Солнечный дом 1 (МТИ). Построен в 1939 г., состо­ял из двух помещений — служебного и лабораторного общей полезной площадью 46,5 м2 [2, 9, 10, 11]. Боль, шая часть крыши, наклоненной под углом 30° к югу, представляла собой коллектор с тройным остеклением общей площадью 37,9 м2 и площадью теплоприемной поверхности 33,45 м2. Поглощающая поверхность была выполнена из зачерненного медного листа с припаян­ными параллельными медными трубами. В подвале размещался большой бак-аккумулятор горячей воды емкостью 65,86 м3 со средней толщиной изоляции 665 мм. В отношении тепловых характеристик. здание было спроектировано так, чтобы соответствовать шести­комнатному дому с умеренной изоляцией. Это было первое здание, полностью обогреваемое за счет солнеч­ной энергии, поскольку тепло, накапливаемое в летний период, могло быть использовано зимой, однако такой способ признали неэкономичным и разрушили здание в 1941 г.

Солнечный дом II (МТИ). В 1947 г. было построено одноэтажное лабораторное здание с размерами прибли­зительно 4,26X13,4 м и высотой 2,44 м; солнечный кол­лектор, состоящий из семи отдельных панелей, площа­дью 10 м2 каждая, располагался на южной стене под] углом к вертикали [9, 10, 12]. Были исследованы раз­личные типы аккумулирующей системы, а в период 1947—1949 гг. на базе этого дома был создан дом III.

Солнечный дом III (МТИ). На крыше дома, равно- го по площади дому II, был смонтирован коллектор с двойным остеклением и поглощающей системой, выпол-J ненной, как в доме I [9, 10, 11]; его площадь составля-j ла 37,2 м2 при наклоне коллектора 57° к горизонту. Ак-| кумулятором служил цилиндрический бак емкостью]

4,5 м3, установленный на чердаке. В период четырехъ зимних месяцев система обеспечивала 85% энергии на] отопление помещений, а впоследствии 90%. В 1955 г. дом сгорел.

Солнечный дом IV (МТИ). Построенный в.1959 г. дом [9—11], который показан на рис. 4.1, считался уни­кальным [14], поскольку он проектировался именно как; j солнечный дом, т. е. так, чтобы в нем по возможности]

] наиболее полно использовалась поглощаемая энергия,.

Рис. 4.1. Солнечный дом IV (МТИ).

были сведены до минимума энергетические потери, что­бы он по комфорту отвечал требованиям, предъявляе­мым к современному жилищу. Дом представлял собой двухэтажную постройку полезной жилой площадью 134,7 м2. Часть южной стены дома представляла собой солнечный коллектор площадью 59,5 м2, расположенный под углом 60° к горизонтали. Коллектор с двойным ос­теклением был переделан: к зачерненному алюминиево­му листу, суммарная поглощательная способность кото­рого составляла согласно измерениям 0,97, были меха­нически прижаты медные трубки. Хорошо изолирован­ный водяной бак-аккумулятор имел емкость 5,7 м3. В пе­риод эксплуатации обитатели дома старались не изме­нять своих привычек и образа жизни, не приспосабли­ваться к солнечному отоплению, так что хозяйка зани­малась мытьем посуды и стиркой тогда, когда это было ей удобно, а не только тогда, когда сияло солнце. В течение зимнего сезона, с 30 сентября 1959 г. по 30 марта 1960 г., 44% нагрузки на отопление помеще­ния и 57% нагрузки на горячее водоснабжение для бытовых нужд удовлетворялось за счет системы сол-

Рис. 4.2. Солнечный дом в Доувере.

нечного энергоснабжения. Это было значительно мень-1 ше расчетных эксплуатационных характеристик, что| объяснялось суровыми погодными условиями, которыми! в том году характеризовался зимний период. Через два^ года эксплуатационные трудности заставили отказать-1 ся от этой системы, хотя при ее использовании в тече-1 ние двух зим 48% суммарной нагрузки обеспечивалось за счет солнечной энергии.

Солнечный дом в Доувере. Система солнечного отоп­ления первого дома, который должен был полностью обогреваться за счет солнечной энергии, разработана; Телкес [3, 9, 10], являвшейся в то время соискателей при МТИ. Проект дома, показанного на рис. 4.2, выпол! нен бостонским архитектором Э. Раймонд. Строитель­ство осуществлено в рамках частного проекта на сред-] ства А. Пибоди в Доувере (штат Массачусетс); впервые! дом был заселен в сочельник 1949 г. Вертикально рас-1 положенный воздушный коллектор с двойным остекле-1 нием площадью 66,89 м2 занял целиком южный фасад! двухэтажного здания на уровне второго этажа. Каждая! панель коллектора содержала два оконных стекла раз-Я 70

мерами 3,28X1,22 м, разделенных воздушным зазором шириной 19 мм. Поглощающая поверхность была вы­полнена из стандартных листов оцинкованной стали, окрашенных обычной черной матовой краской. Позади каждого листа имелся воздушный промежуток шириной 76 мм, по которому мог циркулировать воздух по на­правлению к трем теплоаккумулирующим бункерам. В этих бункерах общим объемом около 13,3 м3 находи­лись сосуды с глауберовой солью — декагидратом серно­кислого натрия Na2S04- 10Н2О. Телкес ясно понимала, что если принять для аккумулирования тепла на про­должительные периоды воду или камни, то основная трудность будет состоять в том, чтобы найти достаточ­но большое пространство для размещения аккумулято­ра, и предложила использовать скрытую теплоту плав­ления или растворения химических соединений, напри­мер глауберовой соли с температурой плавления около 32° С; запас тепла был при этом приблизительно в шесть или семь раз больше, чем в водяном аккумулято­ре того же объема. Обогревался только нижний этаж площадью 135,3 м2, причем тепло из аккумулятора по­давалось в комнаты с помощыр небольших вентилято­ров, которые управлялись индивидуальными терморе­гуляторами. Исходная энергоемкость аккумулятора была рассчитана на покрытие тепловой нагрузки в про­должение 12 дней в зимний период. В течение первого года эксплуатации система солнечного отопления пол­ностью обеспечивала тепловую нагрузку, затем, однако, характеристики ухудшались вследствие расслоения фаз, необратимости теплового эффекта при плавлении и пере­охлаждения соли, так что через некоторое время потре­бовался источник дополнительного тепла. Через четыре года, когда дом был расширен, солнечную отопительную систему ликвидировали, но к тому времени были уста­новлены некоторые очень важные особенности этой схемы:

эффективность применения солнечного воздушного коллектора, имеющего простую конструкцию — и являю­щегося одновременно тепловым коллектором и стеной. Такое использование коллектора в качестве стены или части крыши было характерной чертой большинства последующих конструкций солнечных домов;

преимущество наличия регулируемых температур­ных зон в различных частях дома. Это обстоятельство

не учитывалось во многих более поздних проектах, нс! впоследствии снова была подтверждена его важности для экономии энергии;

большая энергоемкость теплового аккумулятора не-| большого объема, котора*я обеспечивалась за счет скры-1 той теплоты плавления солей. Проблему расслоения фаз* при повторении циклов еще предстояло решить, И ЭТ(Я оказалось одной из наиболее трудных проблем в прак-1 тике применения солнечной энергии для отопления.

Бунгало «Блисс-Хауз». Имевшееся в Амадо (штаті Аризона) одноэтажное бунгало полезной площадью» 62,43 м2 было в 1954—1955 гг. реконструировано и снабЯ жено солнечной воздушной отопительной системой с каЯ менным аккумулятором [15]. Коллектор с одинарным! остеклением состоял из четырех слоев черной хлопчаЯ тобумажной ткани с зазором между слоями — шириной!

12,5 мм. Он имел площадь 29,26 м2 и был установлені вплотную к бунгало под углом 53° к горизонтали. Ак-Я кумулирующая система из камней диаметром 100 мм,1 общей массой 65 т и объемом приблизительно 36,8 м3| была расположена также вблизи бунггЫо в изолирован-! ной подземной камере. В процессе эксплуатации при со-Я ответствующем уровне радиации воздух подавался вен-1 тилятором из коллектора в аккумулятор. По мере надоб-1 ности второй вентилятор снабжал дом воздухом либо! прямо из коллектора, либо из аккумулирующей системы.! Система полностью обеспечивала отопительную нагруз-1 ку бунгало в зимний период, и было объявлено, что! это — первый дом в США, отопление которого на 100% 1 обеспечивается за счет солнечной энергии. Для охлажЯ дения в летний период воздух в ночные часы прогонялЯ ся сквозь отдельную горизонтальную насадку, покрытую! черной тканью. Таким образом воздух дополнительно! охлаждался — примерно на 1° С, затем направлялся в аккумулирующую систему. В течение дня охлажденный* воздух можно было направлять в бунгало. Систему де-| монтировали после успешной эксплуатации в течение! немногим более года.

Интересной особенностью проекта было то, что ем! кость аккумулятора соответствовала десятидневному за-1 пасу тепла. Этого было вполне достаточно, поскольку в; зимний период солнце в течение одного дня обеепечива-j ло более чем двухдневную потребность в тепле. В более] северных широтах необходима значительно большая еэд!

7?

кость аккумулятора, чтобы Компенсировать существенно более низкий уровень солнечного излучения" в зимний период. Экономические показатели в то время были неблагоприятными, поскольку капитальные затраты ока­зались в пять раз больше, чем для обычных отопитель­ных систем, так что было невозможно возместить ка­питальные затраты и проценты на капитал количеством сэкономленного топлива — отношение капитальных за — тоат к стоимости сэкономленного топлива составляло 50:1. Невыгодность этого проекта являлась очевидной.

Административное здание в Альбукерке конструкции Бриджеса и Пэксона. Первое в мире административное здание, обогреваемое за счет солнечной энергии, было построено в Альбукерке (штат Нью-Мексико) и введено в эксплуатацию в августе 1956 г. [16, 17]. Полезная площадь здания составляла примерно 400 м2, и оно бы­ло снабжено обращенными к югу плоскими коллекто­рами, наклоненными к горизонтали под углом 60°, как показано на рис. 4.3. Эффективная площадь коллектора с одинарным остеклением равнялась примерно 70 м2, а емкость подземного изолированного бака-аккумулято­ра составляла 22,7 м3. Все элементы оборудования бы­ли стандартными, за исключением коллекторов, которые состояли из алюминиевых листов толщиной 0,476 мм, окрашенных неселективной черной краской, и медных труб с наружным диаметром 38 мм, припаянных к об­ратной стороне листов на расстоянии 150 мм друг от друга и образующих непрерывный контур, содержащий нагреваемую воду. В здание тепло подавалось с теплой водой, поступающей из бака-аккумулятора при темпера­туре около 40° С и проходящей по трубам, расположен­ным в напольных и потолочных панелях. Когда темпе­ратура воды в аккумуляторе оказывалась недостаточно высокой, чтобы можно было удовлетворить потребности здания в тепле, использовался тепловой насос.

Преимущества использования теплового насоса с солнечным коллектором были ясно изложены в первом сообщении о характеристиках здания [16]. В летний период тепловой насос может служить для охлаждения здания, причем такое его использование для двух це­лей является выгодным. В холодную и облачную лого­су можно допустить, чтобы температура коллектора и аккумулятора сильно понизилась, и получить в резуль­тате повышение эффективности работы коллектора и

73

Рис. 4.3. Административное здание в Альбукерке конструкции Бриджеса и Пэксона.

увеличение энергоемкости аккумулятора. Использова­ние теплового насоса позволяет также устанавливать коллектор и бак-аккумулятор меньших размеров. В пер­вый сезон эксплуатации прямое солнечное отопление удовлетворяло 62,7% суммарной отопительной нагрузки, а оставшиеся 37,3% обеспечивались тепловым насосом. Следует подчеркнуть, что даже при работе теплового насоса главным источником тепла оставались солнечные коллекторы. Количество энергии, расходуемой тепловым насосом на собственные нужды, составляло только 8,2% ] суммарной отопительной нагрузки. Интересно отметить, что при существовавших в то время (1956—1957 гг.) ] ценах на топливо экономия средств на отопление не воз — ] мещала необходимых начальных издержек на солнечные і отопительные системы в большинстве районов США. Но 1 всегда можно найти такие районы, в которых высокие ] цены на топливо обусловливают экономическую целесо — і образность использования солнечных отопительных си­стем. Система в своем первоначальном виде работала j около шести лет с отдельными случайными неисправ — I ностями, такими как, например, повреждение, вызван — ] 74

ное неполным дренированием системы во время моро­за. Повреждались также гибкие резиновые трубчатые соединения.

Система солнечного отопления была восстановлена в рамках проекта ЭРДА [3] в 1974 г. [17]. Принципиаль­ное изменение состояло в том, что для устранения про­блемы замерзания самодренирующаяся система была заменена системой, содержащей водоэтиленгликолевый теплообменник, насос и сеть трубопроводов; кроме то­го, были добавлены пять небольших компактных водо­воздушных тепловых насосов, которые должны исполь­зовать энергию теплой воды, циркулирующей в здании, и нагнетать нагретый воздух в комнаты. Главной целью проекта является получение обобщенных данных для проектирования солнечных энергетических систем с теп­ловыми насосами, необходимых архитекторам и инже — нерам-консультантам.

Дом Мэтью, Кус-Бей (штат Орегон). Этот дом был спроектирован и построен владельцем Мэтью в 1966— 1967 гг. и является лучшим для того времени примером солнечного дома, построенного частным образом [18— 20]. Многие важные конструктивные особенности, при­сущие этому дому, могут быть использованы при созда­нии солнечной отопительной системы любого дома. Он также обладает классической простотой первых солнеч­ных домов; так, жилые комнаты и кухня расположены на южной стороне, чтобы использовать солнце в зим­ний период, а в летний период эти помещения затеня­ются длинным навесом. На рис. 4.4 показаны системы солнечного отопления этого дома. Коллектор высотой

1,5 м и длиной 24,4 м, подробно описанный в гл. 8, расположен на крыше и для увеличения эффективно­сти работы снабжен рефлектором, выполненным из обычной алюминиевой фольги, приклеенной кровель­ным компаундом. Вода из главного бака-аккумулятора прокачивается по трубопроводам насосом мощностью 184 Вт, который включается в работу с помощью тер­морегулятора, установленного на крыше. Из трубопро­водов вода сливается в 170-литровый расширительный бак, а затем в бак-аккумулятор, если насос не работает. Бак-аккумулятор имеет изоляцию только со стороны

расположенного над ним подвала и не изолирован от почвы, прилегающей к боковым стенкам и днищу. Та­ким образом, в некоторые периоды года в почве может аккумулироваться или теряться значительное количе-. ство тепла. Так, в сезон 1974—1975 гг. было отмечено] аккумулирование тепла в осенний период. На крупных

Рис. 4.4. Система солнечного отопления дома Мэтью. / — насос; 2 — расширительный бак; 3 — солнечный коллектор; 4 — отражаю­щая поверхность; 5 — нагреватель воды для бытовых нужд; 6 — изоляция из стекловолокна; 7 —подпитка нагревателя воды для бытовых нужд; 8— бак — аккумулятор.

тепловых магистралях, соединяющих отсек бака-акку­мулятора с жилым помещением, расположены изолиро­ванные заслонки, которые управляются терморегулято­рами, так что летом отопление можно полностью от­ключить. Вентиляторы для принудительной циркуляции воздуха отсутствуют. Стоимость материалов, включая стальной бак-аккумулятор емкостью 30 м3 и коллектор, составляла в 1967 г. менее 1000 долл. Сооружение бака, с которого Мэтью начал строительство, заняло пять не­дель, на остальную систему потребовалось восемь не; дель. В январе 1974 г. к системе был присоединен отдельно стоящий коллектор площадью 30 м2, смонти­рованный приблизительно на расстоянии 20 м от дома.

Следует обратить внимание на ряд особенностей соЛ> нечного дома Мэтью:

дом был построен из стандартных деталей без спе­циальной изоляции, хотя солнечное отопление преду­сматривалось с самого начала;

дом расположен сравнительно далеко на севере (42°,5 с. ш.) в районе, известном сплошной облачно­стью в зимний период;

, сочетание почти вертикального солнечного коллекто­ра (82° к горизонтали) с почти горизонтальной отража­ющей поверхностью (8° к горизонтали);

относительно большая (30 м3) емкость бака-аккуму­лятора;

сочетание установленного на крыше и отдельно сто­ящего коллекторов с большими размещенными перед ними отражающими поверхностями.

Опубликованы подробные результаты, полученные в период 1974—1975 гг. [18], из которых следует, что 85% суммарных потребностей в тепле на отопление удовлет­ворялось за счет аккумулированной солнечной энергии. Семья Мэтью допускала, чтобы температура внутри по­мещения падала ниже проектного значения 21° С, по­скольку поступления тепла из коллектора и бака-акку­мулятора уменьшались в течение зимы.

Дома Томасона. Первый дом, спроектированный То­масоном, был одноэтажной постройкой с подвалом и аккумулятором, установленным под покатой крышей [21—24]. Построенный в 1959 г. в Вашингтоне (округ Колумбия) дом имел коллектор площадью 28 м2 при общей жилой площади 139 м2. Томасон одним из пер­вых конструкторов применил простую и относительно недорогую коллекторную систему струйного типа, в ко­торой вода из бака-аккумулятора направляется в гори­зонтальную распределительную трубу в верхней части коллектора. В первом варианте системы в качестве поглощающей поверхности использовался черный гоф­рированный алюминий и коллектор имел два слоя про­зрачной изоляции — один из стекла, а другой — из про­зрачной полиэфирной пленки. Вода, вытекающая через отверстия в распределительной трубе, попадала непо­средственно в расположенные против них канавки в гофрированном листе. Нагретая вода собиралась в от­крытом желобе, расположенном в основании коллекто­ра, и возвращалась в бак-аккумулятор. Аккумулятор представлял собой водяной бак емкостью 6,1 м3, вокруг которого размещалось 50 т гальки диаметром 100 мм. Система нагрева воды для бытовых нужд включала 1000-литровый подогреватель. Энергоемкость аккумуля­тора в системе обеспечивала примерно пятидневный

запас тепла на отопление, и утверждалось, что система) I солнечного отопления удовлетворяла 95% отопительной нагрузки. Для охлаждения в летний период вода в ноч-11 ные часы направлялась по неостекленным, обращен-1 ным к северу каналам, расположенным на крыше, и ‘ охлаждалась за счет испарения, конвекции и излу-|1 чения.

Второй дом, также сооруженный в Вашингтоне (ок-Я руг Колумбия) в 1961 г., имел коллектор площадью! 52 м2 и отапливаемое жилое, помещение площадью 1 63 м2. Полностью похожий по замыслу на первый дом, Я он получал большее количество тепла за счет горизон-1 тальной алюминиевой отражающей поверхности пло-1 щадью 31 м2, находившейся у основания обращенного! к югу коллектора. В третьем доме Томасона, построен-! ном в 1963 г., бак-аккумулятор использовался одновре-! менно в качестве закрытого обогреваемого плавательно-! го бассейна, а система коллекторов была полностью! смонтирована на крыше таким образом, что солнечное! излучение в зимний период непосредственно попадало! через окна в жилую комнату и плавательный бассейн,! расположенный на южной стороне. Четвертый дом ни-! когда полностью не испытывался. Дома с пятого по| седьмой были описаны в 1973 г. [23], но только шестой,! частично отапливаемый роскошный дом в Мехико-Сити был полностью построен.

Проект седьмого дома включал расположенный на | крыше мелководный водоем-коллектор с отражателем.! Каждую ночь нагретая вода могла стекать в теплоак-1 кумулирующую емкость в подвале и нагревать пол и! жилое помещение. По утрам маломощный насос пода-! вал воду на крышу. В летний период система могла ра-1 ботать на охлаждение помещения, однако в каждом! конкретном случае применения такой системы требуют-! ся детальные проектные проработки.

Два других дома были построены в графстве Прин-1 ца Георга, в нескольких километрах от Вашингтона.! В одном из этих домов [24] были внесены некоторые! изменения в аккумуляторную и коллекторную системы,! испытанные в предыдущих домах. Главное изменение! состоит в том, что камни, окружающие горизонталь-! ный цилиндрический водяной бак-аккумулятор емко-1 стью 16,1 м3, в зимний период также могут нагреваться! через систему медных труб нагревателем, работающим!

на жидком топливе. Кроме того, через каменный акку­мулятор проходят две вытяжные трубы из парового котла, по которым в зимний период отводятся отрабо­танные газы.

Конструкции домов Томасона широко изучаются, и во многих новых проектах солнечных домов реализу­ются идеи, заимствованные из этих систем.

Солнечный дом «Солар-1» (проект Делаверского университета, США). «Солар-1» был построен в 1973 г. и представлял собой первый дом, в котором сочета-

Рис. 4.5. Солнечный дом «Солар-1». 1~ гараж; 2 — солнечные коллекторы, обращенные к югу; 3 — холл; 4 — спальня; 5 — подвал.

лось тепловое и фотоэлектрическое преобразование сол­нечной энергии в одной и той же коллекторной систе­ме [25, 26]. Другой яркой отличительной чертой дома является попытка широкого использования теплоты плавления для теплового аккумулирования. Для пере­дачи тепла из коллекторов используется воздух, а меж — *У «холодной» и «горячей» аккумулирующими система­ми имеется тепловой насос. Основные идеи такого под — *°Да изложены в отчете [26], в котором отмечается, 7го Для применения в быту требуется энергия различ­ного качества — низкопотенциальная тепловая энергия

для отопления или кондиционирования воздуха, высоко — потенциальная тепловая энергия для горячего водо! снабжения, приготовления пищи и питания холодиль­ников, а также электрическая. энергия для освещения и питания бытовых электроприборов. Превращение од­ного вида энергии в другой всегда связано с потерями энергии, поэтому желательно обеспечить возможно большее разнообразие видов энергии при преобразова­нии солнечной энергии. Поскольку в начале 70-х годоз не было данных, необходимых для оптимизации подоб­ных систем, дом был спроектирован таким образом, чтобы максимально обеспечить возможность экспери­мента. Поперечное сечение дома показано на рис. 4.5. Главное одноэтажное жилое помещение состоит из го­стиной, двух спален, ванной!

__ ^ / J f> комнаты и кухни. В север-‘

ной части Дома расположен; гараж. Поскольку дом был построен для того, чтобы получить эксплуатационные характеристики каждого элемента системы, а также оптимизировать систему и повысить эффективность тепловых и электрических плоских коллекторов, дом не был заселен. Подробное изучение характеристик всей системы с целью опти­мизировать отношение пло­щади коллектора к объему аккумулятора и объема ак­кумулятора к жилой площа­ди дома не было проведено.

Двадцать четыре коллек­тора, каждый размерам!? 1,2×2,43 м, были установле­ны на крыше, наклоненной под углом 45° к горизонта^ ли и обращенной на 4,5° к западу от южного направления. Три коллектора были заполнены солнечными элементами из сульфата кадя мия — сульфида меди CdS/Cu2S, изготовленными в пе-[ риод с 1968 г. по 1970 г. компанией «Клевит-ГолД

Корп».Сто четыре элемента соединялись последователь­но в батарею и в каждый коллектор устанавливались по три такие батареи. Электрическая мощность могла со­ставить примерно 30 Вт/м2 при максимальной интенсив­ности солнечного излучения (КПД около 3%). В прост­ранстве под солнечными элементами циркулировал воздух. Для улучшения теплоотдачи к воздуху исполь­зовались ребра. Естественная вентиляция в летние ме­сяцы оказалась почти достаточной для поддержания температуры солнечных элементов ниже максимально допустимого значения рабочей температуры (65° С). При температуре солнечных элементов 49—65° С и тем­пературе окружающей среды от —18 до +10° С тепло­вая эффективность работы коллектора составляла 50— 70%. Поперечное сечение коллектора показано на рис. 4.6. К июню 1975 г. было испытано 16 коллекторов различных типов. Все они имели одинаковое остекление и корпус, но отличались типом селективной поверхности, расположением и геометрией ребер. Следующим шагом в моделировании было использование дополнительного источника энергии, эквивалентного по мощности тепло­вому и электрическому коллектору, занимающему цели­ком всю крышу, эффективная площадь которой состав­ляет 57,6 м2. Исследовались также шесть вертикальных обращенных к югу тепловых воздушных коллекторов, каждый размерами 1,2X1,83 м, теплоприемные поверх­ности которых предполагалось первоначально выполнить из простых алюминиевых листов с черным селективным покрытием.

Теплоаккумулирующая система занимает относитель­но небольшой объем, приблизительно 6,12 м3, и состо­ит из двух внешних вертикальных контейнеров из пла­стика, в которых находится пентагидрат тиосульфата натрия Na2S203-5H20, имеющий температуру фазового перехода, равную 49° С. В центральный контейнер поме­щается эвтектика солей, главным образом декагидрат сульфата натрия Na2SO4-10H2O с температурой фазово­го перехода 12,8° С, уложенный в трубы диаметром 31,75 мм и длиной 1,83 м. Внешняя система является «горячим» аккумулятором, в то время как центральная труба является «холодным» аккумулятором. В обеих системах циклы сменяются совершенно независимо от системы солнечного отопления. Емкость этих аккумуля­торов достаточна, чтобы покрыть трехдневную отопи — 6—1240 81

Рис. 4.7. Солнейный дом в Туксоне.

тельную нагрузку в зимний период или однодневную нагрузку на охлаждение в летний период.

Солнечный дом в Туксоне. Этот дом был построен в 1975 г. на основе проекта Ассоциации медной промыш­ленности [27]. Ассоциация объявила, что в противопо­ложность чисто экспериментальным зданиям он явля­ется первым «реальнцм» домом и согласно оценкам в нем за счет использования солнечного излучения удов­летворяется 100% отопительной нагрузки и до 75% нагрузки на охлаждение. Дом, почти целиком обеспе­чивающий себя необходимой энергией, был построен с целью продемонстрировать, что все основные детали и материалы, необходимые для его сооружения, имеются по конкурентоспособным ценам. Кроме того, особен­ность такого дома заключается в том, что его строи­тельство может быть осуществлено любым компетент­ным местным строительным подрядчиком. На рис. 4.7 показан этот дом с встроенным в крышу медным сол­нечным коллектором* имеющим двойное остекление. 82

Панель коллектора состоит из уложенных в корпус из фанеры медных листов размерами 1,2×2,44 м, с при­крепленными к ним прямоугольными медными труба­ми, по которым вода поступает в изолированный бак — аккумулятор емкостью 11,4 м3. Детальный экономиче­ский анализ еще не опубликован, но Ассоциация заяви­ла, что за счет экономии топлива встроенная в крышу система солнечных коллекторов окупится примерно за 10 лет.

Охлаждение обеспечивается двумя стандартными бромистолитиевыми абсорбционными агрегатами, пере­деланными так, чтобы использовать в качестве теплово­го источника нагретую солнцем воду. Абсорбционные установки такого типа для кондиционирования воздуха существуют уже в течение нескольких лет, но только недавно стало экономически выгодным их применение в жилых домах, поскольку они всегда обеспечивают без­аварийную работу в течение требуемого длительного пе­риода эксплуатации. В крышу также встроены кремние­вые фотоэлектрические элементы для удовлетворения различных незначительных энергетических потребностей, например таких, как низковольтное питание небольшо­го телевизора или кухонных часов. Кроме того, солнеч­ные элементы обеспечивают питание всей системы без­опасности дома в случае отказа электрической сети.

Крыша пристроенного флигеля, которая наклонена под углом 40° к горизонтали, обеспечивает солнечный подогрев воды в плавательном бассейне в весенний и осенний периоды. В летний период она используется в качестве простой охлаждающей системы, поскольку в ночные часы вода из бассейна может, стекая по кры­ше, излучать тепло в воздух, и за счет этого в дневные часы в бассейне поддерживается удовлетворительная температура. Крыша главного дома наклонена под уг­лом 27° к горизонтали, чтобы условия восприятия сол­нечной радиации в летний период были оптимальными и обеспечивали относительно большое количество энер­гии, необходимое для работы абсорбционной охлажда­ющей системы. Кроме того, защита от нежелательного поступления тепла в летний период осуществляется с помощью двух слоев специальных солнцезащитных сте­кол бронзового оттенка, вставленных в окна, располо­женные на стороне дома, обращенной к плавательному бассейну.