На первый взгляд может показаться парадоксальным полу­чение холода из солнечного тепла. Однако посредством исполь­зования солнечной энергии можно получить множество нужных для человека благ — от кондиционирования помещений до изго­товления льда.

Если здание нуждается летом в кондиционировании при нор­мальных европейских условиях, то это результат непродуманного решения его конструкций. Даже в жарких странах, например в Северной Африке или на Среднем Востоке, дома могут быть по­строены таким образом, что в них без специального оборудова­ния будет сохранятся естественная прохлада. В традиционной архитектуре существует много примеров подобных решений. Однако если воздушный кондиционер необходим, то можно ие — пользовать энергию солнца, поскольку в жаркие дни, когда нуж­но охлаждение, энергия солнечного излучения максимально до­ступна и таким образом полностью отпадает забота об аккумули­ровании энергии. Воздух в комнатах может охлаждаться посред­ством солнечного тепла, с использованием простых естественных процессов, например испарения жидкостей.

5.3.1. Охлаждение помещений (эффект охлаждения путем ис­парения воды). Известный физический принцип гласит, что при испарении жидкостей тепло (скрытая теплота испарения) акку­мулируется из окружающего воздуха и таким образом возника­ет эффект охлаждения. Хей и Джеллотт в своей ранее упомяну­той системе использовали этот эффект для кондиционирования зданий.

На плоской кровле слой воды в 21 см летом за ночь охлаж­дается благодаря радиации и испарению (рис. 34). Днем вода на­крывается тяжелой полиуретановой плитой толщиной 4,5 см, которая не пропускает прямую солнечную радиацию. Холодная вода на крыше охлаждает жилые помещения через потолок. Среди домов, построенных на этом принципе, «Sky-therm» — дом в Финиксе (США; архитекторы Хей и Джеллотт, 1967 г.); «Солнечный дом» в Атаседеро (Калифорния, США; архит. Хей, 1975 г.). Дом в Финиксе был испытан и получил хорошую оцен­ку.

Основная проблема состоит в том, что во многих жарких странах, где воздушный кондиционер действительно необходим, вода редка и дорога. Это значительно повышает эксплуатацион­ную стоимость сооружения.

5.3.2. Охлаждение помещений посредством обратного парни­кового эффекта. В солнечных коллекторах, действующих по прин­ципу парникового эффекта, все направлено на то, чтобы увели­чить поглощение и уменьшить потерю тепла, отражения и обрат­ной радиации. Для охлаждения, т. е. уменьшения поглощения тепла, можно принять различные меры. В их числе:

уменьшение прямой радиации путем ориентации здания;

увеличение естественной обратной радиации;

использование прозрачных поверхностей для термической ра­диации (например, полиэтиленовых пленок);

подбор отражающих поверхностей на кровле и стенах (алю­миний, стекло, вода, пластиковые пленки, белая отделка);

термоизоляция.

Эти меры могут комбинироваться, например внешние стены — окрашиваться белой краской, а внутренние поверхности — обли­цовываться алюминием. Эксперименты показали, что подобными методами можно достигнуть внутренней температуры, которая будет на 10—20° ниже, чем внешняя.

5.3.3. Солнечная энергия для естественных процессов, связан­ных с охлаждением. Процессы конвекции делают возможным охлаждение путем испарения жидкостей под давлением. Аммиак

/

Рас. 34. Система естественного солнечного кондиционирования (Хэй-Джел — лотт)

(раствор), отличающийся очень низкой точкой кипения, часто используется как жидкая среда. Этот процесс требует энергии, которая при определенных условиях может получаться от солнца (см. рис. 34 и 35).

Французский исследовательский институт (CNRS) построил в Пиренеях экспериментальную установку, где используется фо­кусирующий коллектор производительностью 25—50 кг льда в день.

Эта установка также способна преобразовать солнечную энер­гию в электрическую энергию, и, используя ее, приводить в дей­ствие стандартное оборудование для охлаждения.

Ё Советском Союзе Ариф Шодиев построил солнечный реф­рижератор, в котором жидкость заменена твердым веществом. Под действием солнечной радиации это вещество, не превраща­ясь в жидкость, принимает форму кристаллов, что сопровожда­ется охлаждением. Этот солнечный рефрижератор работает без компрессора. С повышением температуры окружающей среды ав­томатически производится больше льда.

Специалисты считают, что широкое внедрение солнечных ох­ладительных установок произойдет быстрее, чем обогреватель­ных установок, потому что максимум радиации приходится имен­но на те районы, где действительно нуждаются в охлаждении, и, таким образом, проблема дорогостоящего аккумулирования ус­траняется.

В США строятся два очень больших здания, снабженных кон­диционированием на солнечной энергии. В Рокфеллеровском центре в Нью-Йорке фирма RCA строит двенадцатиэтажное ад­министративное здание, которое на 100% обогревается и частич­но кондиционируется за счет солнечной энергии. В Виргинии, со­гласно исследовательской программе NASA, строится здание площадью 18 000 м2 с коллектором площадью 5000 м2. Вся необ­ходимая энергия для воздушного кондиционера в этом здании бу­дет получаться за счет солнечной энергии.