ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
В связи с этим возникает необходимость эффективно использовать этот дешевый источник энергии. Поэтому и появилась новая отрасль энергетики – гелиоэнергетика, задачей которой является более эффективное использование тепловой энергии солнца для человеческих нужд.
Существует несколько примеров использования солнечной энергии отдельно взятого частного дома: обеспечение горячей водой, отопление помещений, кондиционирование воздуха, бытовые печи, получение электрической энергии.
Солнечные технологии могут быть двух видов. Фотоэлектрические батареи (прямое преобразование солнечной энергии в электрический ток) и солнечные коллекторы, которые способны аккумулировать энергию солнца в специальных приспособлениях.
Таблица 1. Использование солнечной энергии
Поступление излучения
Пассивное использование солнечной энергии
С прямым улавливанием солнечного излучения
Через окна или примыкающий к южной стене зимний сад (оранжерею, теплицу)
С косвенным улавливанием солнечного излучения
На теплоаккумулирующую стену, расположенную за остеклением южного фасада
Активное использование солнечной энергии
С вертикальным улавливанием солнечного излучения
Через встроенные коллекторы или примыкающую к стене теплицу (зимний сад, оранжерею)
С угловым улавливанием солнечного излучения
Автономные коллекторы, расположенные вне здания
С контуром принудительной циркуляции воздуха и галечным аккумулятором теплоты
Через коллекторы с воздушным теплоносителем
Фотоэлектрические установки наземного использования
С угловым и вертикальным улавливанием солнечной радиации
Крышное, настенное, крыше-настенное размещение фотогальванических модулей
С автономным размещением установок
Использование соседних нежилых зданий и сооружений, установка специальных каркасов для развертывания модулей
В зависимости то требуемого результата нагретая вода может быть использована как теплоноситель системы отопления, так и в качестве подогретой питьевой воды.
Для производства электричества с помощью солнечных коллекторов происходит нагревание материала теплоносителя, с дальнейшим преобразованием накопительной тепловой энергии в электрическую. Также существует несколько способов использования солнечной энергии для кондиционирования воздуха. Прежде всего, это использование абсорбционных кондиционеров, приводимых в действие с помощью тепловой энергии. Есть третья возможность для кондиционирования воздуха – охлаждение с использованием испарения. Все системы могут работать на энергии солнца, их дополнительное преимущество – использование абсолютно безопасных рабочих жидкостей: простой воды, солевого раствора или аммиака. В принципе компрессоры могут приводиться в действие солнечной энергией (при помощи электричества и фотоэлектрических батарей). Более перспективны абсорбционные охладители, использующие тепло солнечных коллекторов, поскольку использование приводит к применению экологически безвредных охладителей.
Коробочные солнечные печи представляют собой теплоизолированную коробку, чаще всего из обычного картона, верх которой покрыт прозрачным стеком или пластиком. К такой коробке для увеличения сбора тепла часто добавляют одно или несколько зеркал – отражателей. Такие нагреватели используются в основном для относительно медленного приготовления больших объемом пищи. Долговечность таких конструкций может быть весьма высокой да 10 лет.
Эти печи представляют собой обычное вогнутое зеркало, собирающее лучи в своем фокусе. Совсем необязательно добиваться идеальной геометрии данного зеркала, т.к. в фокусе обычно располагается большая по площади кастрюля, особенностью таких кухонь является большая температура нагрева кастрюли с пищей, т.е. её удобно использовать, когда нужно быстро, как на обычной плите, приготовить относительно небольшое количество пищи. Недостатком такой конструкции является необходимость следить за солнцем (приходится поворачивать зеркало примерно раз в полчаса), и возможность получения ожогов глаз и рук при неосторожном обращении.
Рис. 3 Солнечные кухни с параболическими концентраторами.
Следовательно свой частный дом или коттедж можно построить полностью автономным или перестроить под автономный, конечно затраты на постройку такого дома будут превышать затраты на постройку обычного дома, но эти затраты быстро окупятся. Проживание в таком доме, в котором нет никаких химически вредных веществ – это здоровье, долголетие и хорошее самочувствие.
В современном мире существует множество различных способов получения электричества. Если промышленный метод получения электроэнергии вполне обычное дело, то солнечная электростанция для дома еще не стала особенно популярной, что объясняется достаточно высокой стоимостью оборудования. Есть ли возможность в солнечной энергии в дальнейшем вытеснить из лидирующих позиций традиционную энергию, получаемую от электростанций? Попробуем разобраться в этом вопросе, в частности, оценим плюсы и минусы, а также разберемся с основными особенностями домашних солнечных электростанций.
Что она из себя представляет?
Солнечная электростанция для дачи представляет собой совокупность устройств, использующих солнечную энергию для превращения ее в переменный ток. По своей сути, это совершенно бесплатная энергия, которой можно пользоваться в своих бытовых целях. Солнечные электростанции могут использоваться как альтернативное средство обеспечения электричеством для различных сооружений, торговых комплексов и т.д.
На первый взгляд может показаться, что солнечные электростанции для дома составляют достаточно сложную систему, для обустройства которой нужно немало трудов и затрат. Однако, при более детальном знакомстве с устройством становится понятно, что все устроено достаточно просто. Вот основные элементы стандартной системы, работающей от солнца:
Это основные компоненты, входящие в любую электростанцию, работающую от солнечных лучей. Конечно, кроме этих элементов есть и другие второстепенные составляющие, вроде различных перемычек, элементов крепления, разъемов и т.д.
Сфера использования
Существуют системы промышленного назначения, но в большинстве случаев они применяются в бытовых нуждах населения:
Домашние солнечные электростанции. В большинстве случаев, такая установка представляет собой совокупность множества солнечных панелей, которые устанавливаются на больших коттеджах и частных домах. Аккумуляторы для этих солнечных электростанций отличаются большей емкостью, что делает систему намного мощнее дачных аналогов.
Как это работает?
Специальное контролирующее устройство регулирует уровень заряда аккумуляторной батареи, чтобы она не разряжалась. Есть варианты с силовым диодом, что обычно делает установку более доступной по цене, но тогда вам самим придется контролировать состояние АКБ.
Накопительные аккумуляторные батареи обеспечивают электричеством не все устройства, а только те, которые оснащены блоками питания на 12 и 24 Вт. К таким агрегатов относятся ноутбуки, системные блоки и другая компьютерная техника.
Что касается остальных бытовой техники, вроде стиральных машин и холодильников, то для их питания необходим инвертор. Это устройство преобразует постоянный ток в переменный, от которого и работает большинство приборов, ведь его мощность составляет привычные всем нам 220 Вт.
Преимущества и недостатки
Не существует абсолютно идеальной системы или устройства, поэтому домашние солнечные электростанции также имеют свои плюсы и минусы. Вот основные преимущества:
Есть и свои недостатки:
Если рассматривать с точки зрения выгоды в перспективе, то монтаж солнечной электростанции для дома выглядит очень целесообразным мероприятием, ведь цена на энергоресурсы постоянно увеличивается.
Расчет стоимости
Перечисляя плюсы и минусы, которыми обладают автономные электростанции, использующие солнечные лучи для получения энергии, мы в числе прочего сказали о высокой стоимости таких установок. Именно поэтому, чтобы примерно знать уровень предполагаемых расходов, необходимо провести расчет солнечной электростанции в плане ее стоимости. Для этого нужно учитывать следующие моменты:
Предположим, что семья состоит из трех человек:
Расчет будет следующим:
Если вы не хотите обременять себя всеми этими вычислениями, вы можете довериться специалистам компаний, реализующих данные установки. Другое дело, если вы осуществляете монтаж и сборку системы собственноручно, то тогда вам все придется вычислять самому.
Правила установки
Монтаж системы, которая получает энергию от солнца, нужно осуществлять по определенным правилам:
Использование солнечной энергии в строительстве зданий
В. А. Турулов, канд. техн. наук, инженер-строитель
Совмещать ограждающие конструкции здания с гелиоколлектором с воздушным теплоносителем для использования энергии солнечной радиации энергетически рационально: гелиостены выполняют и функцию теплозащиты, и роль системы теплоснабжения зданий. Это вполне отвечает климатическим условиям России и применимо как в индивидуальных домах, так и для многоэтажных зданий.
 |
Многие считают, что панорамное остекление способствует использованию солнечной энергии для пассивного обогрева и естественного освещения зданий. Это не совсем так даже при применении современных светопрозрачных ограждений с повышенными теплозащитными свойствами. Следует признать, что большие окна в зданиях, строящихся в холодном климате России, требуют весьма значительных эксплуатационных энергетических затрат и дают несколько сомнительный психо-эмоциональный эффект.
Рациональнее сократить площадь окон до минимально допустимого значения и стены совместить с гелиоколлектором. Такая конструкция ограждений может использовать энергию солнечной радиации в многоэтажных зданиях. Здание с таким фасадом будет иметь высокие теплозащитные свойства и энергоэффективные показатели. При этом будет создана имитация сплошного остекления, к чему стремятся многие архитекторы. Кроме того, фасад здания с гелиоколлектором может иметь различную цветовую гамму за счет окраски теплопоглощающей пластины коллектора. Конструктивно имеется возможность также изменять фактуру плоскости фасада. При различном плоскостном расположении светопрозрачного элемента коллектора создается интересный эффект кристаллической поверхности.
Комплексные исследования гелиоактивных стен
При проведении теоретических исследований (Б. В. Хрустовым, канд. техн. наук, отдел НИР ГипроНИИздрав Минздрава СССР) была создана математическая модель нестационарного теплового поведения конструкции, включающая светопрозрачные слои, теплоприемную пластину, воздушный теплосъемный канал, воздушные прослойки и теплоизоляционные слои (рис. 1).
 |
 |