Из опыта использования пассивной технологии солнечного отопления в Ташкенте.
Содержание
Введение
Для создания перспективных технологии, приемлемых для практического использования пассивного солнечного отопления необходимо изучение принципов объемно-планировочного решения гелиодомов, учет специальных гелиотехнических требований в проектировании архитектурно-композиционной структуры здания, повышение ее теплоустойчивости, применение мероприятий, направленных на увеличение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, а также уменьшение потерь тепла инфильтрацией.
Цель проекта
С целью определение реальной энергоэффективности и перспективности пассивной системы солнечного отопления для условий Республики Узбекистан, при финансовой поддержке компании “EUROBAZIS”, мною в 2006 г. разработан и реализован проект “SOLARON-1”.
Проект предусматривает реконструкцию построенного в Ташкенте одноэтажного здания (бывшие дет. ясли) на пассивное солнечное отопление.
Параметры здания до реконструкции:
- здание двух пролетное (4,6 + 4,6 м);
- шаг поперечных несущих стен в осях составляет 6,0 м;
- высота помещения 3,30 м;
- наружные стены из кирпича в 51 см;
- внутренние несущие — 40 см.
Проектом “SOLARON-1” предусмотрено:
- перепланировка с выделением отдельного пространства — ориентированного на юг айвана — как приемника солнечного излучения;
- выделение в подполье необходимого объема для галечного аккумулятора тепла;
- увеличение, до расчетных величин, сопротивления теплопередачи и теплоустойчивости существующих ограждающих конструкций.
Проект состоит из теплотехнической, гелиотехнической и строительной частей, проведения натурных исследований по солнечному отоплению, измерение температурных параметров.
Данная статья ограничивается кратким изложением описания проекта здания, после ее реконструкции на пассивное солнечное отопление, и результатами экспериментальных исследований температурных режимов при различных погодных условиях, проведенных в январе месяце 2007 года.
В проекте используется пассивная система солнечного отопления с непосредственным улавливанием солнечной энергии в айване без применения какого-либо специального гелиотехнического оборудования.
Остекление айвана — двойное, алюминиевый витраж площадью 10,4 м2 . Ширина айвана 1,2 м, высота до потолка 3,1 м.
Для размещения 17 тонн галечника, используемого проектом в качестве аккумулятора тепла, отведено тепло- и гидроизлированное подпольное пространство. Солнечное тепло в виде горячего воздуха температурой до 35°C поступает в аккумулятор через воздуховодные каналы цилиндрической формы диаметром 23 см из оцинкованного железа.
Циркуляция воздуха — принудительная, при помощи осевого и центробежного вентиляторов, расчетной производительностью 3 м3/мин с учетом падения давления в галечном аккумуляторе. Суммарная потребляемая мощность вентиляторов около 100 Вт.
Экспериментальное исследование по солнечному отоплению сводилось к регистрации изменений температур обогреваемых помещений, контрольного помещения, айвана и наружного воздуха.
Эффект солнечного отопления определяется сравнением средних температур отапливаемого помещения и наружного воздуха. Качество отопления характеризуется степенью сглаживания температурных колебаний в экспериментальном помещении по сравнению с колебаниями температур наружного воздуха.
Натурное исследование включало также изменение температуры на выходе горячего воздуха из айвана, на входе и выходе аккумулятора. Интенсивность суммарной солнечной радиации регистрировалась пиранометром Янишевского.
Эксперименты, проведенные в январе месяце, когда ночью температура наружного воздуха опускалась до -11–-15°C, показали, что тепловая эффективность солнечного отопления составляла 83%. Температура воздуха в отапливаемых помещениях находилась в пределах 18–19°C. Только при затяжной пасмурной погоде в течение нескольких дней подряд температура в помещении опускалась до 15°C, с темпом снижения 0,75–1,0°C в день.
Для обеспечения нормируемой, для жилых зданий температуры 20°C требуется всего 17% энергии от общего теплопотребления помещений после реконструкции.
В период проведения эксперимента, абсолютно ясной погоды не наблюдалось. 19, 20, 21 числах была по большей части ясная погода с заметной облачной пеленой, уменьшавшей поступление солнечной радиации в среднем на 15–20%. 22 января наблюдалась полуясная погода, солнце открылось в обед и сияло до конца дня. 18, 23 и 24 числах погода была пасмурной. То есть были характерные для зимы Ташкента смены типов погоды.
После реализации проекта “SOLARON-1” потребность здания в энергии для отопления уменьшилась за счет только дополнительной теплоизоляции стен и других ограждающих конструкций в 1,38 раза. Общая экономия тепловой энергии с учетом как дополнительной теплоизоляции и выработки тепла пассивной системой солнечного отопления составляет 8,1 раза по сравнению с теплопотреблениями здания до ее реконструкции.
В настоящее время идет дальнейшая обработка результатов эксперимента, проводятся поиски благоприятных архитектурных и конструктивных решений зданий с солнечным отоплением. Будут проводится экспериментальные работы по выявлению особенностей эксплуатации здания в летний период с целью предотвращения перегрева помещений и определения эффективности использования принципа „аккумуляции ночного холода“ для охлаждения помещений.
Основные выводы
- Строительством и проведением соответствующих экспериментальных исследований по температурному режиму помещений, доказано техническая возможность и перспективность использования солнечной энергии для отопления зданий в зимних условиях Узбекистана.
- Использование солнечной энергии позволяет на 60–85% сэкономить топливо, расходуемое на отопление. При соответствующих архитектурно-конструктивных решениях, в перспективе есть реальная возможность достижения 100%-ного солнечного отопления здания.
- Расход топлива на отопление гелиодома по сравнению с обычным домом уменьшается в 8–11 раз.
- Доступность и простота эксплуатации пассивных систем солнечного отопления, способствует широкомасштабному их использованию в различных типах зданий, в первую очередь в малоэтажных жилых зданиях.
- Строительство домов с пассивными системами экономически выгодно, дополнительные расходы на приобретения и монтаж оборудования солнечного отопления окупаются в течение 4–5 лет.
- Практика реализации проекта “SOLARON-1”, показывает, что для строительства домов с пассивными системами солнечного отопления не требуются специалисты высокой квалификации. Это способствует их широкомасштабному внедрению.
- Полученные результаты применимы и для других центрально-азиатских республик и северных территорий Афганистана. Принципы проектирования гелиодомов, и технические решения солнечного отопления могут использоваться на территориях расположенных в пределах 35–45° северной географической широты.
Захидов М.М., кандидат архитектуры, доцент
Комментарии