Солнечное отопление дома

Солнечное отопление дома позволяет не пользоваться основным отоплением в холодный период. Это приводит к экономии части энергии, и, соответственно, денег.

Для жилищ, которыми пользуются достаточно редко, или для домов сезонного проживания (дачи), такая отопительная система наиболее полезна в зимнее время, так как препятствует чрезмерному охлаждению стен и, тем самым, предотвращает повреждения, возникающие от конденсата и плесени. Следовательно, это приводит к снижению ежегодных эксплуатационных расходов.

Для того, чтобы гелиоотопление дома было действительно эффективным ограждающие конструкции должны быть качественно утеплены.

Солнечное отопление «Двойной конверт»

Систему солнечного отопления «Двойной конверт» ещё называют «Двойная оболочка». Система работает совершенно бесшумно и не приводит к сквознякам.

Дом с солнечной лестницей

Гелиоотопление Solar Staircase™, созданное талантливым инженером-изобретателем Норманом Саундерсом (Norman B. Saunders), было применено в одном из домов в Боксборо (Мидлсекс, Массачусетс, США). Система этого дома прекрасно работает и по сегодняшний день.

Солнечное отопление в пасмурные дни

То, что гелиоотопление возможно и в пасмурные дни доказали в Массачусетском технологическом институте (MIT), где профессор Тимоти Джонсон (Timothy E. Johnson), главный научный сотрудник отдела архитектуры, и аспирант Брайан Хаббелл (Brian Hubbell) разработали систему пассивного гелиоотопления для регионов с недостаточным количеством ясных дней.

Термосифонная солнечная система отопления

Гелиоотопление с термосифоном было применено американским архитектором Марком Джонсом (Marc Jones), при проектировании пассивных домов для Санта-Фе (Нью-Мексико, США). Система обеспечила домам Джонса 100% отопление солнцем.

Повышение эффективности системы пассивного солнечного отопления

Пассивное гелиоотопление в системе с прямым доступом (Direct Gain) всегда имело проблему теплопотерь в ночное время и холодные пасмурные дни, так как для системы требуются окна южной ориентации большой площади. SunScoop позволяет повысить эффективность улавливания тепла солнца без значительного увеличения площади окон.

Солнечное отопление с отражающими жалюзи

Пассивное гелиоотопление с непосредственным доступом тепла солнца в помещения (Direct Gain) требует наличия окон южной ориентации увеличенной площади. Это одно из необходимых условий функционирования системы.

Свободно стоящая солнечная теплица отапливает дом

Свободно стоящая гелиотеплица была построена в Норрисе (Южная Каролина, США) для системы отопления жилого дома. Помимо отопления жилого дома строение используется также для сушки одежды и подогрева воды (73% потребностей).

Солнечная отопительная установка Грамма

Установка изобретателя Рона Грамма (Ron Gramm) — простейшая система гелиоотопления, состоящая из ряда воздушных коллекторов, монтируемых на южном фасаде дома.

Система солнечного отопления Минка

Система гелиоотопления, разработанная изобретателем Полом Минком (Paul Mink), смонтирована в его собственном загородном доме площадью 213,7 м². В связи с тем, что фасад дома по причине неудачной ориентации не подходил для установки коллекторов, а рядом с домом недостаточно было места с хорошей инсоляцией, Минк установил 14 коллекторов на крыше.

Самодельная система солнечного отопления Браншайда

Самодельная система гелиоотопления была смонтирована в старом фермерском доме, купленном в горах недалеко от Рима. Существующая система каминного отопления не справлялась со своей задачей.

Испытания системы, проведённые в первую же зиму, показали, что в ясный день температура воздуха, поступающего из коллекторов в дом, составляет около 60°. Температура в помещениях колеблется в течение суток от 16° до 23°.

Солнечные установки

Установки солнечного отопления и горячего водоснабжения, их виды и конструкции, расчёты и самостоятельная постройка.

Солнечный коллектор из банок

Солнечный коллектор из банок может быть с легкостью изготовлен своими руками. Он дёшев, но достаточно эффективен и в ясные холодные дни позволяет заметно снизить затраты на отопление.

Солнечное отопление «Двойной конверт»

Систему солнечного отопления «Двойной конверт» ещё называют «Двойная оболочка». Система работает совершенно бесшумно и не приводит к сквознякам.

Купольная хозяйственная солнечная теплица

Солнечная теплица, построенная Дэвидом Байномом (David Bynum), — геодезический купол с основанием в виде эллипса. Большая ось (8,2 м) ориентирована в направлении запад-восток.

Дом с солнечной лестницей

Гелиоотопление Solar Staircase™, созданное талантливым инженером-изобретателем Норманом Саундерсом (Norman B. Saunders), было применено в одном из домов в Боксборо (Мидлсекс, Массачусетс, США). Система этого дома прекрасно работает и по сегодняшний день.

Капиллярный солнечный коллектор

Это устройство имеет двухслойную абсорберную пластину, выполненную из капиллярныx трубок. Температура воздуха на выходе может достигать 120°C.Капиллярные панели толщиной 40 мм каждая расположены на расстоянии 20 мм друг от друга. Поступающий свет солнца поглощается тёмной нижней панелью. Инфракрасное излучение от нее нагревает прозрачную верхнюю панель. Температура на выходе может регулироваться изменением скорости вращения вентилятора.

Солнечное отопление в пасмурные дни

То, что гелиоотопление возможно и в пасмурные дни доказали в Массачусетском технологическом институте (MIT), где профессор Тимоти Джонсон (Timothy E. Johnson), главный научный сотрудник отдела архитектуры, и аспирант Брайан Хаббелл (Brian Hubbell) разработали систему пассивного гелиоотопления для регионов с недостаточным количеством ясных дней.

Трубчатые теплоаккумуляторы скрытой теплоты

Применение трубчатых теплоаккумуляторов скрытой теплоты позволяет решить многие проблемы, возникающие при использовании фазопереходных солей. Новая трубка Бордмана обеспечивает несколько точек плавления фазопереходной соли для разных конструкций.

Вращающийся солнечный теплоаккумулятор

Предлагаемый солнечный теплоаккумулятор скрытой теплоты позволяет сохранять теплоту в значительно меньшем объёме нежели традиционные аккумуляторы. Стоимость системы может быть ниже стоимости гравийного аккумулятора на 50%, а жидкостного — на 25%.

Солнечные веранды

Веранды, пристроенные к южному фасаду дома, могут иметь самые разные размеры. Кроме того, их можно спроектировать и построить в различных стилях. Используя современные технологии, можно достаточно недорого создать либо оранжерею, радующую домочадцев, либо комфортабельное помещение, в котором семья с большим удовольствием будет проводить свой досуг.

Солнечный дом в Белфасте

Дом Дейва и Синтии Едни (Edney) из Белфаста (Нью-Йорк, США) — обычный каркасный. Супруги оборудовали его системой отопления, использующей тепло солнца. Резервным источником отопления является дровяной камин.

Солнечный дом Смита

Свой солнечный дом Том Смит (Tom Smith) построил в горах Сьерра-Невады (Олимпик-Валли, Калифорния, США) после 20-месячных исследований. Дом имеет двойную оболочку, называемую «Двойной конверт». В южный фасад дома встроена гелиотеплица.

Вид с юго-востока

Площадь дома составляет 176,5 м². В нём расположены: большая общая комната, зонированная на гостиную, столовую, кухню; семейная комната.

Конструкция и система отопления

Конструкция солнечного дома

Дом каркасный. Каркас стен имеет сечение 50×150 мм, стропила — 50×300 мм. Потолки второго уровня подшиты к стропильным балкам.

На расстоянии 300 мм от северной стены дома устроена внутренняя стена. Каркас её выполнен из брусков сечением 50×100 мм.

В подполье также устроена воздушная прослойка в 300 мм между полом первого уровня и гравийной засыпкой воздушного теплоаккумулятора, уложенной на теплоизоляцию. Толщина засыпки составляет 600 мм.

Все стены и потолки теплоизолированы пенополиуретаном. Теплоизоляция внутренней оболочки имеет термическое сопротивление R=2,3. Термическое сопротивление стен и крыши наружной оболочки составляет R=32,3.

Южный фасад солнечного дома имеет обильное остекление общей площадью 36,2 м².

Остекление распределяется следующим образом:

• вертикальное остекление первого уровня площадью 15,8 м²;
• остекление второго уровня, которое выполнено с наклоном 60° и имеет площадь 14,8 м²;
• клерестории площадью 5,6 м².

Все стеклопакеты двухслойные и выполнены из закалённого стекла.

Площадь остекления западного и восточного фасадов незначительна, на северном фасаде остекление отсутствует.

Вход устроен через теплоизолированный тамбур.

Система отопления солнечного дома

Тепло солнца, поступающее в теплицу, распределяется по всему дому (Isolated Gain).

Гелиотеплица, пространство между стропильными балками, воздушный зазор между наружной и внутренней оболочками северного фасада, подполье — образуют так называемый «двойной конверт». Через него естественной конвекцией движется нагретый воздух, поддерживая комфортную температуру в жилых помещениях. Преимуществом такой системы является отсутствие сквозняков.

Жилые помещения первого этажа отделены от теплицы сдвижными остеклёнными дверями, а второго — балконом.

В зимнее время свет солнца, отраженный от снега, увеличивает теплопоступления до 30%.

Ёмкости гравийного теплоаккумулятора достаточно для поддержания комфортной температуры в помещениях в течение 3 суток.

Печь

Дровяная печь, установленная в гостиной, используется в отдельные особо холодные дни в качестве дополнительного источника отопления.

Приточный воздух поступает через подземный воздуховод диаметром 600 мм. Воздухозаборник расположен с северной стороны.

Система охлаждения солнечного дома

В летнее время открываются люки вытяжной вентиляции, устроенные в верхней части гелиотеплицы. Нагретый воздух естественной конвекцией течёт наружу. Возникает небольшое разряжение, благодаря которому через подземный воздуховод в дом подсасывается свежий наружный воздух, который проходя над засыпкой гравийного теплоаккумулятора, охлаждается.

Солнечный дом «двойной конверт» в Колорадо-Спрингс

Дом «двойной конверт» в Колорадо-Спрингс, общий вид

Солнечный дом площадью 170,9 м 2 в Колорадо-Спрингс (Колорадо, США) построен по принципу двойного конверта. Во внутренней оболочке расположены гостиная и спальни, а во внешней — солнечная теплица, чердак, подполье. Обе оболочки хорошо изолированы (суммарное термическое сопротивление западной, восточной стен и крыши R=6,7, а северной и южной стен — R=7. Вход в дом устроен через тамбур, все окна не южной ориентации имеют минимальную площадь. Суммарная площадь остекления солнечной теплицы и окон южного фасада составляет 61,1 м 2 .

Поступившее в теплицу солнечное тепло аккумулируется бетонной плитой пола, бетонными стенами, а также баком с водой объёмом 1,57 м 3 . Скапливающийся под коньком крыши тёплый воздух, направляемый вниз вентилятором, аккумулируется в массивных элементах конструкции.

В ночное время тепло от нагретых термических масс может направляться лишь во внутренний конверт с жилыми помещениями, чем достигается заметное энергосбережение.

В качестве резервных источников тепла используются электронагреватели.

В летнее время открываются нижние вентиляционные люки солнечной теплицы, чердачные вентиляционные люки и северные окна, что способствует эффективной вентиляции помещений.

Доля солнечной энергии в отоплении дома 82%.

Проектирование дома: Colorado Homes, Inc.
Проектирование СЭУ: Rick A. Cowllshaw
Строительство: Colorado Homes, Inc.
Стоимость строительства: $85,000

Солнечный дом «Двойной конверт» в Сайлом-Спрингс

Заглублённый солнечный дом был спроектирован и построен Тимом Кливером (Tim Kliewer) из Сайлом-Спрингс (Арканзас, США). В доме используется воздушная система отопления «Двойной конверт».

Заглублённый дом, вид с юго-запада

Стены, крыша и пол дома выполнены из бетона. Толщина теплоизоляции крыши составляет 100 мм, стен в верхней трети высоты — 50 мм, во второй трети — 50 мм. Нижняя часть стен и пол не имеют теплоизоляции. Это позволяет создавать температурный дифференциал, необходимый для работы естественной циркуляции воздуха.

Заглублёенный дом, разрез

Воздух, нагретый в солнечных коллекторах до 49–50°C, поступает в каналы шириной 250 мм, что является достаточным для циркуляции воздуха без применения вентиляторов.

Во время работы коллекторов температура бетонного потолка достигает 29°C, постепенно снижаясь до 22°C на бетоном полу. Температура воздуха в помещениях остается на уровне 21°C.

В холодные пасмурные дни для обогрева дома используется резервный источник отопления — дровяная печь.

В летнее время система используется в режиме охлаждения. Для более эффективного охлаждения помещений применяются небольшие вентиляторы, установленные на выходе воздуховодов.