В пассивных солнечных установках прямого отопления улавливается солнечное излучение, поступающее внутрь дома через окна южной ориентации.
Содержание
Относительная площадь окон южной ориентации
Для наилучшего использования солнечной энергии окна южной ориентации должны иметь определённую площадь. Оптимальная величина удельной площади всех южных окон αок, отнесённая к 1 м² жилой площади дома, зависит от средней температуры наружного воздуха в зимний период (точнее, в декабре-январе) Tв и от степени теплоизолированности дома.
| Температура наружного воздуха зимой Tв, °C | -10 | -7 | -4 | -1 | 2 | 5 | 7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Удельная площадь южных окон αок, м²/м² в стандартном жилом доме | 0,44 | 0,4 | 0,35 | 0,3 | 0,26 | 0,2 | 0,17 |
| Удельная площадь южных окон αок, м²/м² в доме с улучшенной теплоизоляцией | 0,32 | 0,28 | 0,25 | 0,2 | 0,16 | 0,14 | 0,12 |
В некоторых зданиях предусматривается остекление части крыши или южной стены чердака, сообщающейся с отапливаемыми помещениями.
Пример 1
Рассчитать площадь остеклённой поверхности южного фасада дома площадью 100 м², необходимую для обеспечения 50% тепловой нагрузки отопления. Дом оснащён пассивной системой прямого улавливания солнечной энергии, находится в Крыму, а его южный фасад не затеняется.
Для данного местоположения дома при относительной площади остекления, приходящейся на 1 м² жилой площади дома, равной 0,18 м²м², обеспечивается снижением теплопотребления на 18% (без применения теплоизоляции окон в ночное время) и на 44% (с применением тепловой изоляции), а при αок = 0,36 м²/м² — соответственно на 24 и 68%.
Построив график линейной зависимости между αок и снижением теплопотребления (%), можно найти такое значение αок, которое соответствует заданному значению (50%) снижению теплопотребления.
Получаем:
αок = 0,225 м²/м²
в случае использования тепловой изоляции в ночное время.
Требуемая площадь остекления равна:
Aок = αокAпол = 0,225*100 = 22,5 м²
Количество солнечной энергии, поступающей через окно
Количество солнечной энергии, пропущенной через окно внутрь помещения за определённый промежуток времени (час, день), определяется количеством солнечной энергии, поступающей на вертикальную поверхность в данной местности с учётом ориентации и возможного затенения окна, а также его пропускной способности.
В таблице приложения приведены значения суточных количеств солнечной энергии E, поступающей на горизонтальную поверхность, и Eпр, пропущенной через окно в вертикальной стене различной ориентации в ясный день для 21 числа каждого месяца на широте 40–56° с.ш. При этом величина Eпр отнесена к 1 м² площади окна.
С учётом теплопередачи через окно общее количество солнечной энергии (МДж/дн), пропущенной через окно за день, определяется по формуле:
Qост = [EпрKзат ± K(tв - tн)]Aок
где
- Eпр
- Количество пропущенной солнечной энергии, МДж/м² в день
- Kзат
- Коэффициент затенения окон (табл.2)
- K
- Коэффициент теплопередачи через окна, Вт/(м²K)
- tв
- Температура внутреннего воздуха
- tн
- Температура наружного воздуха
- Aок
- Площадь солнцеулавливающего остекления южной стены, м²
| Вид остекления | Окна без штор | Жалюзи | Светлые шторы | Темные шторы |
|---|---|---|---|---|
| Одинарное остекление | 1 | 0,55 | 0,55 | 0,7 |
| Двойное остекление с воздушным зазором 8 мм | 0,87 | 0,5 | 0,47 | 0,57 |
Расчёт количества солнечной энергии, проходящей через окна, за средний облачный день выполняется по формуле:
Qокнобл = εQокнясн = εEпропKзатAок
где
- ε
- Коэффициент, учитывающий ослабление плотности потока поступающей солнечной энергии в облачный день по сравнению с ясным днем (для ясного дня
ε = 1)
Пример 2
Рассчитать количество солнечной энергии, поступающей через окно с двойным остеклением площадью 8 м² в средний облачный день 21 января в доме, расположенном на широте 48° с.ш.
Через одинарное остекление на южной стороне дома за ясный день 21 января на широте 48° с.ш. проходит 15,91 МДж/м²/день. Коэффициент затенения берём из табл. 2, для двойного остекления без штор:
Kзат = 0,87
Для среднего облачного дня принимаем ε = 0,6. Количество солнечной энергии, пропущенной окном с двойным остеклением за средний облачный день, равно:
Qокнобл = 0,6*15,91*0,87*8 = 66,44 МДж
Комментарии