В связи с резким обострением проблемы обогрева помещений, нами создана специальная творческая группа (СТК) “SOLARON” по разработке энергоэкономичных зданий с солнечным отоплением.
Содержание
- Введение
- Острота проблемы отопления зданий в данном регионе
- Отсутствие других альтернативных решений
- Отработанность вопроса солнечного отопления
- Благоприятность климатических предпосылок в отношении достаточности интенсивности солнечной радиации и продолжительности солнечного сияния
- Экономическая целесообразность использования солнечной энергии для отопления
- Простота монтажа и эксплуатации систем солнечного отопления
- Совместимость пассивных систем солнечного отопления с требованиями архитектурного проектирования жилых зданий
Введение
В своих разработках СТК базируется на положительные результаты теоретических и экспериментальных работ по повышению теплоустойчивости зданий и использованию солнечной энергии для обогрева помещений в климатических условиях Узбекистана. Эти результаты применимы и для других регионов Центральной Азии.
Нами экспериментально доказано, что в условиях центральноазиатского региона вполне возможно сокращение расходов топлива на отопление в 8–10 раз, и, в перспективе, создание домов, полностью отапливаемых за счет энергии солнечного излучения.
Мы готовы сотрудничать с юридическими и физическими лицами и предоставить свои услуги в разработке и строительстве энергоэкономичных зданий с солнечным отоплением, а также в повышении теплоустойчивости существующих зданий.
Чтобы определить целесообразность и экономическую выгодность массового использования солнечной энергии для отопления зданий необходимо найти ответ на ряд вопросов.
Острота проблемы отопления зданий в данном регионе
Климат центральноазиатского региона резко континентальный, с жарким летом и холодной продолжительной зимой. В связи со всевозрастающим дефицитом и дороговизной минерального топлива, из года в год обостряется проблема отопления зданий, особенно малоэтажных индивидуальных домов с автономной системой отопления.
Эта проблема особенно остро стоит в сельских районах, не достаточно обеспеченных природным газом и углем. Обеспечение теплом из года в год становится острой проблемой требующей безотлагательного решения.
Отсутствие других альтернативных решений
Для отопления здания расходуется огромное количество тепловой энергии. Ее доля достигает до 60–80% от общей энергии потребляемой зданием, (для сравнения, потребление электрической энергии на бытовые нужды составляет всего 5–7%) остальная часть энергии тратится для горячего водоснабжения.
Известные системы солнечного отопления разделяются на активные и пассивные системы. Многолетняя мировая практика строительства солнечных домов показала явные преимущества пассивных систем солнечного отопления по сравнению с дорогостоящими и сложными в эксплуатации активными системами.
Выявлены три принципиально важных преимущества пассивной системы:
- пассивная система при равных условиях в два раза эффективнее активной системы, так как она работает при относительно низкой температуре, превышающей температуру помещения всего на 5–15°C;
- преимущества пассивной системы выявляются и в использовании прерывисто поступающей солнечной энергии при полу ясной погоде. В этих случаях из-за инерционности теплоприемника солнечного водонагревателя, активная система не способна выработать полезного тепла;
- тепловой баланс пассивных систем положителен даже в некоторых случаях полной облачности.
Эти преимущества следует считать значимыми, так как в зимний период полу ясная и облачная погоды составляют 60% от общего числа дней отопительного периода.
Отработанность вопроса солнечного отопления
Эффективность пассивных систем солнечного отопления наглядно видна на удачных примерах построенных солнечных домов. В США и в европейских странах сотни тысяч, а по некоторым данным миллионы построенных энергоэкономичных домов оснащены пассивными системами солнечного отопления.
В национальных программах по энергосбережению в большинстве стран приоритетным направлением определено использование пассивных систем солнечного отопления.
На примере Республики Узбекистан, нами проведен ряд экспериментальных исследований, которые показали высокую эффективность пассивных систем солнечного отопления.
В частности в условиях Ташкента до 80% потребности здания на отопление обеспечивалось солнечным теплом. Это высокий количественный показатель энергоэффективности.
Обеспечивался и необходимый качественный показатель — устойчивость поддержания температуры воздуха в помещениях при резких изменениях погодных условий (резкое понижение температуры окружающей среды, чередование ясной погоды с продолжительными пасмурными днями).
Микроклимат и температурный режим солнечного дома можно сравнивать с условиями, создаваемыми традиционным печным отоплением.
Несмотря на периодичность солнечного отопления колебания температуры воздуха в помещениях сохраняются в допустимых пределах. В перспективе имеются резервы на увеличение количественных и качественных показателей.
Благоприятность климатических предпосылок в отношении достаточности интенсивности солнечной радиации и продолжительности солнечного сияния
На этот вопрос мы ответим сравнением климатических параметров тех регионов, где удачно используется пассивная система солнечного отопления, с параметрами нашего региона.
Здесь определяющими является два параметра климата:
- потребление энергии для отопления, которое принято оценивать «градусо-днями», причем, чем выше значения «градусо-дней» тем больше требуется тепловой энергии на отопление здания;
- интенсивность солнечной радиации и число солнечных дней.
В качестве примера рассмотрим солнечный дом Нормана Саундерса Cliff House
Моделирование и компьютерный анализ тепловых процессов пассивной гелиосистемы дало возможность максимально упростить архитектурно-конструктивные решения и достичь 100% -ного солнечного отопления.
Месторасположение дома США, шт. Массачусетс в 12 милях к западу от центра Бостона. Отопительная нагрузка 3500 градусо-дней.
В Ташкенте зимой климат в 1,5 раза мягче, а именно 2300 градусо-дней. В Ташкенте примерно на 20% больше солнечной погоды, чем в Бостоне.
Следовательно, наш регион в среднем 1,5–2 раза выгоднее в использовании солнечной энергии для отопления, чем дома в Бостоне, США, шт. Массачусетс, где удачно используется солнечная энергия для 100%-ного отопления здания.
Экономическая целесообразность использования солнечной энергии для отопления
Экономическая целесообразность использования пассивных гелиотехнологий в малоэтажном жилищном строительстве определяется расчетом и сравнением ресурсных затрат на строительство трех домов с отапливаемой площадью по 100 м² с тремя вариантами отопления:
- обычный дом с обычной системой отопления с оборудованием отечественного производства;
- обычный дом с обычной системой отопления с оборудованием импортного производства;
- солнечный дом с пассивной системой солнечного отопления
Отсутствие дорогостоящего гелиооборудования и совмещение архитектурно-функциональной части здания с функцией гелиоприемника определяет относительно равные цены между обычным домом и домом с пассивной системой солнечного отопления.
Расчетное удорожание гелиодома составляет всего 5—8% по сравнению с домом с обычной системой отопления, и практически равные расходы в случае использования в отопительной системе импортного оборудования.
Срок окупаемости дома с пассивной системой по сравнению с первым вариантом дома с обычным отопительным оборудованием составляет 4–5 лет(для Узбекистана), а по сравнению со вторым вариантом, с импортными отопительными приборами, строительство гелиодома окупается сразу с момента завершения строительства.
Для других государств Центральной Азии, импортирующих природный газ, из-за дороговизны последнего, срок окупаемости затрат на пассивные системы солнечного отопления составит всего 1–2 года.
Простота монтажа и эксплуатации систем солнечного отопления
В самой системе пассивного солнечного отопления используются доступные материалы. Отсутствует необходимость в дорогостоющем импортном оборудовании. Строительство гелиодома не требует высокой или особой квалификации строителей. Достаточно их переподготовки и повышения квалификации.
Совместимость пассивных систем солнечного отопления с требованиями архитектурного проектирования жилых зданий
Использование пассивных систем солнечного отопления предъявляет гелиотехнические требования по выбору места строительства здания, по его ориентации, по линейным и габаритным размерам и техническому решению улавливания и аккумулирования солнечной энергии в зданиях. Эти ограничения не препятствуют свободе проектирования жилого дома.
Руководитель группы “SOLARON”, кандидат архитектуры , доцент Захидов Мансур Махмудович.
Комментарии