Днем греем солнцем, а ночью электричеством
Страшно представить, что может произойти с планетой, если с ее небосвода исчезнет солнце. Ведь именно оно является постоянным источником тепловой энергии и именно ему обязаны появлением запасы дров, угля, торфа, нефти и газа.
Не секрет, что различные участки поверхности земли получают различное количество солнечной энергии в зависимости от своего положения: например, в южных районах нашей страны мощность солнечного излучения намного выше по сравнению с северными районами.
Уточним, что в данном случае все расчеты ведутся для центрального района страны, где ясным солнечным днем, в полдень, при перпендикулярном падении солнечных лучей на поверхность земли, мощность солнечного излучения приблизительно равна одному кВт/м2. Это значит, что в среднем в год можно рассчитывать на 12кВт энергии солнца с одного квадратного метра площади, постоянно освещаемой перпендикулярно падающими солнечными лучами.
Понятно, что речь идет об идеальном варианте, достичь который в реальной жизни непросто. В действительности получению тепловой энергии мешает изменен6ие положения светила относительно линии горизонта в течение дня, тучи, облака и даже смог и пыль. Все эти явления могут уменьшить количество полученной солнечной энергии вдвое.
По статистическим данным, найти которые можно на региональных сайтах состояния погоды, в июле месяце среднесуточная мощность солнечного излучения составляет приблизительно 7кВт, а в январе месяце 2 кВт. Данные, относящиеся к июлю месяцу, вызывают интерес с точки зрения горячего водоснабжения, а для расчетов лучше использовать данные по январю, ведь это самый холодный месяц в году.
Делая систему отопления на основе минимальной мощности солнечной энергии и получив при этом хороший результат, можно быть уверенным, что в остальные месяцы в доме также будет достаточно тепло.
Составляющие элементы солнечной отопительной системы
Определившись, что система отопления загородного дома будет основана на использовании солнечной энергии, поступающей в течение отопительного сезона, определим, какое оборудование потребуется для ее реализации.
На сегодняшний день наибольшее распространение в качестве накопителей энергии солнца получили вакуумные солнечные коллекторы, а для аккумуляции тепловой энергии используются вертикальные баки с водой. Следует отметить, что система отопления жилых домов на основе коллекторов широко распространена в некоторых европейских странах, что дает надежду на ее использование и в нашей стране.
Требования к строению
Дом, отопление которого планируется производить с помощью солнечной энергии, должен быть максимально ориентирован на юг, выходя при этом глухими, хорошо утепленными стенами на северную сторону. Для максимального потребления солнечной энергии самим строением с его южной стороны лучше установить стеклянные окна максимально большой площади.
Но при этом нужно помнить, что само по себе окно не только пропускает в дом тепло при наличии солнца на улице, но и является тем самым "узким местом", через которое происходят максимальные потери тепловой энергии. Это значит, что остекление окон должно быть не менее, чем трехслойное.
Ориентация и максимальная открытость строения навстречу солнцу может сыграть с ним злую шутку летом, делая условия пребывания в доме невыносимыми из-за постоянного перегрева. Чтобы этого не произошло, на лето необходимо предусмотреть жалюзи для окон, а также систему навесов, обеспечивающую защиту от чрезмерной инсоляции.
Во время строительства необходимо помнить, что тепловое сопротивление стен такого дома должно быть равным приблизительно 0,14-0,15 Вт/м2К. Для этого стены из кирпича должны иметь толщину не менее 400 мм. С наружной стороны строения желательно проложить слой теплоизоляционного материала. В этом случае можно рассчитывать на то, что тепловые потери дома будут минимальными, а условия проживания в нем комфортными.
Приблизительно так выглядит дом, в котором планируется установить солнечные коллекторы
Где расположить коллекторы
Солнечные коллекторы в зимнее время должны быть наклонены по отношению к горизонту приблизительно на 60 градусов. На их поверхность не должна падать тень от расположенных по соседству строений или деревьев. По этой причине для расположения коллекторов считается крыша дома, а вернее та ее часть, которая обращена на юг.
На приведенной ниже иллюстрации показано, как выбрать направление расположения дома и угол наклона крыши для того, чтобы получить оптимальную освещенность поверхности коллекторов солнцем.
При этом важно помнить, что главная задача, это отопление дома, а значит солнечный коллектор должен получать максимальное количество энергии именно в зимние месяцы. Для этого его угол наклона к горизонту в центральном районе страны должен составлять приблизительно 58 градусов.
В таблице приведены данные солнечной энергии, подтверждающие возможность эффективного отопления в зимние месяцы на основе солнечных коллекторов.
Принцип действия солнечного отопления основан на движении нагретого теплоносителя, поступающего в накопительный бак из коллектора, по замкнутой отопительной системе.
Контур такой системы ничем не отличается от обычного водяного отопления. Движение теплоносителя принудительное, обеспечивается действием циркуляционного насоса.
Эффективность системы возрастает благодаря естественному расслоению более нагретой и менее нагретой жидкости в вертикальном баке. При недостатке тепловой энергии температура воды в накопительном баке понижается, что приводит к остановке циркуляции и автоматическом включении дополнительного источника тепла.
В нашем случае это электрический котел. В связи с тем, что уменьшение поступления тепловой энергии от коллекторов наблюдается в ночное время, то и котел должен вступать в работу именно ночью, потребляя электрическую энергию по ночному тарифу.
