Системы прямого улавливания солнечной энергии

В пассивных гелиосистемах этого типа (см. рис. 32, а) улавливается солнечное излучение, поступающее внутрь здания через остекленные поверхности окон в южной стене. Для наилучшего использования солнечной энергии окна южной ориентации должны иметь определенную площадь. Оптимальная величина удельной площади всех южных окон аок, отнесенная к 1 м2 жилой площади дома, зависит от средней температуры наружного воздуха в зимний период (точнее, в декабре и январе) Тв и от степени теплоизолированности дома:

Температура наружного воздуха зимой Тв, °С

-10

-7

-4

-1

2

5

7

Удельная площадь южных окон аок, м22

в стандартном жилом доме

0,44

0,4

0,35

0,3

0,26

0,2

0,17

в доме с улучшенной тепло-изоляцией

0,32

0,28

0,25

0,2

0,16

0,14

0,12

В некоторых зданиях предусмотрено остекление части крыши или южной стены чердака, сообщающейся с отапливаемыми помещениями.

Пример 1. Рассчитать площадь остекленной поверхности южного фасада дома площадью 100 м2, необходимую для обеспечения 50 % тепловой нагрузки отопления. Дом оснащен пассивной системой прямого улавливания солнечной энергии, находится в Крыму, и его южный фасад не затеняется.

Для данного местоположения дома при относительной площади остекления, приходящейся на 1 м2 жилой площади дома, равной 0,18 м22, обеспечивается снижение теплопотребления на 18 % (без применения теплоизоляции окон в ночное время) и на 44 % (с применением тепловой изоляции), а при аок = 0,36 м22 - соответственно на 24 и 68%. Построив график линейной зависимости между аок и снижением теплопотребления (%), можно найти такое значение аок, которое соответствует заданному значению (50 %) снижения теплопотребления. Получаем аок = 0,225 м22 в случае использования тепловой изоляции в ночное время. Требуемая площадь остекления равна Аок = аокАпол = 0,225∙100 = 22,5 м2.

Количество солнечной энергии, пропущенной через окно внутрь помещения за определенный промежуток времени (час, день), определяется количеством солнечной энергии, поступающей на вертикальную поверхность в данной местности с учетом ориентации и возможного затенения окна, а также его пропускательной способностью.