Солнечный дом

5

Солнечное отопление дома

Все чаще человечество задумывается об альтернативных решениях энергетической проблемы, когда звучат прогнозы об исчерпании невозобновляемых энергетических ресурсов. За год Земля получает столько солнечной энергии, что ее 8 процентов эквивалентны всем мировым топливным ресурсам. Перспективы роста развития «солнечной» энергетики не знает границ. Причина же медленного развития использования солнечной энергии проста: современные технологии пока позволяют собирать ее только с большой площади, количество собранной энергии зависит от времени суток, климатических условий, сезона года. Солнечная энергетика еще в самом начале своего развития, ей принадлежит всего 1 процент от используемых возобновляемых источников. Но специалисты уже сейчас предсказывают, что к середине нашего века солнечная энергетика займет ведущее место в производстве альтернативной энергии. Во многих странах «солнечное» домостроение стало основным аспектом государственной политики. В малоэтажном строительстве все большее распространение получают «солнечные» технологии. Концепция «солнечный дом» заключается в максимальном использовании солнечной энергии и сохранении ее с минимальными потерями. Реализация проектов строительства солнечных домов успешно ведется не только в жарких странах и с умеренным климатом, но и в Швеции, Финляндии, Канаде.

Пассивная система

В настоящее время используют два основных способа преобразования солнечной энергии: фототермический (солнечная энергия накапливается в специальных теплоносителях) и фотоэлектрический (прямое преобразование солнечной энергии в электрический ток с помощью солнечных батарей). Существуют активная и пассивная системы энергосбережения солнечного дома. Активная система заключается в использовании тепловых солнечных коллекторов и\или солнечных батарей, компьютерного и инженерного оборудования для управления световым и тепловым режимами в доме. Пассивная система это — использование архитектурно-строительных инноваций на стадии проектирования и строительства дома (например «пассивный» дом), выбор оптимальной формы здания, эффективная теплоизоляция ограждающих конструкции (стен, крыши, фундамента), организация подземного воздушного теплообменника и современной системы вентиляции дома. Да традиционно построенный дом на 7–12 процентов дешевле «солнечного», но «солнечная» архитектура — это инвестиции в будущее. Владелец солнечного дома не платит за отопление и горячую воду, а современная система вентиляции обеспечивает чистый здоровый воздух в помещениях. Такой дом окупает дополнительные расходы в течении 5–7 лет. Широкий спектр новейших технологических решений заложен в архитектуру солнечного экономного дома. Даже не используя солнечных батарей и коллекторов, благодаря грамотному проектированию здания к сторонам солнечного света позволяет экономить на отоплении до 40 процентов обычных затрат. Часто применяют так называемую интегральную систему энергосбережения солнечного дома за счет комбинирования элементов активной и пассивной систем. В настоящее время солнечными домами называют все здания, использующие солнечную энергию в том или ином виде. Варианты проектирования солнечных домов зависят от климатических зон: в холодном климате в основном строят компактные теплоизолированные дома с ассиметричными двускатными крышами, в зоне умеренного климата заслуживают внимания объемные постройки вокруг открытого двора, в жарком климате распространенно строительство павильонных домов в сочетании легких и массивных конструкций. Климатическая дифференциация важна при проектировании энергосберегающего дома. Солнечный дом — это энергетически эффективное здание с поглощением и усиленной переработкой солнечной энергии для минимизации энергопотерей.

Проектирование и строительство

Начальным этапом проектирования солнечного дома считают выбор оптимальной формы здания с наименьшим показателем его компактности (коэффициент компактности — это отношение площади наружной конструкции здания к его внутреннему объему). Можно конструкцию дома приближать к квадратной форме, но больший эффект достигается при строительстве полусферических, цилиндрических и других нетрадиционных форм здания. При проектировании стараются также избегать лишних стыков, выступов, углов для избегания появления в дальнейшем «мостиков холода». Все детали конструкции эффективно изолируются специальными материалами с низкими показателями теплопроводности, применяется двойное или тройное остекление. Строго дифференцируется расположение помещений исходя из их дальнейшей эксплуатационной нагрузки и предназначения. Так например, кладовые, санузлы, гаражи расположены в северной части здания, а жилые помещения в южной. «Солнцепоглощающий» фасад с большими окнами или стеклоблоками вместо стен ориентирован строго на юг с отклонением не более 30 процентов по оси. Отсутствие затененных участков на фасаде дома — важное условие его строительства с учетом специфики окружающей местности и ландшафта. Часто применяют в строительстве солнечного дома оригинальную планировку с вертикальные окнами на кровле, двухскатную форму крыши, зеркальные отражатели на стенах. Интерес представляет и практика замены стандартных стен полностью или частично специальными стеклоблоками. Такие стеклоблоки в зависимости от цвета покрытия (матовый, прозрачный, расписной) пропускают до 80 процентов света внутрь. Они также являются прекрасными гидроизоляторами, выдерживают большие механические нагрузки, прекрасно сочетаются с традиционными строительными материалами как кирпич, бетон, дерево. Грамотное проектирование здания позволит равномерно распределить всю солнечную энергию в помещениях и избавиться от назойливых излишков солнечного света. Прямой обогрев солнечным светом позволит сэкономить до 50 процентов энергозатрат. Важным элементом правильной работы вентиляции в солнечном доме являются грамотная организация воздушных потоков за счет естественной конвекции, строительство подземного теплообменника, контроль инженерного оборудования за температурой и воздухообменом. Правильно налаженная система вентиляции за час проводит воздухообмен половины объема здания. Достижение постоянного умеренного микроклимата в доме — залог комфорта и здоровья.

Виды солнечного отопления. Подключение теплового аккумулятора

В качестве простейшей системы солнечного отопления используются солнечные накопители (коллекторы), которые устанавливаются и на открытых площадках около дома и на его крыше или стенах. Чем больше здание, тем больше энергии оно может запасти и дольше «работать» в автономном режиме (заход солнца, облачность). Принцип их работы прост — воздух в коллекторах нагревается под воздействием солнечных лучей и поступает в здание. Таким же образом происходит обеспечение горячим водоснабжением солнечного дома. Применяется и дублирующая коллектор система, когда солнечную энергию накапливают в теплоаккумуляторе. Когда здание начинает «остывать» и мощности коллектора не хватает, включается накопившая тепло система с энергоаккумулятором. Известный пример пассивного отопления — стена Тромба. Этот термальный массив из бетона или камня под стеклянной облицовкой размещается на южном участке и окрашен в черный цвет. Воздух в прослойке между стеной и облицовкой является прекрасным теплоносителем. В этой простейшей конструкции совмещены функции коллектора и аккумулятора. Интересны конструкции солнечных домов с оранжереями, гелиотеплицами, атриумами (зимний сад), когда обогрев здания происходит за счет энергии пристроек. Обслуживание пассивной системы отопления в солнечном доме просто и надежно, не требуется специальных знаний и навыков от потребителя. В такой пассивной системе иногда используют дополнительно и энергию ветрогенераторов.

Солнечная энергия для дома

Солнечные дома с пассивной солнечной энергосистемой отличаются надежностью эксплуатации и небольшой стоимостью. При этом даже в холодный период пассивная система энергосбережения обеспечивает существенную долю теплопотребности здания. Активная система солнечного отопления на сегодняшний день несколько сложна. Фотоэлектрические батареи были разработаны в военно-космической промышленности, но уже 20 лет как с успехом применяются в гражданском строительстве. Принцип действия солнечных батарей — это преобразование солнечной энергии в электрическую и ее сохранение в аккумуляторах. Фотоэлектрические панели размещают на солнечной стороне крыш и фактически они являются источником электрического тока в доме. В настоящее время активно разрабатываются гетероструктурные полупроводники для повышения КПД солнечных батарей, что приведет к значительному уменьшению их площади.

Солнечные батареи для дома

Простое размещение солнечных батарей на крыше конечно не сделает ваш дом «солнечным», но реально снизит ваши энергозатраты. А применение активной системы солнечного отопления в комбинации с «пассивным домом» создаст практически автономную энергосистему.

Возникающие трудности

Строительство солнечных домов порядком дороже обычных и требует соблюдения специфических правил в зависимости от климатической зоны, ландшафта и т. д. Активная и пассивная системы солнечного отопления громоздки и еще недостаточно мощны, чтоб полностью отказаться от традиционных методов отопления. Но дублирующее использование солнечного отопления в частных домах, загородных коттеджах и даже в многоэтажках значительно снизит потребление энергоресурсов и даст экономию. Технологический рост и новейшие разработки уже в скором времени приведут к повышению КПД солнечных установок и уменьшат площади, которые отводятся под них. Об экологической ценности и безопасности солнечных домов, отсутствия вредных выбросов и отходов говорить в лишний раз не приходится. Потенциал солнечной энергии настолько огромен, что во многих передовых странах активно ведется строительство «солнечных» домов и поселений, несмотря на их большую стоимость.

Выберите оценкуПлохоНормальноХорошоЗамечательноОтлично

Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 голос)