostatné zariadenie, ktoré nesúvisí s budovou. Aktívne solárne systémy možno ďalej rozdeliť:

- podľa účelu (systémy zásobovania teplou vodou, vykurovanie, kombinované systémy na účely zásobovania teplom a chladom);

- podľa typu použitej chladiacej kvapaliny (kvapalina - voda, nemrznúca zmes a vzduch);

- podľa trvania práce (celoročné, sezónne);

- zapnuté technické riešenie schémy (jedno-, dvoj-, viacslučkové).

Vzduch je široko používaná chladiaca kvapalina, ktorá nezamŕza v celom rozsahu prevádzkových parametrov. Pri použití ako nosič tepla je možné kombinovať vykurovacie systémy s ventilačným systémom. Vzduch je však chladivo s nízkou tepelnou kapacitou, čo vedie k zvýšeniu spotreby kovu na inštaláciu systémov ohrev vzduchu v porovnaní s vodnými systémami.

Voda je tepelne náročné a široko dostupné chladivo. Pri teplotách pod 0°C ho však treba pridať nemrznúce kvapaliny. Okrem toho je potrebné vziať do úvahy, že voda nasýtená kyslíkom spôsobuje koróziu potrubí a zariadení. Ale spotreba kovu vo vodných solárnych systémoch je oveľa nižšia, čo do značnej miery prispieva k ich širšiemu využitiu.

Sezónne teplovodné solárne systémy sú zvyčajne jednookruhové a fungujú v letných a prechodných mesiacoch, v obdobiach s kladnou vonkajšou teplotou. V závislosti od účelu obsluhovaného objektu a prevádzkových podmienok môžu mať dodatočný zdroj tepla alebo sa bez neho zaobísť.

Solárne systémy na vykurovanie budov sú zvyčajne dvojokruhové alebo najčastejšie viacokruhové a pre rôzne okruhy je možné použiť rôzne nosiče tepla (napríklad v solárnom okruhu - vodné roztoky nemrznúce kvapaliny, v medziokruhoch - voda a v spotrebiteľskom okruhu - vzduch).

Kombinované celoročné solárne systémy pre účely zásobovania budov teplom a chladom sú viacokruhové a obsahujú doplnkový zdroj tepla v podobe klasického generátora tepla na organické palivo alebo tepelného transformátora.

schému zapojenia solárny vykurovací systém je znázornený na obrázku 3.5. Zahŕňa tri cirkulačné okruhy:

- prvý okruh pozostávajúci zo solárnych kolektorov 1, obehového čerpadla 8 a kvapalinového výmenníka tepla 3;

- druhý okruh, pozostávajúci zo zásobníka 2, obehového čerpadla 8 a tepelného výmenníka 3;

- tretí okruh pozostávajúci zo zásobníka 2, obehového čerpadla 8, výmenníka tepla voda-vzduch (ohrievača) 5.

Ryža. 3.5. Schéma solárneho vykurovacieho systému: 1 - solárny kolektor; 2 - skladovacia nádrž; 3 - výmenník tepla; 4 - budova; 5 - ohrievač; 6 - preštudovanie vykurovacieho systému; 7 - záložný systém zásobovania teplou vodou; osem - obehové čerpadlo; 9 - ventilátor.

Solárny vykurovací systém funguje nasledovne. Chladivo (nemrznúca zmes) okruhu prijímajúceho teplo, ktoré sa ohrieva v solárnych kolektoroch 1, vstupuje do výmenníka 3 tepla, kde sa teplo nemrznúcej zmesi prenáša do vody cirkulujúcej v prstencovom priestore výmenníka 3 tepla pôsobením čerpadla 8 sekundárneho okruhu. Ohriata voda vstupuje do zásobníka 2. Zo zásobníka je voda odoberaná čerpadlom teplej vody 8, privádzaná v prípade potreby na požadovanú teplotu v zdvojovači 7 a vstupuje do systému zásobovania teplou vodou objektu. Zásobník je napájaný z vodovodu.

Na vykurovanie je voda z akumulačnej nádrže 2 privádzaná čerpadlom tretieho okruhu 8 do ohrievača 5, cez ktorý je vzduch pomocou ventilátora 9 vedený a po zahriatí vstupuje do budovy 4. absencia slnečného žiarenia alebo nedostatok tepelnej energie generovanej solárnymi kolektormi, práca sa zapne 6.

Voľba a usporiadanie prvkov solárneho systému zásobovania teplom v každom prípade je určené klimatickými faktormi, účelom zariadenia, režimom spotreby tepla a ekonomickými ukazovateľmi.

Koncentračné solárne prijímače

Koncentračné solárne prijímače sú sférické alebo parabolické zrkadlá (obr. 3.6), vyrobené z lešteného kovu, v ohnisku ktorých je umiestnený prvok prijímajúci teplo (solárny kotol), cez ktorý cirkuluje chladivo. Ako nosič tepla sa používa voda alebo nemrznúce kvapaliny. Pri použití vody ako nosiča tepla v noci a v chladnom období je potrebné systém vyprázdniť, aby nedošlo k jeho zamrznutiu.

Poskytnúť vysoká účinnosť proces zachytávania a premeny slnečného žiarenia musí byť koncentračný slnečný prijímač neustále nasmerovaný striktne na Slnko. Na tento účel je solárny prijímač vybavený sledovacím systémom, vrátane snímača smeru slnka, jednotky elektronického prevodu signálu, elektromotora s prevodovkou na otáčanie konštrukcie solárneho prijímača v dvoch rovinách.

Výhodou systémov s koncentračnými solárnymi prijímačmi je schopnosť vytvárať teplo pri relatívne vysokej teplote (až 100 °C) a dokonca aj paru. Nevýhody zahŕňajú vysoké náklady na výstavbu; potreba neustáleho čistenia reflexných plôch od prachu; pracovať iba počas denného svetla, a preto sú potrebné veľké batérie; vysoká spotreba energie na pohon sledovacieho systému pre priebeh Slnka, úmerná vyrobenej energii. Tieto nedostatky prekážajú široké uplatnenie aktívne nízkoteplotné solárne vykurovacie systémy s koncentračnými solárnymi prijímačmi. AT nedávne časy najčastejšie pre solárne nízkoteplotné vykurovacie systémy sa používajú ploché slnečné kolektory.

Ploché slnečné kolektory

Plochý solárny kolektor - zariadenie s plochou konfiguráciou absorbujúceho panelu a plochou priehľadnou izoláciou na absorbovanie energie slnečného žiarenia a jej premenu na teplo.

Ploché solárne kolektory (obr. 3.7) pozostávajú zo skleneného alebo plastového krytu (jednoduchý, dvojitý, trojitý), tepelne pohlcujúceho panelu lakovaného na čierno na strane proti slnku, izolácie na zadnej strane a krytu (kov, plast, sklo). , drevené).

Ako panel prijímajúci teplo môžete použiť akýkoľvek kovový alebo plastový plech s kanálikmi pre chladiacu kvapalinu. Panely prijímajúce teplo sú vyrobené z hliníka alebo ocele dvoch typov: plechové a lisované panely (rúrka v plechu). Plastové panely kvôli krehkosti a rýchlemu starnutiu pri pôsobení slnečného žiarenia, ako aj kvôli nízkej tepelnej vodivosti, nie sú široko používané.

Ryža. 3.6 Koncentračné solárne prijímače: a - parabolický koncentrátor; b – parabolický žľabový koncentrátor; 1 - slnečné lúče; 2 - prvok prijímajúci teplo (slnečný kolektor); 3 - zrkadlo; 4 – mechanizmus pohonu sledovacieho systému; 5 - potrubia privádzajúce a odvádzajúce chladiacu kvapalinu.

Ryža. 3.7. Plochý solárny kolektor: 1 - slnečné lúče; 2 - zasklenie; 3 - telo; 4 - povrch prijímajúci teplo; 5 - tepelná izolácia; 6 - tmel; 7 - vlastné dlhovlnné žiarenie platne prijímajúcej teplo.

Pôsobením slnečného žiarenia sa teplo-prijímacie panely ohrievajú na teploty 70-80°C, ktoré prevyšujú teplotu okolia, čo vedie k zvýšeniu konvekčného prestupu tepla panelu v životné prostredie a svoje vlastné vyžarovanie do neba. Pre dosiahnutie vyšších teplôt chladiacej kvapaliny je povrch dosky pokrytý spektrálne selektívnymi vrstvami, ktoré aktívne pohlcujú krátkovlnné žiarenie zo slnka a redukujú vlastné tepelné žiarenie v dlhovlnnej časti spektra. Takéto štruktúry na báze „čierneho niklu“, „čierneho chrómu“, oxidu medi na hliníku, oxidu medi na medi a iných sú drahé (ich cena je často úmerná nákladom na samotný panel prijímajúci teplo). Ďalším spôsobom, ako zlepšiť výkon plochých kolektorov, je vytvoriť vákuum medzi panelom pohlcujúcim teplo a priehľadnou izoláciou na zníženie tepelných strát (slnečné kolektory štvrtej generácie).

Skúsenosti s prevádzkou solárnych zariadení založených na solárnych kolektoroch odhalili množstvo významných nedostatkov takýchto systémov. V prvom rade ide o vysoké náklady na zberateľov. Zvyšovanie efektívnosti ich práce v dôsledku selektívnych náterov, zvyšovanie priehľadnosti zasklenia, evakuácia, ako aj zariadenie chladiaceho systému sa ukázali ako ekonomicky nerentabilné. Významnou nevýhodou je potreba častého čistenia skla od prachu, čo prakticky vylučuje použitie kolektora v priemyselných priestoroch. Pri dlhodobej prevádzke slnečných kolektorov, najmä v zimné podmienky, dochádza k ich častému zlyhaniu v dôsledku nerovnomerného rozširovania osvetlených a zatemnených plôch skiel v dôsledku porušenia celistvosti zasklenia. Existuje tiež veľké percento porúch kolektora počas prepravy a inštalácie. Významnou nevýhodou systémov s kolektormi je aj nerovnomerné zaťaženie počas roka a dňa. Skúsenosti z prevádzky kolektorov v podmienkach Európy a európskej časti Ruska s vysokým podielom difúzneho žiarenia (až 50%) ukázali nemožnosť vytvorenia celoročného autonómny systém zásobovanie teplou vodou a vykurovanie. Všetky solárne systémy so solárnymi kolektormi v stredných zemepisných šírkach vyžadujú výstavbu veľkých zásobníkov a zahrnutie dodatočného zdroja energie do systému, čo znižuje ekonomický efekt z ich aplikácie. V tomto smere je najúčelnejšie ich použitie v priestoroch s vysokou priemernou intenzitou slnečného žiarenia (nie nižšou ako 300 W/m2).

Popis:

Mimoriadny význam pri projektovaní olympijských zariadení v Soči má využitie obnoviteľných zdrojov energie šetrných k životnému prostrediu a predovšetkým energie slnečného žiarenia. V tomto smere skúsenosti s vývojom a implementáciou pasívne solárne systémy zásobovanie teplom v bytových a verejné budovy v provincii Liaoning (Čína), pretože geografická poloha a klimatické podmienky tejto časti Číny sú porovnateľné s tými v Soči.

Skúsenosti z Čínskej ľudovej republiky

Zhao Jinling, kand. tech. Sci., Dalian Polytechnic University (PRC), stážista na Katedre priemyselných tepelných a energetických systémov,

A. Ya, Shelginsky, doktor tech. vedy, prof., vedecký. Vedúci, MPEI (TU), Moskva

Mimoriadny význam pri projektovaní olympijských zariadení v Soči má využitie obnoviteľných zdrojov energie šetrných k životnému prostrediu a predovšetkým energie slnečného žiarenia. V tejto súvislosti budú zaujímavé skúsenosti s vývojom a implementáciou pasívnych solárnych vykurovacích systémov v obytných a verejných budovách v provincii Liaoning (Čína), keďže geografická poloha a klimatické podmienky tejto časti Číny sú porovnateľné so Soči. .

Využitie obnoviteľných zdrojov energie (OZE) pre systémy zásobovania teplom je v súčasnosti pri kompetentnom prístupe relevantné a veľmi perspektívne táto záležitosť, keďže tradičné zdroje energie (ropa, plyn atď.) nie sú neobmedzené. V tejto súvislosti mnohé krajiny vrátane Číny prechádzajú na využívanie obnoviteľných zdrojov energie šetrných k životnému prostrediu, jedným z nich je teplo slnečného žiarenia.

možnosť efektívne využitie teplo slnečného žiarenia v Číne ľudová republika závisí od regiónu, keďže klimatické podmienky v rôzne časti krajiny sú veľmi odlišné: od mierneho kontinentálneho (západ a sever) s horúcimi letami a drsnými zimami, subtropického v centrálnych oblastiach krajiny až po tropický monzún na južnom pobreží a ostrovoch, je určený geografickou polohou územia, kde sa objekt nachádza sa nachádza (tabuľka).

V provincii Liaoning je intenzita slnečného žiarenia od 5 000 do 5 850 MJ/m2 za rok (v Soči - cca 5 000 MJ/m2 za rok), čo umožňuje aktívne využívanie vykurovacích a chladiacich systémov pre budovy na základe využitia energie slnečného žiarenia. Takéto systémy, ktoré premieňajú teplo slnečného žiarenia a vonkajšieho vzduchu, môžeme rozdeliť na aktívne a pasívne.

Použitie pasívnych solárnych vykurovacích systémov (PSST). prirodzený obeh ohriaty vzduch (obr. 1), teda gravitačné sily.

V aktívnych solárnych vykurovacích systémoch (obr. 2) sa na zabezpečenie jeho chodu využívajú doplnkové zdroje energie (napríklad elektrina). Teplo slnečného žiarenia vstupuje do slnečných kolektorov, kde sa čiastočne akumuluje a odovzdáva medzinosiču tepla, ktorý je dopravovaný čerpadlami a rozvádzaný po priestoroch.

Možné sú systémy s nulovou spotrebou tepla a chladu, kde sú zodpovedajúce parametre vnútorného vzduchu zabezpečené bez dodatočných nákladov na energiu vďaka:

• potrebná tepelná izolácia;
• výber konštrukčné materiály budovy s vhodnými vlastnosťami akumulácie tepla a chladu;
• použitie v systéme prídavných akumulátorov tepla a chladu s príslušnými charakteristikami.

Na obr. Obrázok 3 znázorňuje vylepšenú schému fungovania systému pasívneho zásobovania teplom budovy s prvkami (záclony, ventily), ktoré umožňujú presnejšie regulovať teplotu vnútorného vzduchu. Na južnej strane budovy je inštalovaná takzvaná Trombeho stena, ktorá pozostáva z masívnej steny (betónovej, tehlovej alebo kamennej) a sklenenej priečky osadenej v malej vzdialenosti od steny s vonku. Vonkajší povrch masívnej steny je maľovaný tmavá farba. Cez sklenenú priečku sa ohrieva masívna stena a vzduch medzi sklenenou priečkou a masívnou stenou. Vyhrievaná masívna stena odovzdáva naakumulované teplo do miestnosti sálaním a konvekčným prenosom tepla. Tento dizajn teda kombinuje funkcie kolektora a tepelného akumulátora.

Vzduch v medzivrstve medzi sklenenou priečkou a stenou sa používa ako chladivo na dodávanie tepla do miestnosti počas chladného obdobia a slnečného dňa. Záclony slúžia na zabránenie únikom tepla do okolia v chladnom nočnom období a nadmerným tepelným ziskom počas slnečných dní v teplom období, ktoré výrazne znižujú prestup tepla medzi masívnou stenou a vonkajším prostredím.

Závesy sú vyrobené z netkané textílie so strieborným povrchom. Na zabezpečenie potrebnej cirkulácie vzduchu slúžia vzduchové ventily, ktoré sú umiestnené v hornej a spodnej časti masívnej steny. Automatické ovládanie obsluha vzduchových ventilov umožňuje udržiavať potrebné prítoky alebo odvody tepla v obsluhovanej miestnosti.

Pasívny solárny vykurovací systém funguje nasledovne:

1. Počas chladného obdobia (ohrievanie):

• slnečný deň - záves je zdvihnutý, ventily sú otvorené (obr. 3a). To vedie k ohrevu masívnej steny cez sklenenú priečku a ohrevu vzduchu v medzivrstve medzi nimi sklenená priečka a stenou. Teplo vstupuje do miestnosti z vyhrievanej steny a vzduch ohriaty vo vrstve, cirkuluje cez vrstvu a miestnosť pod vplyvom gravitačných síl spôsobených rozdielom hustôt vzduchu pri rôznych teplotách (prirodzená cirkulácia);
• noc, večer alebo zamračený deň - záves je spustený, ventily sú zatvorené (obr. 3b). Počas toho klesá teplo vonkajšie prostredie sú výrazne znížené. Teplota v miestnosti je udržiavaná príjmom tepla z masívnej steny, ktorá toto teplo akumulovala zo slnečného žiarenia;

2. V teplom období (chladenie):

• slnečný deň - záves je spustený, spodné ventily sú otvorené, horné zatvorené (obr. 3c). Záves chráni vyhrievanie masívnej steny pred slnečným žiarením. vonkajší vzduch vstupuje do miestnosti zo zatienenej strany domu a vystupuje cez vrstvu medzi sklenenou priečkou a stenou do prostredia;
• noc, večer alebo zamračený deň - záves je hore, spodné ventily sú otvorené, horné zatvorené (obr. 3d). Vonkajší vzduch vstupuje do miestnosti z opačná strana doma a vystupuje do prostredia cez vrstvu medzi sklenenou priečkou a masívnou stenou. K ochladzovaniu steny dochádza v dôsledku konvekčnej výmeny tepla so vzduchom prechádzajúcim cez medzivrstvu a v dôsledku odvádzania tepla sálaním do okolia. Ochladzovaná stena cez deň udržuje požadovanú teplotu v miestnosti.

Na výpočet pasívnych solárnych vykurovacích systémov budov boli vyvinuté matematické modely nestacionárneho prenosu tepla pri prirodzenej konvekcii, aby sa priestorom zabezpečili potrebné teplotné podmienky v závislosti od termofyzikálnych vlastností obvodových plášťov budov, denných zmien slnečného žiarenia a teploty vonkajšieho vzduchu. .

Na určenie spoľahlivosti a spresnenia výsledkov získaných v Dalian polytechnická univerzita navrhnuté, vyrobené a preskúmané experimentálny model obytný dom v Daliane s pasívnymi solárnymi vykurovacími systémami. Trombeho stena je umiestnená len na južnej fasáde, s automat vzduchové ventily a závesy (obr. 3, foto).

Počas experimentu sme použili:

• malá meteorologická stanica;
• prístroje na meranie intenzity slnečného žiarenia;
• anemograf RHAT-301 na určenie rýchlosti vzduchu v miestnosti;
• teplomer TR72-S a termočlánky na meranie izbovej teploty.

Experimentálne štúdie boli realizované v teplých, prechodných a studených obdobiach roka za rôznych meteorologických podmienok.

Algoritmus riešenia problému je znázornený na obr. 4.

Výsledky experimentu potvrdili spoľahlivosť získaných vypočítaných vzťahov a umožnili korigovať jednotlivé závislosti s prihliadnutím na konkrétne okrajové podmienky.

V súčasnosti je v provincii Liaoning veľa obytných budov a škôl, ktoré využívajú pasívne solárne vykurovacie systémy.

Analýza pasívnych solárnych vykurovacích systémov ukazuje, že sú v určitých klimatických oblastiach celkom sľubné v porovnaní s inými systémami z nasledujúcich dôvodov:

• lacnosť;
• jednoduchosť údržby;
• spoľahlivosť.

Medzi nevýhody pasívnych solárnych vykurovacích systémov patrí skutočnosť, že parametre vnútorného vzduchu sa môžu líšiť od požadovaných (vypočítaných) pri zmene vonkajšej teploty mimo limitov braných vo výpočtoch.

Na dosiahnutie dobrého efektu úspory energie v systémoch zásobovania teplom a chladom budov s presnejším udržiavaním teplotných pomerov v stanovených medziach je vhodné kombinovať pasívne a aktívne solárne systémy zásobovania teplom a chladom.

V tomto smere ďalšie teoretické štúdie a experimentálne práce na fyzické modely berúc do úvahy skôr získané výsledky.

Literatúra

1. Zhao Jinling, Chen Bin, Liu Jingjun, Wang Yongxun Dynamická simulácia tepelného výkonu vylepšeného pasívneho solárneho domu s trombovou stenou ISES Solar word Congress, 2007, Peking Čína, zväzok 1-V: 2234–2237.

2. Zhao Jinling, Chen Bin, Chen Cuiying, Sun Yuanyuan Štúdia o dynamickej tepelnej odozve pasívnych solárnych vykurovacích systémov. Journal of Harbin Institute of Technology (nová séria). 2007 Vol. 14:352–355.