Солнечная тепловая энергия. Пассивное солнечное нагревание
Раньше было:
Сила, энергия и мощность.
Возобновляемая энергия. Введение
Эффективность и побочные эффекты использования ископаемых топлив
Солнечная тепловая энергия
1. Введение
2. Солнечный водонагреватель на крыше
3. Природа и пригодность солнечного излучения
4. Солнечная радиация и времена года
5. Удивительные свойства стекла
6. Использование низкотемпературного оборудования на солнечной энергии - 1, 2
7. Активное солнечное нагревание
8. Солнечная тепловая энергия. Пассивное солнечное нагревание
Общие методы пассивного солнечного нагрева
Есть некоторые основные общие правила для оптимизации использования пассивного солнечного нагрева в зданиях.
1. Их нужно хорошо изолировать, чтобы снизить потери тепла.
2. Они должны иметь гибкую, эффективную теплосеть.
3. Они должны быть спроектированы фасадом на юг (в некоторых случаях лучше на юго-восток или на юго-запад). Застекление должно быть выполнено на южной стороне, где располагают главные гостиные, а мало используемые комнаты, например, ванные комнаты, располагаются окнами на север.
4. Они должны избегать затемнения другими зданиями для того, чтобы максимально извлечь выгоду от света зимнего солнца.
5. Они должны быть достаточно тепло стойкими, чтобы избегать перегревания летом.
Эти правила использовались при проектировании некоторых малоэнергоемких, с пассивным солнечным нагревом, домов в имении Пенниленд (Pennylаnd) в Милтон Кейнс (Milton Keynes) в центральной Англии в конце 1970-х. Каждый шаг проекта тщательно анализировали, оценка эффективности велась по компьютерной модели:
Шаги проектирования жилья с малыми затратами энергии.
Перевод надписей:
«Стандартный» дом.
Изоляция.
Ориентация окон на юг позволяет избежать высокого затемнения.
Уменьшение остекления.
Увеличение остекления.
В результате была выбрана средняя форма дома между постройкой школы в Вэллеси и домом Вэйтс. Было выбрано среднее значение остекления (см. два фото ниже). Заключительное строительство этих домов тщательно контролировалось. В результате было установлено, что выше перечисленные условия (1-5) для выбора проекта строительства домов позволяет снизить потребление газа в 2 раза для низко-температурного нагрева по сравнению с предыдущим проектами. Дополнительные издержки составляют 2,5% от полной стоимости строительства, и время окупаемости равно четырем годам.
Фасад здания в Pennylаnd с использованием пассивного солнечного нагрева обращен на юг.
Главные гостиные имеют большие окна.
Задняя часть здания в Pennylаnd с использованием пассивного солнечного нагрева.
Северная сторона имеет более маленькие окна.
План дома в Pennylаnd с пассивным солнечным нагревом.
Главные гостиные расположены окнами на юг.
Здесь мы возвращаемся к разнице между «широким» и «узким» пониманием пассивного солнечного нагрева. В широком смысле - это вся сохраняющаяся энергия нашего окружения, вкладываемая в эти дома, с учетом пунктов 1-5. В узком смысле - это только те пункты, которые непосредственно связаны с солнечной энергией (3-5).
В этом проекте изоляция и эффективное нагревание сохранили бóльшую часть энергии, но приблизительно 500 кВт*час за год полезной космической тепловой энергии поступает от источников 3-5 (Эверетт и др., 1986).
Если пойти другим путем, эти 500 кВт*час можно рассматривать как разницу в энергопотреблении между солнечным и несолнечным домами при одинаковых стандартах изоляции. Мы можем назвать эту разницу предельной пассивной солнечной выгодой. Как мы увидели на рис. 2.28 и 2.29, даже несолнечные дома имеют некоторые "солнечные выгоды/плюсы от солнечного нагревания". Что мы делаем, чтобы максимизировать их?
Трудно вычислить дополнительные расходы на получение предельных пассивных "солнечных выгод". В конце концов, пассивный солнечный «нагреватель» - составляющая часть здания. Некоторые расчеты относительно строящихся домов показывают, что небольшие солнечные выгоды могут быть получены при минимальных дополнительных расходах.
По существу, в его узком смысле, пассивное солнечное нагревание в значительной степени бесплатно, является закономерным результатом общей практики современного строительства. В более «широком» при строительстве обычного несолнечного дома для сохранения тепла придется балансировать между высокой стоимостью и необходимость теплосбережения. Некоторые такие меры - это остекление и нагревательные панели, хотя многие строители такого не делают.
Баланс между сохранением изоляции и пассивными солнечными выгодами также чрезвычайно зависим от местного климата. На практике самые честолюбивые пассивные солнечные здания есть.
В следующий раз обсудим зимние сады, теплицы и атриумы.
.