| BUDYNEK SOLARNY | |
|---|---|
 Widoczne kolektory powietrzne | |
| Miejsce | Stany Zjednoczone |
Ogrzewanie solarne budynku (patent US)[]
Kolektor solarny powietrzny (1) połączony jest kanałem z akumulatorem ciepła (2). Drugim kanałem podgrzane powietrze z akumulatora kierowane jest do ogrzewanych pomieszczeń (4). Trzecim kanałem powietrze z pomieszczenia przepływa z powrotem do akumulatora i kolektora solarnego.
W zależności od warunków temperaturowych powietrze może cyrkulować w trzech następujących obiegach: 1) z kolektora solarnego do akumulatora i z powrotem do kolektora, 2) z akumulatora do ogrzewanego pomieszczenia i z powrotem do akumulatora oraz 3) z kolektora solarnego przez akumulator do ogrzewanego pomieszczenia i z powrotem do kolektora.
W kanałach powietrznych zainstalowane są wentylatory (5) i zasuwy regulacyjne (6). Ich działaniem steruje automatyczny system regulacji. W razie potrzeby włączane jest dodatkowe tradycyjne źródło ciepła (3).
Na tej zasadzie zbudowano domy jednorodzinne w Kanadzie przedstawione poniżej.
Domy jednorodzinne w Kanadzie[]
W ramach programu badawczego "Energia słoneczna" zbudowano 7 domów jednorodzinnych wyposażonych w system ogrzewczy wykorzystujący kolektory solarne powietrzne. Powierzchnia użytkowa domów wynosiła od 100 do 185 m². Powierzchnia kolektorów solarnych od 12 do 65 m², zaś objętość kamiennego akumulatora ciepła od 6 do 15 m³.
W systemie ogrzewczym zastosowano kolektor solarny z pojedynczym oszkleniem wykonanym ze szkła hartowanego. W instalacji można wyróżnić 3 obiegi: kolektor solarny (1) - akumulator ciepła (2), akumulator ciepła (2) - dodatkowe źródło ciepła (3) - ogrzewane pomieszcznie (6) oraz dodatkowe źródło ciepa (3) - pomieszczenie (6).
Działaniem instalacji steruje układ automatycznej regulacji, który zależnie od nasłonecznienia i warunków cieplnych w budynku włącza i wyłącza wentylatory (4) oraz steruje położeniem zaworów (5). W przypadku dobrego nasłonecznienia włączany jest wentylator w obiegu kolektor solarny - akumulator i następuje ładowanie akumulatora ciepła.
W przypadku zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczenia włączany jest wentylator obiegu pomieszczenie - akumulator. Powietrze jest pobierane wtedy z pomieszczenia, przepływa przez akumulator ciepła i przez dodatkowe źródło ciepła i wraca z powrotem do pomieszczenia. Oczywiście dodatkowe źródło ciepła włącza się tylko wtedy, gdy temperatura powietrza jest niższa do wymaganej temperatury w pomieszczeniu.
W przypadku braku zapasu ciepła w akumulatorze, powietrze z pomieszczenia kierowane jest bezpośrednio do dodatkowego źródła ciepła (podgrzewacz tradycyjny), który przejmuje wtedy całkowicie funkcje ogrzewcze.
Inne przykłady ogrzewania solarnego (patenty US)[]
Instalacja ogrzewcza, przykład 1[]
W tej instalacji akumulator ciepła (2) jest umieszczony pod ogrzewanym budynkiem. Jest to akumulator typu żwirowego.
Instalacja ta ma dwa obiegi cieplne. Pierwszy obieg tworzy kolektor solarny powietrzny (1) i akumulator ciepła. Drugi obieg tworzy akumulator ciepła i ogrzewane pomieszczenie. Obieg powietrza jest wymuszony przez wentylatory (4) i sterowany zasuwami (5).
Dodatkowo instalacja wyposażona jest w wymiennik ciepła powietrze-woda, który służy do podgrzewania wody użytkowej.
Instalacja ogrzewcza, przykład 2[]
Budynek ogrzewany jest powietrzem, które nagrzewa się w kolektorze solarnym powietrznym (1) umieszczonym na dachu obiektu.
Powietrze cyrkuluje w obwodzie zamkniętym przez kanały umieszczone wokół konstrukcji budynku i przez akumulator ciepła (2) umieszczony w piwnicy. Złoże żwirowe w akumulatorze może być dodatkowo ogrzewane z tradycyjnego źródła ciepła.
Ruch powietrza jest wymuszony za pomocą wentylatorów (3 i 4). Zużyte powietrze wyprowadzane jest na zewnątrz przewodem kominowym zaopatrzonym w wentylator. Wewnątrz przewodu kominowego znajduje się regeneracyjny wymiennik ciepła powietrze-woda, który służy do wstępnego podgrzewu wody użytkowej.
Instalacja ogrzewcza, przykład 3[]
W tym przypadku solarny system grzewczy umieszczony jest obok budynku.
System składa się z kolektora solarnego powietrznego (1) i akumulatora ciepła (2) zaopatrzonego w dodatkowe tradycyjne źródło ciepła. W akumulatorze znajduje się warstwa materiału ziarnistego, a nad nią komora powietrzna. Nagrzane w kolektorze solarnym powietrze dopływa przewodem do komory powietrznej akumulatora, a następnie przepływa z góry w dół przez warstwę materiału ziarnistego. Jest to proces ładowania akumulatora.
W przypadku zapotrzebowania na ciepło, powietrze z budynku dopływa przewodem do dolnej części akumulatora, ogrzewa się przez kontakt z materiałem ziarnistym i jest odprowadzane do budynku przewodem z górnej części akumulatora.
Cyrkulację powietrza przez przewody, kolektor i akumulator ciepła wymusza się za pomocą wentylatora.
Instalacja ogrzewcza, przykład 4[]
Podobna do poprzedniej instalacja ogrzewcza wyposażona jest w wolnostojący kolektor solarny powietrzny (1) w postaci wiaty, której dach ma podwójną ściankę. Górna wykonana jest z zaczernionej blachy falistej, a dolna jest płaska. Tworzą one kanał przepływowy do podgrzewanego w kolektorze powietrza.
Akumulacja ciepła zachodzi w złożu materiału ceramicznego znajdującym się w zbiorniku zagłębionym w gruncie. Z akumulatora pobierane jest ciepłe powietrze do ogrzewania budynku.
Instalacja ogrzewcza, przykład 5[]
Prosty w konstrukcji i eksploatacji system ogrzewczy składa się z kolektora solarnego powietrznego (1) i akumulatora ciepła (2).
Akumulator zbudowany jest w ten sposób, że jego ścianki przylegają do ogrzewanych pomieszczeń na całej wysokości budynku.
Wewnątrz akumulatora znajduje się centralny przewód powietrzny, do którego dopływa ciepłe powietrze z kolektora solarnego. Z akumulatora wychodzą przewody wprowadzające ciepłe powietrze do ogrzewanego pomieszczenia. Po przeciwnej stronie pomieszczenia znajdują się przewody odsysające powietrze z pomieszcznia i kierujące je z powrotem do kolektora solarnego.
Obieg powietrza wymuszony jest wentylatorem.
Instalacja ogrzewcza, przykład 6[]
Jest to instalacja ogrzewcza o bardzo prostej konstrukcji.
Powietrze jest zasysane z centralnej części ogrzewanego pomieszczenia przez otwór w suficie, przepływa przez kolektor solarny powietrzny (1) umieszczony na dachu i jest jest wtłaczane do pomieszczenia otworem nawiewnym zaopatrzonym w wentylator (2).
Instalacja ogrzewcza, przykład 7[]
Jest to system ogrzewczy, który za pomocą bardzo prostych środków pozwala na znaczną akumulację ciepła.
Kolektor solarny powietrzny stanowi południowa fasada budynku (3) wyposażona w oszklenie (1). Fasada ta, pomalowana na ciemny kolor jest jednocześnie akumulatorem ciepła. Dodatkowym akumulatorem ciepła są rury pionowe (2) wypełnione odpowiednim materiałem akumulującym ciepło.
Kolektor solarny połączony jest z ogrzewanym pomieszczeniem przez otwory wlotowe umieszczone w dolnej częśc ściany i wylotowe w części górnej. Przepływ powietrza odbywa się dzięki konwekcji naturalnej.
Instalacja ogrzewcza, przykład 8[]
Bardzo prosta instalacja ogrzewcza ma postać werandy z podwójnym oszkleniem.
Szyba zewnętrzna (1) wykonana jest ze zwykłego szkła okiennego, zaś szyba wewnętrzna ze szkła specjalnego półprzepuszczalnego, które częściowo absorbuje, a częściowo przepuszcza promieniowanie słoneczne.
Podgrzane na werandzie powietrze dopływa do ogrzewanego pomieszcznia otworem w górnej części ściany, a wypływa z pomieszczenia otworem w części dolnej. Przepływ powietrza odbywa się dzięki konwekcji naturalnej.
Źródło: W artykule wykorzystano fragmenty pracy "Analiza konstrukcji i zastosowań słonecznych podgrzewaczy powietrza", Andrzej Kotowski i in., Politechnika Częstochowska, 1982.
Filmy i slajdy[]
Linki wewnętrzne[]
- Zasada działania kolektorów solarnych powietrznych
- Budowa kolektorów solarnych powietrznych
- Zastosowanie kolektorów solarnych powietrznych w suszarniach
- Zastosowanie kolektorów solarnych powietrznych w szklarniach