СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Почти половина всей производимой энергии используется для обогрева воздуха (например, в Швейцарии около 46%). Солнце светит и зимой, но это рассеянное и прямое излучение обычно недооценивается.

Декабрьским днем недалеко от Цюриха физик А. Фишер генерировал пар; это было, когда солнце находилось в своей самой низкой точке, а температура воздуха была 3° С. Днем позже солнечный коллектор площадью 0,7 м2 нагрел 30 л холодной воды из садового водопровода до +60° С.

Солнечная энергия зимой может легко использоваться для обогрева воздуха. Весной и осенью, когда часто бывает солнечно, но холодно, солнечный обогрев помещений позволит не включать нефтяное отопление. Это дает возможность сэкономить часть энергии для работы всей системы. Для домов, которыми редко пользуются, или для сезонного жилища (дачи, бунгало, кемпинги), обогрев на солнечной энергии особенно полезен зимой, что исключает чрезмерное охлаждение стен, предотвращая разрушение от конденсации влаги и плесени. Таким образом, ежегодные эксплуатационные расходы в основном снижаются. Чтобы согреть дом зимой, не требуется большой поверхности коллектора, но та же установка снабжает дом горячей водой летом, когда дачи и кемпинги в основном и используются.

Хотя греческий писатель Ксенофонт описал около 2400 лет назад возможное использование солнечной энергии, первые дома, в которых пытались использовать солнечную энергию, были построены только между 1930 и 1945 г. Но первые попытки потерпели неудачу из-за низких теплоизоляционных качеств этих домов: в них было слишком много окон. Эксплуатация «солнечного дома» MJT 1 (рис. 23), построенного в 1939 г., дала интересные результаты (Массачусетский технологический институт, X. С. Хоттел, Б. Б. Воертс). Это экспериментальное здание площадью примерно 46 м2 с солнечными коллекторами площадью 37 м2, установленными на солнечной стороне крыши под углом 30°. Коллекторы работают на воде, поглощающие поверхности и трубы из меди, остекление тройное, аккумуляторы - на 62 тыс. л воды, которая к концу лета нагревалась до 75° С. Горячая вода нагревала воздух в помещении. Этот дом определил первые проблемы, связанные с использованием солнечного обогревания, например: течь водяных баков, поломка коллекторов при термальном расширении, недостаточное утепление и дороговизна секций накопительных аккумуляторов. На рис. 24, 29, 30 показаны системы других отопительных систем на воде.

В этот период уже были обоснованы основные составные части солнечной отопительной установки: солнечный коллектор (водяного или воздушного типа, концентрирующий или нет); теплоноситель для аккумулятора (вода, камень, бетон или химические материалы, сохраняющие тепло); теплоноситель для отопления помещений (вода, воздух или химикалии); нагревательные приборы (радиаторы, трубы, проложенные под полом, и т. п.). В зависимости от требований они могут комбинироваться в различных вариантах. Детально эти компоненты анализируются в гл. 6.

Поиски технически и экономически удовлетворительных решений привели к появлению сотен патентов в разных частях света, многие из них были осуществлены и испробованы. Некоторые из наиболее известных описаны ниже.