Среди пассивных систем солнечного отопления в регионах с умеренным климатом наибольшее распространение получили инсоляционные системы, основанные на непосредственном поступлении энергии солнечного излучения в отапливаемые помещения через их светопроемы (обычно увеличенных размеров) на южной стене. Преимуществами инсоляционных систем солнечного отопления являются их простота, отсутствие в них специального гелиотехнического оборудования (коллекторов солнечного излучения и аккумуляторов тепла) насосов и вентиляторов для прокачки теплоносителя по системе и, соответственно, их дешевизна и практически полное отсутствие эксплуатационных расходов. Поскольку преобразование энергии солнечного излучения в тепловую в инсоляционных системах солнечного отопления происходит после его поступления в отапливаемое помещения, их тепловая эффективность существенно выше, чем у других традиционных активных и пассивных систем солнечного отопления.
Эффективность пассивных систем солнечного отопления, в том числе инсоляционных, в значительной степени зависит от выбора рационального конструктивного решения, которое может быть принято по результатам натурных или соответствующих расчетных исследований [1]. Однако, как показывает обобщения мирового опыта в области солнечного теплоснабжения, для выбора оптимальных конструктивных решений солнечных систем отопления на основе натурных экспериментов требуется много времени и больших финансовых средств. Другим, более современным методом решения данной задачи является численный способ, учитывающий нестационарность прихода солнечного излучения и изменения температуры окружающей среды, и тем самым, нерегулярный характер тепловых режимов объектов с системами отопления рассматриваемого типа. Основой численных методов расчета теплового режима объектов с инсоляционными пассивными системами солнечного отопления и их элементов как правило, является математическое моделирование, т. е. составление и решение систем уравнений тепловых балансов, составленных для объекта в целом и для его элементов.
В данном работе рассмотрены три случай приведенной на рис.1.
Рис. 1. Варианты конструктивных исполнений и тепловые схемы светопрозрачных ограждений: г- трехслойное светпорозрачное ограждение, частично лучепоглощающий слой которого размещен во внутреннем ряду и вентилируемой воздушной прослойкой между слоями внутренней и средней рядов;д- то же, частично лучепоглощающий слой которого размещен в среднем ряду; е- то же, с вентилируемой прослойкой между слоями среднего и наружного рядов
Для проведение теоретических расчетов нами использовано математический модель, приведенный в работе [2].
Дневной ход тепловых потоков, передаваемых в отапливаемое помещение путем конвекции и излучением от внутренней поверхности частично лучепоглощающего слоя воздушным потоком через вентилируемую прослойку прошедшего солнечного излучения для характерных дней отопительного и летнего сезонов непосредственно входящего через трехслойное светопрозрачное ограждение приведены на рис.2.
Рис. 2. Дневные ходы поверхностных плотностей тепловых потоков и массового расхода воздушного потока в зимней (а) и летней (б) периода года(для вариантов приведенной на рис.1.): 1-солнечное излучение падающее на вертикальную поверхность (расчетные); 2-солнечное излучение падающее на вертикальную поверхность (экспериментальные); 3-солнечного излучения входящего через светопрозрачные ограждения; 4-тепловой поток от частично лучепоглощающего слоя к отапливаемую помещению конвективным и лучистым путем; 5-тепловой поток воздушным потоком через вентилируемую воздушную прослойку; 6-массовой расход воздушного потока
Литература:
- Авезов Р. Р., Орлов А. Ю. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения. -Ташкент.: Фан, 1988. -288с.
- Самиев К. А. Математическое моделирование теплового режима инсоляционного пассивного система солнечного отопления с трехслойными вентилируемыми светопрозрачными ограждениями // Гелиотехника. 2009 № 4. С.121–126.
