КОНСТРУКЦИЯ СТЕНЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК ТОЛЬКО В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ (ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛОГ ДИОДА)

В электрической цепи элемент схемы, который обеспечивает протекание тока в одном направлении, называется диодом; он является неотъемлемым элементом в устройствах компьютеров и электронных приборов.

По всей вероятности, в конструкции стены можно использовать этот принцип и назвать такое устройство термическим диодом. В самом деле, если бы удалось найти инженерное решение конструкции стены, которая только поглощала бы поступающее излучение и сама не излучала тепло, то это решение стало бы равносильно технической революции.

Для стены обычной конструкции количество передаваемого через нее тепла выражается произведением трех величин: эффективного (или приведенного) коэффициента теплопередачи К, разности внутренней и наружной температур Δt и площади поверхности А.

Коэффициенты передачи тепла через стену К в зимний период, когда тепло от внутренней поверхности переходит к наружной, и в летний, когда тепло передается от наружной поверхности к внутренней, практически одинаковы. Если бы была одинаковой разность температур, то летом и зимой через стену передавалось бы одинаковое количество тепла. В данном случае, как и при протекании электрического тока, можно было бы добиться эффекта "выпрямления", или передачи тепла только в одном направлении. Однако для того, чтобы получить эффект преимущественного направления потока через стену в одну сторону, необходимо применять специальные устройства. На рис. 4.32 показаны наиболее известные способы решения этой задачи - использование термосифона и тепловой трубы. Кроме того, в конструкциях помимо этих способов, изображенных на рисунке, добавляется действие так называемого парникового эффекта, поскольку остекление помещения или коллектора выборочно сортирует солнечные и тепловые лучи: коротковолновое излучение пропускает, длинноволновое - задерживает. Ту же цель преследует усиление тепловой изоляции в темное время суток (ставни, жалюзи). Все эти способы направлены на создание эффекта преимущественного направления потоков тепла.

Системы использования солнечной энергии с применением термосифона аналогичны по принципу действия водонагревателям с естественной циркуляцией воды. Однако, поскольку в термосифонной системе коллекторная и аккумуляторная части находятся на одной высоте, необходимо предотвратить возможность опрокидывания циркуляции в ночные часы. Для этой цели необходим обратный клапан. Таким образом, в дневные часы требуется обеспечить циркуляцию воды, а в ночные - только нужное направление воздуха, поэтому возникают трудности в отлаживании системы, иначе невозможно гарантировать ее безопасность.