ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПАСИВНИ СЛЪНЧЕВИ ОТОПЛИТЕЛНИ СИСТЕМИ
При разработването на техническо задание и идеен проект на пасивна слънчева отоплителна система се вземат предвид най-общите ограничения, наложени на системата от фактори като географското местоположение на сградата и нейното предназначение, големината на сградата, допустимата цена, наличните или необходими материали и др. След това се изработва работен проект и се вземат решения относно разположението, големината на помещенията, ориентацията на сградата, избора на материали и прецизиране на всички размери. В резултат на този втори етап на проектиране се получава много специфичен конструктивен дизайн на сградата. Понякога на този етап се разработват конкурентни опции, например, различаващи се в различни архитектурни и планови решения или използвани строителни материали, като се вземат предвид икономическите и топлотехническите фактори. Това е етапът на проектиране, където се вземат всички основни архитектурни и инженерни решения. След това се изготвят работни чертежи с всички необходими детайли - посочване на размери, материали, т.е. с всичко необходимо за изграждането на сграда с пасивна слънчева система.
Относителната площ на слънчевите повърхности в различни климатични зони може да бъде 10-100% от площта на отопляемите помещения. В същото време, поради използването на слънчева енергия, се осигурява определен дял / (от 10 до 80%) от топлинния товар на отоплението и съответно се намалява потреблението на топлина от източника на гориво. В случай на използване на подвижна топлоизолация, която покрива лъчистите повърхности през нощта, топлинните загуби на сградата са значителнинамалява и ефективността на слънчевата система се увеличава 1,5–2,5 пъти. При изчисляване на пасивни слънчеви системи е необходимо да се определи площта на полупрозрачните повърхности на външните заграждения на сградата, използвани за улавяне на слънчева енергия, и масата на елементите за съхранение на топлина на пода, стените и тавана. По правило тези елементи са направени от бетон, но контейнери, пълни с вода, могат да се използват и за съхранение на топлина. В същото време специфичната маса и обем на топлоакумулиращите елементи, отнасящи се до 1 m2 от площта на остъклените повърхности, ориентирани на юг, се определят в зависимост от дела / (%) на слънчевата енергия при покриване на отоплителния товар като така = C /; wak=C0b/. Стойностите на коефициентите се определят от вида на елемента за съхранение на топлина. И така, за контейнер с вода C - 3 kg / (% - m2) и C0c \u003d \u003d 0,003 m3 / (% - m2), за бетонна или каменна стена (под) - съответно 15 и 0,0075.
Трябва да се отбележи, че стойността на / практически съответства на процентното намаление на потреблението на топлина от конвенционален източник на гориво. Така например, ако се изисква да се намали консумацията на топлина на къща с 40%, което съответства на стойността / = 40%, необходимото специфично тегло и обем на водния топлоакумулатор ще бъдат съответно 120 kg/m2 и 0,12 m3/m2, а бетонната стена (под) 600 kg/m2 и 0,3 m3/m2. При / \u003d 104-80%, специфичният обем 1>ak, отнасящ се до 1 m2 от площта на слънцезахранващите повърхности на южната фасада, е равен на 0,03-0,24 за резервоари за вода и 0,08-0,6 m3 / m2 за бетонна стена (под).
Помислете за пример за оценка на масата на елементите за съхранение на топлина на къща с жилищна площ от 120 m2, при условие че се изисква да се намали потреблението на топлина поради слънчева енергия с 60% и че площта на полупрозрачните повърхности, които улавят слънчевата енергия, е 40 m2. СъхранениеТоплината се извършва в бетонния под. В съответствие с горните данни необходимият специфичен обем на топлозадържащия бетонов под ще бъде ilk = С0^=0,0075-60 = 0,45 m3/m2, а общо Vak=40-0,45=18 m3 бетон. Това означава, че подът трябва да е с дебелина 0,45 м. Необходимо условие за ефективното функциониране на една пасивна отоплителна система е рационалното разположение на топлоакумулиращия елемент, което осигурява излагането му на слънце поне 4 часа на ден. За да направите това, той трябва да бъде поставен директно близо до стъклопакета.
Как трябва да бъде ориентирана за отопление една пасивна соларна сграда? Най-добрата ориентация на сградата е южна, но се допуска отклонение на фасадата на сградата до 30 ° на изток или запад.
Системи за директно улавяне на слънчева енергия.
Температура на външния въздух през зимата ТВ, °С Специфична зона на южните прозорци
В стандартна жилищна сграда в къща с подобрена топлоизолация.
TOC o "1-5" h z _u —7—4—12 5 7
0,44 0,4 0,35 0,3 0,26 0,2 0,17
0,32 0,28 0,25 0,2 0,16 0,14 0,12
В някои сгради се предвижда остъкляване на част от покрива или южната стена на тавана, която комуникира с отопляемите помещения.
Пример 1. Изчислете площта на остъклената повърхност на южната фасада на къща с площ от 100 m2, необходима за осигуряване на 50% от отоплителния товар. Къщата е оборудвана с пасивна система за директно улавяне на слънчева енергия, намира се в Крим, а южната й фасада не е засенчена. За дадено местоположение на къщата, при относителна остъклена площ на 1 m2 от жилищната площ на къщата, равна на 0,18 m2/m2, потреблението на топлина се намалява с 18% (без използване на топлоизолация на прозорци през нощта) и с 44% (с използване на топлоизолацияизолация), а при wok = 0,36 m2/m2 - съответно с 24 и 68%. Чрез начертаване на линейна зависимост между aok и намаляването на потреблението на топлина (%), може да се намери стойността на a0k, която съответства на зададената стойност (50%) на намалението на потреблението на топлина. Получаваме aa "- = 0,225 m2 / m2 в случай на използване на топлоизолация през нощта. Необходимата площ на остъкляване е Aok - Ook ^ етаж " = 0,225-100 = 22,5 m2.
Количеството слънчева енергия, преминала през прозореца в помещението за определен период от време (час, денонощие) се определя от количеството слънчева енергия, постъпваща във вертикалната повърхност в дадена зона, като се вземат предвид ориентацията и възможното засенчване на прозореца, както и неговата пропускателна способност. В табл. P2 показва стойностите на дневните количества слънчева енергия E, пристигаща на хоризонтална повърхност, и Ep, преминала през прозорец във вертикална стена с различни ориентации в ясен ден за 21-ия ден от всеки месец на ширина 40-56 ° N.'L. В този случай стойността на Epr се отнася за 1 m2 площ на прозореца.
Като се вземе предвид преносът на топлина през прозореца, общото количество слънчева енергия (MJ / d), преминала през един ден, се определя по формулата
Fost = 1^pr ^zat K (^v ^n)1 ^ok>
Където £pr е количеството предадена слънчева енергия, MJ/m2 на ден; Keat * - коефициент на засенчване на прозореца (Таблица 6); К—коеф
Таблица 6. Коефициент на засенчване за стъкло с дебелина 3 мм