Солнечный дом, его особенности

При проектировании солнечных домов необходимо учитывать следующие принципы. В плане зданию следует придавать удлинённую форму с ориентацией широкого фасада на юг с допустимыми отклонениями на 30°, в пределах которых дневное поступление солнечной энергии на коллекторы, установленные на этом фасаде, является постоянным. Северный фасад следует проектировать по возможности более низким, а количество и площадь окон на нём — минимальными. Площадь коллектора следует определять, ориентируясь на минимум приведённых затрат, но для приблизительной оценки можно принять эту величину равной 40—50% от площади отапливаемых помещений. На рис. 77Б схематично показаны поперечные разрезы возможной реализации солнечных домов.

Предлагаемые планировочные решения значительно снижают теплопотери здания, так как через южную стену в местах установки коллекторов потери теплоты отсутствуют, а со стороны северного фасада жилые комнаты отделены от наружной стены неотапливаемыми подсобными помещениями или помещениями второстепенного назначения. На рис. 77Г показано применение верхнего остекления, совмещающего функции эффективного приёмника солнечной энергии, поступающей на поверхность противоположной теплоёмкой стены, и источника освещения, равномерно рассеиваемого по площади помещения за счёт отражения от наклонного потолка.

Аналогичное устройство может быть использовано для нагрева объёма утеплённого чердака. Поступление энергии на чердак саморегулируется с помощью горизонтального козырька. Температура чердачного объёма может иметь значение, близкое к значению температуры воздуха в помещениях, в результате чего теплопотери через наружные ограждения, разделяющие помещения и чердачный объём, могут быть значительно снижены, а в отдельные периоды сведены к нулю. Особенность данного варианта состоит в том, что солнечная энергия использована не для компенсации теплопотерь, а непосредственно на их снижение, а это экономически более целесообразно.

Автоматизация систем теплоснабжения здания позволяет сэкономить до 10—15% теплоты. Уровень автоматизации может быть различным. Из наиболее доступных вариантов рекомендуется применение электронного терморегулятора типа УТ-1 (производитель — Витебский завод «Эвистор»), термооткрывателя (производитель — Пермский ОМЗ), а также биметаллических датчиков-регуляторов. Регулятор УТ-1 может быть использован в режиме двухпозиционного регулирования температуры воздуха в помещении путём открывания-закрывания воздушных клапанов приточного воздуха в системах с естественной циркуляцией либо путём включения-выключения вентилятора (типа кухонного осевого) в системах с принудительной циркуляцией.

Регулятор-термооткрыватель является регулятором прямого действия и обеспечивает пропорциональное регулирование. Представляет собой цилиндр, заполненный маслом, которое при нагревании (при повышении температуры помещения) расширяется и выдвигает шток поршня. Шток механически связан с рычагом воздушного клапана, регулирующего расход поступающего в помещение воздуха. Биметаллические электроконтактные регуляторы используются в режиме двухпозиционного регулирования.

При проектировании солнечных домов проводят расчёты изменения теплопотерь помещений и теплопоступлений от гелиосистем в течение года, аэродинамические расчёты теплопроводов, а также расчёт экономической эффективности систем теплоснабжения. Выявляется оптимальный вариант проекта при одновременной увязке формы, ориентации, планировочных решений и технических систем таким образом, чтобы каждый элемент здания был многофункциональным. Например, наружная стена кроме несущих и теплозащитных функций может являться коллектором и аккумулятором. Это позволяет создавать, по сравнению с традиционными, более энергоэкономичные дома за ту же стоимость из традиционных материалов. Представленные выше технические решения, а также методики соответствующих расчётов разработаны, в основном, на кафедре отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Белорусской политехнической академии.