Воздушный солнечный обогрев

Традиционные системы обогрева на угле, жидком топливе трудоемки, неудобны и более всего загрязняют отходами природную среду. Чтобы этого избежать, надо использовать систему обогрева, которая не требует много топлива, а в доме при этом тепло и уютно. Это можно сделать за счет накопления летней энергии, ее сохранения и последующего использования зимой.

При этом система теплообеспечения должна быть дешевой, простой при изготовлении и надежной в эксплуатации.

В качестве основного источника энергии для обогрева экодома надо использовать солнце и незначительное количество растительного топлива (солома, дерево, биогаз) для приготовления пищи и в критических ситуациях. В определенных местах, где есть возможность, целесообразно использовать энергию ветра и воды. Кроме того, в некоторых местах можно использовать геотермальные источники. Единственный источник энергии, который есть везде – это солнце.

Сегодня еще невозможно в больших масштабах отказаться от угля, нефти и газа. Поэтому, как промежуточный вариант, для отопления экодома будут использоваться невозобновляемые энергоносители , но их расход в экодоме в несколько раз меньше, чем в обычном доме.

Таким образом, основными теплогенераторами для экодома являются воздушные и водяные солнечные коллекторы и эффективные печи медленного горения с каталитическим дожигом горючих газов.

Так как экодом – это относительно небольшое здание, распределять тепло по экодому можно с помощью естественной конвекции и лучистого обогрева.

В процессе жизнедеятельности человек готовит пищу, сам выделяет тепло, использует бытовые приборы для освещения, слушает музыку, смотрит телевизор, работает на компьютере. На первый взгляд эти источники выглядят незначительными, но при такой теплоэффективности, которой обладает экодом, они все вместе могут играть существенную роль в его обогреве.

6.1. Система воздушного солнечного обогрева

Если построить теплый экодом, как описано в предыдущей главе, то прямое использование солнечной энергии с середины февраля по май и с сентября по октябрь, обеспечит экодом теплом.

В этот период отапливать экодом проще всего при помощи воздушных солнечных коллекторов. Типичная система воздушного солнечного обогрева представлена на Рис. 6.1. Система состоит из воздушного солнечного коллектора, воздуховодов, вентилятора. Если температура в помещениях недостаточна, то горячий воздух из коллектора попадает в комнату. Более холодный воздух из комнаты подается в воздушный коллектор и подогревается в нем. Если в помещениях тепло, то горячий воздух поступает в тепловой аккумулятор. Воздух начинает циркулировать, когда работает вентилятор, который приводится в действие солнечной батареей. Такая система удобна тем, что вентилятор работает только тогда, когда солнечная батарея вырабатывает электричество и именно в это же время солнечный коллектор нагревает воздух. Весной осенью система работает на нагрев помещения и на накопление тепла в суточном аккумуляторе. Летом эта энергия накапливается в сезонном аккумуляторе.

Воздушный солнечный коллектор – главный элемент системы воздушного солнечного обогрева. Его конструкция очень проста (рисунок справа). Теплоизолированная снизу зачерненная поверхность является дном плоского ящика. Сверху этот ящик закрыт стеклом или другим прозрачным материалом (в настоящее время часто применяются двухслойные пластиковые покрытия). Видимый свет поглощается зачерненной поверхностью, нагревает ее, а она, в свою очередь, нагревает воздух в коллекторе. Нагретый воздух подается в помещение.
Площадь воздушных коллекторов, необходимая для нагрева помещений в экодоме, определяется теплотехническими параметрами дома.

Преимущества воздушных солнечных коллекторов:
• воздушные системы выглядят привлекательнее жидкостных, так как требуют меньше трубопроводов и деталей и поэтому менее дороги;
• в воздушных солнечных коллекторах отсутствует опасность протечек и замерзания теплоносителя;
• изготовление воздушных солнечных коллекторов и связанных с ними узлов и систем сравнительно просто;
• сравнительная простота воздушных систем притягательна для людей, желающих построить свою собственную систему.

Замечание. Воздушные коллекторы не обладают высоким коэффициентом полезного действия, но они просты и дешевы в изготовлении и в эксплуатации. Производство воздушных солнечных коллекторов не сложное. Для создания долговечных и устойчивых к погодным воздействиям в условиях сурового климата конструкций целесообразно использовать в качестве теплоизолятора пеностекло.

Теплоемкость гранита 0,7 кДж/кг град С.

При градиенте температуры 50 градусов (от 40 до 90 градусов например) в одном килограмме гранита хранится 35 кДж, что примерно равно 0,01 кВт час. Если исходить из мощности 10 кВт/час, на сутки нужно 240 кВт, для чего нужно 24 000 кг гранита. Суточный теплоаккумулятор таким образом – 24 т. (примерно два КАМАЗа). Пропорционально на неделю или месяц можно прибросить.

См. также – Солнечный коллектор своими руками