1598005380-0559a554b30469b1dfce4c2a23370a37 (811203), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Внутренняя планировка должна учитывать наличие элементов пассивной системы, конвертирующей теплоту во внутренний объем. Тепловоспринимающие ограждения прогреваются днем и отдают у~~лоту практически до утра. Однако они же являются источником дополнительной теплоты в жаркий период. Теплоноснтель — воздух обычно циркулирует за счет гравитации, что требует соответствующей ~рганизации перетекания воздуха внутри здания, а значит,и соответствующей компоновки помещений. Аккумуляторы теплоты наиболее 121 эффективны при размещении во внутреннем объеме, что предполагает их использование как строительного элемента или элемента интерьера. Чрезвычайно важно обеспечить простоту эксплуатации и надежность работы.
Чем меньше элементов, требующих контроля и управления, тем эффективнее работа пассивной системы; этот аспект очень важен как с технической, так и с психологической точек зрения. Ниже рассмотрены несколько возможных вариантов компоновки пассивных систем. Одним из наиболее известных способов использования солнечной энергии для поддержания теплового режима является свободная инсоляция внутреннего объема через наружное. остекление.
Несомненным преимуществом такого способа является его простота — конструктивная и технологическая. Вместе с тем для этой системы характерны и существенные недостатки, а именно: в дневное время происходит недопустимое возрастание, а в ночное время — резкое снижение температур внутреннего воздуха, что требует неорганизованного сброса тепла через окна и двери днем, а ночью — затрат значительных мощностей на поддержание расчетных температур; пребывание людей возле стеклянных ограждений большой площади нежелательно из-за вероятности прямого ослепления солнечными лучами, а также из-за нежелательных потерь тепла с поверхности тела в холодильный период; полностью исключить инфильтрацию практически невозможно, а это влечет за собой переохлаждение организма обитателей такого здания. Вместе с тем эти системы при некоторой модификации могут быть достаточно эффективны (рис.
5 У) В данном случае целесообразны следующие мероприятия: между остеклением и зоной пребывания людей необходимо устраивать "буферную зону", исключающую ослепление, перегрев и другие негативные факторы; в период интенсивной инсоляции следует обеспечить циркуляцию внутреннего воздуха через область значительного нагрева, при этом теплозащитный экран открывается. Расположение теплоприемников должно обеспечивать максимально возможный приток теплоты в холодный период и минимальный тепловой избыток - в жаркий. Наиболее простым устройством, воспринимающим поток солнечной радиации и конвертирующим его во внутренний объем, является "'Стен Тромба-Мишеля*', где теплоносительвоздух. В большинстве случаев предполагается, что поступление теплоты происходит за счет естественной конвекции н радиационного излучения во внутренний объем (прогретая днем стена отдает свое тепло ночью).
Последнее, как правило, малоэффективно. В дневное Г22 ф рнк 3.7. Сесыы несеивиой открыий ыкввеы а - траниниовнав; б — молифннировавнетЧ 1 — стекло; 2 — тытлоаннншмй акрон; 3— "буферное зона" для турбулентного режима Ртэ'3 ( Ча Н[0,96 Яа 1~2 14 Р,2/3 (5.12) 123 время стена в достаточной степени прогревается только на глубину 100 ... 120 м. Ночью эта теплота свободно уходит в окружающую атмос.. феру и лишь очень незначительная часть ее за счет теплопроводности доходит до потребителя.
Такая стена в жаркий период янляется еще и источником дополнительного тепла, что вносит существенный дискомфорт. В связи с этим целесообразно на внешней поверхности стены размещать тепловую изоляцию, а в межстекольном пространстве - теплоприемный экран из материала с высокой теплопроводностью (см. рис. 5З, б). Это позволит за сравнительно короткий зимний день передать во внутренний объем максимально возможное количество теплоты. Теплоприемный экран нагревается додовольно значительных температур - 100 ... )20 оС и естественная конвекция идет достаточно интенсивно, В ночное время каналы циркуляции воздуха закрываются.
Тепловые потери при этом сводятся к минимуму. В жаркий период тепловая изоляция на внешней поверхности стены исключает дополнительный перегрев помещений. При конструировании важно правильно выбрать расстояния между теплоприемным экраном и стеклом — 2 д н а также между экраном и стеной — 2 Б 2 (см. рис. 5.3, б), Здесь Б 1 и д 2 примерно равны и могут быть выбраны на основании общеизвестных уравнений пограничного слоя для'естественной конвекции. Наиболее устойчивые результаты лают следующие зависимости (1, 2, 3]: для ламинарного режима ,[ои = О,373[От)а ~ бт= (5,11) где Н вЂ” высота теплоприемного экрана, м; № - число Нуссельта; Ог - число Грасгофю щ рг — критерий Прандтля.
Высота теплоприемника в значительной степени влияет на его производительность. Определить наиболее рациональную высоту можно из условия рнс. 5.0. (сщиа пассявной звкрьпой свстышя с ычюдгщнинчщинм затвором 1 - стени 2, 5 — выходной и входной воздушные каналы; 3 — меипекольиое пространство; 4— стекло; б — теплоприемный экран; У вЂ” тепловая изоляция„' 0 — аэродинамический затвор А — 4, шс 2.0 где с( р — коэфйициент теплообмена на поверхности теплоприемного экрана, Вт/(м - С); при естественной конвекции у плоской стенки таких конструкций кр = 3,5 .... /(м . ); 3 с 4 йтя„2 ось à — площадь теплоприемного экрана на 1 м ширины, м: для сложных Фор „опрел 2. мг х — п лают по всей поверхности копииста; и — массовый расход теплоносителя в межстекольном пр анстве на 1 м ширины ог(риеыника, кг/ч; с — удельная тгллоемкосгь воздуха остр гвх вых — — ьа .с|.
В формуле (5.13) ш 3400 г//зЬ; (5.14) / нх / вых и т(г (5.15) о ж.с" 2га(/, вх вых 3600р (5. 16) где ш — суымарный (т.е. на проекгируемуа» ширину) мепхищй расход воздуха в межсте. о коленом прошранстве теплоприемника, кг/ч. 124 эросы движения воздуха в прослойке. ьг/сг Р воздуха в прослойке, кг/м; Ь вЂ” толщина возпушной прослойки, ммг —; 4 у 3. : ь= 48; — скоре. иие свободного падения, м/с2; и — высота между центрами входного и выходного отверо — плотность входящего в теллоприсмник воздуха, кг/мз; /з „вЂ” плот- 3.
ность воздуха на выходе из теялоприемника, кг/м; Š— сумма местных сопротивлений, РЕШая ураВНЕНИЕ (5.13) ОтНОСИтЕЛЬНО Рх, МОЖНО ОПрЕдЕЛИтЬ ВЫСОту и. Необходимо отметить, что превышение и над расчетной приводит к снижению эффективности теплоприемника. Температура теплоносителя растет незначительно, но возрастают теплопотери через остекление и КПП резко падает. Пля одноэтажных зданий с большой высотой этажа теплоприемник можно разделить на две части или более.
Площадь живого сечения г,швходных нли выходных каналов определяют из уравнения Практика эксплуатации теплоприемников с циркулируемой воздушной прослойкой показывает, что достаточно интенсивное движение воздуха у пола помещений и особенно у входных каналов отрицательно сказывается на здоровье обитателей "солнечного" дома. Здесь целесообразно установить защитный экран, играющий одновременно роль аэродинамического затвора (рис.
5.8). Наружное остекление теплоприемника должно быть по возможности герметичным. Однако на практике используют стандартные оконные блоки, чаще деревянные, которые не обеспечивают хорошее уплотнение. Поэтому желательно дополнительно уплотнить места стыковки оконных элементов. В перспективе, очевидно, необходимо переходить на навесные конструкции теплоприемников заводского исполнения. Зто значительно повысит их эффективность и будет способстововать индустриализации строительства.'При установке теплоприемников в галереях целесообразно обеспечить свободный доступ к остеклению для осмотра и периодической промывки. В этом случае рамы оконных блоков должны открываться наружу. Теплоприемный экран в принципе может быль изготовлен из любого материала с высокой теплопроводностью.
Окраска должна обеспечивать степень черноты порядка 0,6 „.. 0,9 по отношению к солнечному излучению. В последнее время ведется поиск более эффективных, чем плоская, форм теплоприемной части. В частности, рассматривается е-образная, шипавая, чешуйчатая формы и т.п. При выборе типа теплоприемной поверхност41 необходимо учитывать особенности теплообмена в межстекольном канале. Например, х-образной поверхности коэффициент теплообмена ( р тот же, что и для плоской вертикальной стенки, изменяется только площадь контакта поверхности на единицу ширины теплоприемника рх. Вследствие этого возрастает температура воздуха на выходе из гелионагревателя, а следовательно, и расход в межстекольн (к льном пространстве — ш.
В общем значении всего компле кса ~ Рсх)/(шсс) несУщественно Увеличиваетси по сРавнению с гелионагРе- 125 5.5. РАСЧЕТ ОТКРЫТЫХ ПАССИВНЫХ СИСТЕМ рнс.5.5. Равнццтвие аккумулщоров в эючввой сисгеыв а — аккумулятор в грунте; б — аккумулятор в объеме зданюч 1 — нппвприемвый экран; 2- вентилятор; 5 - стена; 4. 5 — входной и выходной каналы ва*елем, где используется обычный плоский экран-абсорбер радиационного потока. Значительно больший эффект дает шиловая поверх-. ность. Здесь (Р возрастает в 2 ... 2,5 раза, а Рх — на порядок или два [1[. Это дает возможность делать теплоприемник более компактным по сравнению с традиционным, получать больше полезной теплоты с единицы поверхности и аккумулировать его. Аккумулирование теплоты в значительной степени определяет эффективность и надежность пассивной системы.
Здесь наиболее важным можно считать: определение необходимой теплоемкости аккумулятора; выбор наиболее рациональных режимов подачи и отбора тепла; размещение аккумулятора и его конструирование таким образом, чтобы исключить неоправданные потери теплоты. Выбор теплоемкости и режимов подачи теплоты осуществляются на основании расчетов. Способов размещения аккумуляторов и их конструкций в практике строительства достаточно много «1, 3[. Однако лишь немногие отличаются высокой эффективностью, простотой и надежностью эксплуатации.
Одной из главных является проблема тепловых потерь аккумулятора. Значительного снижения теплопотерь в окружающее пространство можно добиться оптимальным размещением аккумулятора или защитой его высокоэффективной изоляцией. Здесь надо иметь в виду, что размещение аккумулятора в грунте «рис. 5.9, а) требует, как правило, механической вентиляции для транспортирования воздуха [1, 3[.
Размещение аккумулятора в объеме здания дает больший эффект, так как тепло не теряется в окружающее пространство. Однако такой аккумулятор бывает довольно сложно вписать в объем здания (рис. 5.9, б). 126 В общей постановке задача расчета температурного режима здания с пассивной системой сводится к следующему: 1. По данным предварительного расчета основных размеров здания выполняют компоновку элементов пассивной системы. 2. С помощью аналитической модели рассчитывают температурный режим здания, определяют нагрузку на вспомогательную систему отопления. 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
