Масса теплоаккумулирующих элементов и их размещение в здании

Поступающая через светопрозрачные поверхности остекления солнечная радиация поглощается частью внутренних поверхностей отапливаемых помещений здания или отражается ими на другие внутренние поверхности. Энергия, поглощенная поверхностью, передается внутрь материала путем теплопроводности. Увеличение температуры теплоаккумулирующих элементов, вызываемое поглощением солнечной энергии, может быть приближенно определено по формуле Δt = Qпогл/(VC'), где Qпогл - количество поглощенной энергии, Дж; V - объем теплоаккумулирующего элемента, м3; С' - удельная объемная теплоемкость материала, Дж/(м3∙°С).

Поглощательная способность поверхности зависит от материала, из которого она сделана, и ее цвета. При падении солнечных лучей по нормали к поверхности поглощательная способность α различных материалов имеет следующие значения: для бетона - 0,6, красного кирпича - 0,68, гранита - 0,55, песчаника - 0,54, черепицы - 0,69, древесины (сосны) - 0,6. Поглощательная способность α зависит также от цвета поверхности: для белого - 0,18, желтого - 0,33, темно-красного - 0,57, коричневого - 0,79, серого - 0,75, черного (матового) - 0,96, светло-зеленого - 0,5, темно-зеленого - 0,88.

Эффективность пассивных гелиосистем отопления зданий существенно зависит от массы теплоаккумулирующих элементов и их размещения в здании. Увеличение суммарной теплоемкости солнцеулавливающих теплоаккумулирующих элементов, отнесенной к 1 м2 площади остекленных поверхностей здания, повышает эффективность пассивной гелиосистемы прямого улавливания солнечной энергии до определенного предела. При С=175÷225 Вт∙ч/(м2∙°С) график зависимости эффективности системы от общей теплоемкости стремится к горизонтальной линии, т. е. достигается максимальная эффективность. Поэтому минимальная масса теплоаккумулирующих элементов соответствует значению суммарной теплоемкости С, отнесенной к 1 м2 площади остекленных поверхностей, пропускающих солнечную энергию внутрь здания, равному 175 Вт∙ч/(м2∙°С). При больших значениях массы теплоаккумулирующих элементов вся или почти вся уловленная солнечная энергия полезно используется, поглощаясь теплоаккумулирующими элементами, и не происходит перегрева здания, а суточные изменения температуры воздуха внутри помещений будут небольшими. Верхний предел массы всех теплоаккумулирующих элементов определяется технико-экономическим расчетом.