Оглавление

8. Воздушные солнечные системы
8.1. Введение

Пневматические солнечные системы можно сравнить с солнечными системами, в которых теплоносителем является жидкость. Однако воздух как среда теплопередачи в солнечных системах имеет совсем другие физические свойства, чем вода (см. Табл. 8.1), и оказывает следующие воздействие на воздушные солнечные системы:


Воздух

Вода

Плотность, кг/м3

1,185

998,200

Удельная массовая теплоемкость, Дж/кг*К

0,28

1,16

Удельная объемная теплоемкость, Дж/м3

0,31

1158

Теплопроводимость, Вт/м*К

0,026

0,559

Таблица 8.1 – Некоторые параметры материалов для воздуха и воды при температуре 25оС и 105 Па.

Как теплоноситель, воздух обладает следующими преимуществами и недостатками.

Простая структура системы может рассматриваться как преимущество. Из-за свойств воздуха, в отличии от систем, базирующихся на жидкостях, нет никаких проблем с системой безопасности с воздухом в качестве теплоносителя. Воздух не может заморозиться, или закипеть – поэтому нет необходимости в защите от переохлаждения, не требуются предосторожности в случае простоя. Кроме того, воздух менее коррозионный чем жидкость. Это также увеличивает срок службы коллекторов. Общим преимуществом использования (солнечных) воздушных коллекторов для отопления жилых домов, является более низкий температурный уровень подачи воздуха в комнатах, по сравнению с необходимой более высокой температурой подачи на входе в классических жидкостных системах. Поэтому возможно проэктирование для более низких температур, что положительно влияет на эффективность. Кроме того, некоторые тепловые потери, которые присутствуют в классических водных системах, не имеют места.

Недостатком есть то, что из-за низкой теплоемкости и меньшей теплопроводимости, в сравнении с жидкостями, требуются для теплопередачи каналы большего диаметра и теплообменники большей площади.

В целом, эти свойства позволяют осуществить очень простой дизайн системы для прямого отопления здания, и для этого не требуется отдельные схемы. Воздух, проходящий через коллекторы может быть прямо подведен к зданию. Более того, освежать дома можно солнечным подогревом, что позволяет увеличить обьем свежего воздуха и улучшит качество воздуха в помещениях, одновременно снижая или устраняя дополнительные потребности в энергии.

Для разумной интеграции солнечной воздушной системы в здание, выгодно, если контролируемая (механическая) вентиляция здания уже установлена; если же ее нет, то такую систему необходимо установить. С низким энергетическим потреблением новых зданий, и с обязательными толстыми стенами, управляемая вентиляция также устанавливается чаще в домах общественного сектора. Меньшие потери передачи тепла от дома, вместе с рекуперацией тепла, может привести даже к более низком энергопотреблении. С помощью разумного объединения с солнечными воздушными системами, также возможно увеличить экономию энергии. Так как обе системы – вентиляции и воздушная солнечная система – работают с одной средой, возможно интегрировать такие системы без больших затрат. Но даже когда механическая вентиляционная система не установлена, возможно использовать солнечную воздушную обогревательную систему.

Однако, в пассивных домах, использование солнечных воздушных коллекторов важно по экономическим причинам, так как затраты энергии на обогревание весной и осенью в основном низкие. Это приводит к необходимому сбережению теплоты, для чего простые и недорогие солнечные воздушные системы менее пригодны. Посмотрите Рис.8.1 в качестве примера солнечной воздушной системы.

Рис.8.1 – Пример солнечной воздушной системы. Источник: Граммер, Амберг

На главную