1598005388-75817e507af1149f1b780e44ae0a31ce (811205), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В солнечные дни нефтяные нагреватели полностью отключались, и среднедневной расход нефти в год сократился с 16,73 до 10,24 л, таким образом, в день экономилось около 6,5 л нефти. В и?оле н августе в Цюрихе можно получить максимальное количество горячей воды, около 42 л/м' в день, минимальное— в декабре — около 4 л/ми в день, в конце февраля — около 20 л/мй в день, то же в середине октября.
Интенсивность солнечного излучения также достигает своего максимума и минимума в эти месяцы (в августе — около 4,4 кВт/м' в день; в декабре — около 0,8 кВт/м' в день). Эти цифры предполагают среднюю производительность коллектора для Цюриха 45%: 11рн температуре поступающей воды +10'С это позволяет получить горячую воду с (=50'С. Для центральной Лнглни (52" с. ш.) больше всего горячей воды производится в июне и июле — около 45 л/м' в день, меньше всего в декабре — около 2 л/м' в день. Если мы суммируем эти цифры по всей стране, например по Швейцарии, мы увидим, как много импортируемой нефти можно сэкономить, получая горячую воду с помощью солнечной энергии. В Швейцарии ежедневная потребность в теплой воде на одного человека, составляющая 40 л прп (=60'С, может легко быть получена летом с 1 и' поверхности коллектора.
Если каждый домовладелец имел бы 1 — 2 м' коллекторов на крыше (всего 6 млн, мд), Швейцария могла бы, согласно расчетам Швейцарской ассоциации по солнечной энергии (55Е5), сэкономить около 1 млн. т нефти в год. Это составит 10% импорта нефти, илн '/д всех потребностей в электричестве.
Согласно расчетам, проведенным во Франции, обычный дом площадью примерно 100 мй будет потреблять в 2000 г. около э 4 тыс. кВт ч энергии в год (12,5 кВт ч в день), из них в среднем 2 тыс. кВт ч в год может производиться за счет солнца. Строительство 1 млн. водяных солнечных нагревательных установок сэкономят стране около 2 млрд. кВт ч энергии ежегодно. Такие же расчеты (И. Ф. Р.
Дикинсом, «Е. М. А. Лимитед»), проведенные в Великобритании, показали, что дом на четырех человек потребляет 150 л горячей воды (1=60' С) в день, что составляет 9 кВт ч в день, т. е. 3300 кВт ч в год. В юго-восточной Англии можно получить 1000 кВт ч/мз солнечной энергии в год. Прп средней производительности 30% коллектор площадью 8 мз удовлетворят '7з всех потребностей в горячей воде в частном' доме. Это составит 2000 кВт ч в год, и, таким образом, как н во Франции, 1 млн. таких установок обеспечит общую ежегодную экономию в 2 млрд. кВт ч.
На втором симпозиуме Швейцарской ассоциации по солнечной энергии в Лозаннском университете (июнь 1975 г.) были приведены некоторые цифры, демонстрирующие экономию нефти путем использования солнечной энергии. Например, для отеля в Перпиньяне (примерно на 35 номеров) цифры, определяю|цие эту экономию в течение семи лет, следующие: с мая по август — 200 л нефти на мз; с ноября по февраль — 50 л нефти на м'; с сентября по октябрь и с марта по апрель — 70 л нефти на ма Это означает ежегодную экономию нефти 320 л на мз поверхности коллектора. В Перпиньяне 2500 солнечных часов в году, 150 теплых дней (см. прил.
1). Неудивительно, что в 1951 г. 50 тыс. водяных солнечно-нагревательных установок уже существовало во Флориде. Экономия электроэнергии исчислялась 150 тыс. кВт ч каждый день. Низкие цены на нефть и электричество в 60-е годы сделали эти установки сравнительно менее экономичными, но сегодня несколько миллионов солнечных обогревателей построено во 'всем мире, 3,5 млн.— только в Японии. Европейские фирмы также проявляют большой интерес к этой новой технологии, так что можно надеяться, что такие установки получат еще более широкое распространение. бД. СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ Почти половина всей производимой энергии используется для обогрева воздуха (например, в Швейцарии около 46%). Солнце светит и зимой, но это рассеянное и прямое излучение обычно недооценивается.
Декабрьским днем недалеко от Цюриха физик А. Фишер ге'нерировал пар; это было, когда солнце находилось в своей самой низкой точке, а температура воздуха была 3'С. Днем позже солнечный коллектор площадью 0,7 м' нагрел 30 л холодной воды из садового водопровода до +60' С. Солнечная энергия зимой может легко использоваться для обогрева воздуха. Весной и осенью, когда часто бывает солнечно, но холодно, солнечный обогрев помещений позволит не включать нефтяное отопление. Это дает возможность сэкономить часть энергии для работы всей системы. Для домов, которыми редко пользуются, или для сезонного жилища (дачи, бунгало, кемпинги), обогрев на солнечной энергии особенно полез ен зимой, что исключает чрезмерное охлаждение стен, предотвращая разрушение от конденсации влаги и плесени. Та ким образом, ежегодные эксплуатационные расходы в основном снижаются.
Чтобы согреть дом зимой, не требуется большой поверхности коллектора, но та же установка снабжает дом го- Р ячей водой летом, когда дачи и кемпинги в основном и используются. Хотя греческий писатель Ксенофонт описал около 2400 лет назад возможное использование солнечной энергии, первые дома, в которых пытались использовать солнечную энергию, были построены только между !930 и 1945 г.
Но первые попытки потерпели неудачу из-за низких теплоизоляционных качеств этих домов: в них было слишком много окон. Эксплуатация «солнечного дома» МЗТ 1 (рпс. 23), построенного в 1939 г.„дала интересные результаты (Массачусетский технологический институт, Х. С. Хоттел, Ь. Б. Воертс). Это экспериментальное здание площадью примерно 46 мз с солнечными коллекторами площадью 37 м', установленными на солнечной стороне крыши под углом 30'.
Коллекторы работают на воде, поглощающие поверхности и трубы из меди, остекление тройное, аккумуляторы — на 62 тыс. л воды, которая к концу лета нагревалась до 75'С. Горячая вода нагревала воздух в помещении. Этот дом определил первые проблемы, связанные с использованием солнечного обогревания, например: течь водяных баков, поломка коллекторов при термальном расширении, недостаточное утепление и дороговизна секций накопительных аккумуляторов. На рис. 24, 29, 30 показаны системы других отопительных систем на воде. В этот период уже были обоснованы основные составные части солнечной отопительной установки: солнечный коллектор (водяного или воздушного типа, концентрирующий или нет); теплоноситель для аккумулятора (вода, камень, бетон или химические материалы, сохраняющие тепло); теплоноситель для отопления помещений (вода, воздух или химикалии); нагревательные приборы (радиаторы, трубы, проложенные под полом, и т.
п.). В зависимости от требований они могут комбинироваться в различных вариантах. Детально эти компоненты анализируются в гл. 6. Поиски технически и экономически удовлетворительных решений привели к появлению сотен патентов в разных частях света, многие из них были осуществлены и испробованы.
Некоторые из наиболее известных описаны ниже. 49 7зис. 2д Солнечная отопительноя систел~о М1Т-1 г — радиация; 2 — водяной солнечный коллектор; 8 — пронежу. точная зона; 4 — циркуляционный насос: б — накопительный бак для горячей воды; б — теплый воздух, обозревающий жилое пространство; т — канал для возврата воздуха; 8 — жилое пространство; 9 — утеплитель Рис. И. Водяная солнечно- отопительная система (основноб принцип работы) т — радиация; 2 — водяной солнечный коллектор; 8 — горячая вода, направляемая в накопи.
тельный бан; 4 — циркуляция нагретой сотнцеи воды; б — накопительный бак лля горячей воды; б — циркуляция волы для отопления; т — нагревательный прибор; 8 — холодная вода; 9 — ' горячая вода; ГΠ— ввод холод. иой воды; гт — жилое простран. атно: и — подвал 5.2.!. Система МЗТ. Самый первый «солнечный дом», построенный между 1939 и 1959 го в Массачусетском технологическом институте архитекторами Х. С. Хоттелом, Б. Б.
Воертсом, А. Г. Диетсом, С. Д. Энгебретсоном, имел водяную отопительную систему, ставшую с тех пор классической (рис. 23). Вода, наполняющая солнечные коллекторы (с одинарным, двойным 50 и тройным остеклением), поглощала солнечное тепло. Эта теплая вода накачивалась в аккумуляторы, расположенные в подвале. Горячая вода в аккумуляторах нагревала воздух, который нагнетался в жилые помещения. Типичный пример системы МЗТ дает «солнечный дом» № 3 (архитекторы, Х. С. Хоттел и С.
Д. Энгебретсон, 1949 г.). Экспериментальное здание одноэтажное, однокомнатное. Площадь пола 55,7 м'. Г1лощадь поверхности солнечного коллектора водяного типа 37,2 мй, наклон в южную сторону 57', двойное остекление, цилиндрические аккумуляторы 91 см в диаметре, 9,1 м высоты, емкостью 6750 л. 30б7о энергии радиации поступает в аккумуляторы. В среднем 90о7о всех потребностей в отоплении дома удовлетворялпсь за счет солнечной энергии (в самые холодные месяцы 75 — 85о)2). Энергетическая автономия здания (цезависимость от внешних источников энергии) составляет два дня. 5.2.2.
Система Телкеса — Раймонда. В этой системе были впервые установлены в 1948 г. солнечные коллекторы воздушного типа с аккумуляторами, использующими глауберову соль (ч)а2504.10Н,О) (рис. 25). В солнечных коллекторах нагревался воздух, который поступал в химические аккумуляторы. Теплый воздух по каналам направлялся из аккумуляторов в жилые помещения.
Типичный пример — Дом Пибоди в Довер-Масс (США; архитекторы М. Телкес и Е. Раймонд, 1948 г.). Двухэтажный дом, однако второй этаж пе отапливается. Солнечные коллекторы воздушного типа площадью 66,9 м' установлены вертикально с южной стороны. Аккумуляторы тепла емкостью 13,3 м', наполненные глауберовой солью ()ч)а250» 10Н,О). Общий объем аккумулятора — 28,3 м', 80о7о всех потребностей в отоплении дома удовлетворялись за счет солнечной энергии. Запасное обогревание — электрическое. Энергетическая автономия здания — шесть дней. 5.2.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
