Отопление на солнечных батареях: Солнечное отопление дома

Содержание

Применение солнечных батарей для отопления и обогрева дома

Свет является первичной формой существования всего упорядоченного. Без солнечного света абсолютно невозможно существование любых форм жизни. Еще с древних времен люди пытали приручить солнечную энергию и научиться ее использовать в своих целях, однако все изобретения до нашего времени не могли достичь необходимого эффекта. Одна на сегодняшний день уже существуют такие технологии, которые позволяют создавать устройства использующие энергию Солнца. Одним из таких устройств являются солнечные батареи для отопления дома.

Помимо отопления солнечные панели могут питать различные электроприборы, и даже весь дом. Более этого, уже сегодня существуют целые солнечные электростанции, которые способны выдавать до нескольких десятков мВт энергии.

1. Преимущества солнечных батарей для отопления дома

1.1. Отопление на солнечных батареях

Статистика показывает, что на сегодняшний день, используя солнечные коллекторы можно покрыть 50% всех годовых затрат на отопление дома. Еще двадцать лет назад эти показатели были фантастикой, которая у многих вызывала только смех, так как системы, которые были в те времена, обладали крайне малым уровнем КПД. Но технологии постоянно развиваются, и уже сегодня существует отопление на солнечных батареях, которое имеет весьма высокие показатели (КПД около 70%). Современная высокотехнологичная автоматика в сочетании с инновационными солнечными коллекторами позволяют создать высокоэффективную систему отопления дома.

Однако стоит помнить, что эффективность системы, в частности коллекторов, зависит не только от электроники и самих устройств. Огромное значение имеет правильность установки и настройки. Рекомендуется доверить эти вопросы профессионалам.

Традиционные технологии медленно и постепенно, но уверенно отдают свое место концепции экодома, и это факт. Современные люди уже сегодня отказываются от различных установок, работающих на газу, а также от печей. При этом они используют твердотопливные котлы, но уже на данный момент водонагреватели, работающие от солнечной энергии, постепенно заменяют электрические котлы, уголь и дрова.

Все люди обладают общей чертой, которая заключается в том, что мы относимся с осторожностью и недоверием ко всему новому, что может входить в нашу жизнь. При этом люди часто доверяют разным неподтвержденным мифам, одним из которых является всеобщее заблуждение, что отопление от солнечных батарей теряет свою эффективность в зимний период. Это серьезное заблуждение! Помимо того, что солнечные батареи для дома для отопления являются эффективными в любых погодных условиях и даже в самые холодные зимние дни, солнечные коллекторы являются еще и абсолютно безопасными в использовании, а также предельно простыми в обслуживании. Также особого внимания достоин эстетичный вид такой системы отопления.

После установки солнечные батареи для обогрева дома имеют солидный и красивый внешний вид, делая дизайн дома оригинальным. К тому же солнечная система управления совместима с любым оборудованием.

2. Состав механизмов отопительной системы на солнечных батареях

Главный элемент, который позволяет установить отопление для дома, работающего от солнечных батарей – это коллектор. Именно коллектор улавливает солнечный свет и преобразует его в кинетическую энергию. Площадь устройства, в зависимости от определенных факторов, может заключаться в пределах от 30 до 70 квадратных метров. Для установки солнечных коллекторов, которые имеют большую площадь, используется специальная техника, при этом отдельные пластины связываются окантовкой из металла.

Второй, не менее важный элемент – это бойлер накопитель. Именно этот элемент предоставляет возможность осуществлять отопление дома на солнечных батареях. Данное устройство аккумулирует кинетическую энергию и преобразует ее в необходимое тепло. Бойлер является обязательной частью водонагревателя, который имеет объем от 100 до 300 литров. Данные солнечные системы весьма часто дополняются котлами, работающими на биотопливе.

Еще одним немаловажным элементом являются специальные панели (настенная и напольная). Благодаря таким панелям отопление солнечными батареями дома становится максимально эффективным. Они состоят из медных труб, которые равномерно распределены по всей поверхности. Они обладают низкой температурой запуска, а также равномерным излучением, которое обеспечивает максимально быстрый прогрев помещения.

3. Принцип работы системы отопления на солнечной энергии

Обогрев дома солнечными батареями происходит по следующей схеме. В момент, когда появляется разница температур между накопителем и коллектором, специальная жидкость (антифриз смешанный с водой), выполняющая роль теплоносителя, начинает передвигаться по системе, осуществляя при этом работу, которая и является кинетической энергией.

Многослойная конструкция накопителя эту энергия преобразуется в тепловую и эффективно используется для нагрева. Благодаря кросс-обменным процессам внутри системы достигается возможность максимально долго сохранять высокую температуру и обеспечить непрерывную работу отопления, не зависимо от времени суток либо сезона.

4. Возобновляемая энергия для отопления дома: Видео

Почему стоит совмещать каминное отопление с солнечными панелями в Махачкале

Вы строите новый дом и хотите, чтобы он был не только экономичным, но и экологичным? Или, может быть, вы готовитесь модернизировать существующее здание, чтобы оно соответствовало вашим ожиданиям с точки зрения комфорта и энергоэффективности? В обоих случаях стоит рассмотреть возможность создания системы отопления с камином и солнечными батареями. Давайте подробнее рассмотрим это решение и его преимущества.

Камин с водяной рубашкой для дома

Высокая теплопроизводительность современных каминов означает, что они больше не являются роскошным украшением интерьера. С помощью очаровательного камина можно удачно обогреть помещения во всем доме и даже хозяйственную воду. Такие возможности предлагает камин с водяной рубашкой, благодаря которой горячая вода распределяется по всей системе отопления. Разумеется, использование камина, как единственного источника отопления дома, требует правильной подготовки всей установки, а также надлежащей теплоизоляции здания. На практике это решение лучше всего работает в новых домах, спроектированных, как энергоэффективные.

Дополнительной поддержкой для отопительных установок, работающих от камина, является интегрированная система рекуперации, то есть рекуперация тепловой энергии из выхлопных газов, образующихся при питании отопительного прибора. Еще интересная идея — совместить каминное отопление с энергией, получаемой от солнечных коллекторов.

Фотоэлектрические панели для обогрева камина

Нет сомнений в том, что фотоэлектрические панели являются источником наиболее чистой и, следовательно, наиболее экологичной энергии. Установка такой системы также означает экономию топлива, необходимого для основного устройства, питающего систему отопления, то есть камина. Однако фотоэлектрическая технология сталкивается с серьезными ограничениями в наших широтах. Большую часть года воздействие солнца слишком мало, чтобы панели могли быть единственным источником энергии. Отсюда — необходимость комбинировать солнечные батареи с дополнительными источниками тепла.

Установка, сочетающая каминное отопление с солнечными батареями, оказывается наилучшим сочетанием по нескольким причинам.

Принимая решение установить камин с водяной рубашкой и солнечными панелями, домовладелец извлекает выгоду из преимуществ обоих решений. В холодное время года камин отвечает за обогрев дома и подогрев воды. Здесь следует отметить, что камины чаще всего топят дровами или, возможно, другим биотопливом, то есть дешевым и экологически чистым возобновляемым материалом. В весенне-летний период, когда потребность в энергии для отопления здания уменьшается, но нагрев воды по-прежнему необходим, функцию камина берут на себя панели. Благодаря им нет необходимости поддерживать огонь в камине, что неизбежно приводит к нагреву воздуха в помещении, в котором он установлен.

Подводя итог, можно сказать, что интегрированная система отопления с водяным камином и солнечными батареями обеспечивает комфорт на протяжении всего года и в то же время является очень дешевым и экологичным решением.

Солнечные коллекторы и солнечные батареи в Крыму. Твердотопливные котлы Симферополь

Солнечные батареи

Солнечная батарея предназначена для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. Солнечная батарея вырабатывает постоянный ток, который может быть использован сразу, либо саккумулирован, или преобразован в переменный ток с тебуемыми параметрами (например 220 В, 50 Гц).

Cолнечные коллекторы

Солнечный коллектор — это оборудование, которое позволяет использовать солнечную энергию для целей горячего водоснабжения, экономии на отоплении, подогрева воды в бассейне и нагрева воды для технологических нужд. Использовать круглогодично, в пасмурную погоду и при низких температурах.

Твердотопливные котлы

Твердотопливный котел — это отопительное устройство, выполненное из стали или чугуна, тепловую энергию которое выделяет в процессе горения твердого топлива. В бытовые модели подача топлива осуществляется в ручном режиме, в промышленных вариантах существует автоматическая подача топлива и извлечение продуктов сгорания — золы.

Солнечные коллекторы Севастополь Крым

06.фев.17 12:54

Завершен очередной монтаж плоских солнечных коллекторов для горячего водоснабжения частного дома г. Севастополь, Крым.

Подробнее

Солнечные коллекторы Севастополь Крым

26.янв.17 10:51

Завершен очередной монтаж плоских солнечных коллекторов для круглогодичного горячего водоснабжения в Севастополе, Республика Крым.

Подробнее

Солнечные батареи в Феодосии, Крым, Курортное

20.янв.17 10:06

Завершен очередной монтаж солнечных батарей для электроснабжения дома в Феодосии, пгт. Курортное, Республика Крым. Установленная мощность солнечных батарей 2800 Вт.

Подробнее

Ремонт котельной и гелиосистемы. Севастополь, с. Резервное

08.сен.16 20:01

Произведен ремонт гелиосистемы и котельной частного дома в г. Севастополь, с. Резервное. В результате ошибок в проектировании неизвестных монтажников, отсутствия у них опыта и использования ими не качестенных материалов котельная частного дома фактически не работала на горячее водоснабжение и отопление. Специалисты нашей компании пришли хозяевам на помощь и в результате капитальных переделок в утройстве котельной, замены некачественного оборудования, установки должной системы управления привели все в порядок

Подробнее

Солнечные коллекторы Крым Оленевка

03.сен.16 10:44

Завершен очередной монтаж отечественных плоских солнечных коллекторов ЯСОЛАР для горячего водоснабжения и дежурного отопления гостиницы.

Подробнее

солнечное отопление | технология | Britannica

солнечное отопление , использование солнечного света для нагрева воды или воздуха в зданиях. Есть два типа солнечного отопления: пассивное и активное.

Пассивное отопление основывается на архитектурном дизайне для обогрева зданий. Строительная площадка, конструкция и материалы могут быть использованы для максимального нагрева (и освещения) эффекта падающего на нее солнечного света, тем самым снижая или даже устраняя потребность в топливе. Например, хорошо изолированное здание с большим стеклянным окном, выходящим на юг, может эффективно удерживать тепло в солнечные дни и уменьшать зависимость от газа или масла (для отопления) или электричества (для освещения).Попадание солнечного света согревает воздух и твердые поверхности в тех помещениях, которые ему подвергаются, и это тепло переносится в другие помещения здания за счет естественной конвекции. Внутренняя отделка, такая как кирпич или плитка, часто включается в здания, чтобы поглощать солнечный свет и повторно излучать тепло в ночное время.

При активном отоплении механические средства используются для хранения, сбора и распределения солнечной энергии в зданиях с целью обеспечения горячей водой или отопления помещений. Солнечный свет, падающий на массив коллектора здания, преобразуется в тепло, которое передается в жидкость-носитель (обычно жидкость, реже воздух), которая затем перекачивается в систему преобразования, хранения и распределения.В жидкостных системах вода (или, реже, гликоль) перекачивается через трубки, которые контактируют с пластинчатым коллектором. Последний представляет собой почерневшую металлическую пластину, которая поглощает солнечный свет и изолирована спереди слоями стекла и воздуха; стекло позволяет видимому свету падать на пластину, но улавливает образующееся тепло, которое затем передается несущей жидкости. В качестве альтернативы жидкость может быть перекачана через вакуумированную стеклянную трубку или объем пространства, на которое был сфокусирован (и, следовательно, сконцентрирован) большой объем солнечного света посредством отражающих зеркал.

После приема тепла от коллектора жидкость-носитель перекачивается в изолированный резервуар для хранения, где ее можно использовать немедленно или хранить для дальнейшего использования. Система может снабжать дом горячей водой, забираемой из накопительного бака, или, когда нагретая вода течет по трубам в полах и потолках, она может обеспечивать обогрев помещения. Бак для хранения позволяет использовать воду, нагретую в солнечные периоды, ночью или в пасмурные дни. Если жидкость-носитель содержит антифриз, чтобы предотвратить ее замерзание в холодную погоду, теплообменник используется для передачи тепла жидкости-носителя воде, которая может использоваться в бытовых целях.Системы отопления жилых помещений с использованием плоских коллекторов обычно нагревают жидкости до температуры от 66 ° до 93 ° C (от 150 ° до 200 ° F).

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Постройте недорогую солнечную систему отопления — DIY

Вы можете построить недорогую солнечную систему отопления, которая стоит всего 30 долларов из своего кармана.

См. Схемы солнечной системы отопления в галерее изображений.

«Для супер-простой и супер-недорогой солнечной системы отопления, которая действительно работает», — говорит Дон Р.и Джорджа Уотермана из Спрингфилда, штат Миссури, «вам нужно следовать только четырем правилам. Во-первых, глазировать недорогой пластиковой пленкой вместо стекла или оргстекла … во-вторых, использовать существующую стену здания, выходящую на юг, для задней части вашего коллектора. … в-третьих, забудьте о попытках сохранить накопленное вами тепло … и, в-четвертых, убирайтесь! »

Если вы действительно хотите, чтобы солнечная энергия работала на вас прямо сейчас, с минимальными вложениями денежных средств, вы можете это сделать. Я знаю, потому что прошлой зимой мой отец, Джордж Уотерман, и я поставили изолированную мастерскую 30 на 40 почти всем теплом, необходимым для поддержания комфорта внутри здания в течение почти нулевых дней.. . и мы сделали это с помощью установки солнечного отопления, которая обошлась нам в общей сложности всего в 30 долларов.

Мы достигли этого подвига, открыв четырехкратный секрет недорогой конструкции: [1] Мы застеклили наш солнечный коллектор размером 8 на 30 футов недорогой пластиковой пленкой вместо стекла или оргстекла [2], мы использовали существующий юг нашей мастерской. — облицовочная стена для задней части коллектора, [3] мы не встраивали аккумуляторы тепла в нашу конструкцию, и [4] мы нашли много материала, который пошел в солнечную систему отопления.

Во многом благодаря четырем пунктам, перечисленным выше, наш обогреватель, работающий на солнечной энергии, также был довольно прост по конструкции и очень быстро стал единым целым. Мы установили всю систему, потратив всего лишь около недели работы (из-за плохой погоды она растянулась почти на две недели). Сравните наши общие затраты времени и денежных средств с 1500, 2000 или более долларами, которые стоили бы эти 240 квадратных футов промышленных коллекторов (конечно, до установки и до того, как прибавить еще одну нелепую цифру для воздуходувок, воздуховодов и т. Д.). . . и я думаю, вы согласитесь, что наши первоначальные вложения были вполне разумными.

Также вы можете подумать, что обслуживание (которое в основном должно включать замену двойного слоя пластиковой пленки нашего коллектора) не будет постоянными расходами. Мы рассчитываем менять нашу пленку не чаще, чем раз в два года (она уже пережила одну зиму и выглядит хорошо для другой). Но даже если нам придется менять оба слоя пластика каждый год, это довольно недорого (рулон полиэтилена толщиной 6 мил и размером 8 футов на 100 футов обошелся нам всего в 17 долларов).При такой цене потребуется 34,5 года ежегодной замены, чтобы добавить к стоимости (400 долларов) одного оригинального двойного набора крышек для стеклянных коллекторов. . . и 69 лет ежегодной замены, чтобы равняться стоимости (800 долларов США) двойного остекления из оргстекла. Мы думаем, что компромисс работает в нашу пользу.

Как мы обрамили и покрасили нашу солнечную отопительную систему

Мы начали наш коллектор с того, что очертили его площадь 8 футов на 30 футов с четырьмя 15 футов длиной и двумя 7 футов 9 дюймов длиной 2 на 4.(Так как наш пластик имел ширину всего восемь футов, мы использовали стойки 7 футов 9 дюймов на концах блока, которые, когда они были закрыты сверху и снизу на 1 1/2 дюйма толщиной «2 на 4», в сумме составляли ровно восемь пластиковых Эти 2 на 4 можно было просто прибить ногой (по краю) к южной стене магазина, но мы нашли время, чтобы установить их несколько более сложным (и мы думаем лучше) способом. Что мы сделали, так это сначала прибили полоски пиломатериала размером 3/4 на 2 1/2 дюйма к краям 2 на 4 (см. Деталь, которую я набросал на схемах в галерее изображений).Поскольку так называемые 2 на 4, продаваемые сегодня, на самом деле имеют размер всего 1 1/2 дюйма на 3 1/2 дюйма, это означает, что полоски образовывали выступ размером 3/4 дюйма в глубину и шириной в один дюйм полностью вокруг 8 футов. на 30 футов окружности рамы коллектора. И это сделало ужасно простым прикрепление рамы (прямо через выступ) к стене магазина с помощью шурупов.

Мы сделали уплотнение между рамой 2 на 4 и сайдингом с пазом и пазом на стене мастерской максимально герметичным, набив небольшое количество стекловолоконной изоляции и старого картона в каждую трещину, которую мы могли найти.Хорошая полоса герметика, полностью покрывающая внешнюю часть стыка коллектора и стены, завершила эту часть работы.

Как только мы обрамили наш коллектор, мы прорезали три отверстия в той части стены магазина, которая была ограничена рамой: по одному в центре вверху и по одному в нижних углах. Эти отверстия, конечно же, были сделаны таким образом, чтобы холодный воздух из мастерской мог поступать в коллектор (через два нижних отверстия), где он нагревался, прежде чем выходить обратно в цех (через верхнее центральное отверстие) для обогрева здания.

Размер верхнего отверстия определялся размерами кожуха вокруг воздухозаборника на воздуходувке, которую мы позже установили внутри магазина и над проемом. (См. Раздел «ВОЗДУХОДУВКА» этой статьи для получения более подробной информации об этой части нашей установки.) Однако два воздухозаборника были рассчитаны наугад.

Что бы вы предпочли? Пропустите через коллектор немного воздуха и сильно его нагрейте. . . или позволить большому количеству воздуха проходить и нагреваться умеренно? Размер ваших воздухозаборников может так или иначе решить этот вопрос.В целом, однако, лучше делать эти отверстия слишком большими, чем слишком маленькими. . . так как сильно ограниченные всасывания будут «замораживать» нагнетатель в верхнем отверстии, заставляя его работать чрезмерно и, таким образом, ускорять его износ. Вы также обнаружите, что больший объем воздуха, свободно циркулирующий через коллектор, а затем обратно в обогреваемую область, окупается (особенно в больших зданиях) более равномерной температурой во всем отапливаемом пространстве.

42 усеченных треугольника (треугольники с отрезанным концом), которые мы использовали в качестве прокладок внутри коллектора, были вырезаны из оставшихся двух футов длиной 2 на 12, которые мы бесплатно подобрали на местном лесном складе.

Если бы мы не добавили выступ толщиной 3/4 дюйма к раме нашего коллектора, эти усеченные треугольники были бы вырезаны высотой 2 3/4 дюйма. Так как мы добавили губу к раме, мы сделали треугольники высотой 3 1/2 дюйма. (Вся идея, конечно же, состоит в том, чтобы разрезать эти распорки так, чтобы, когда они заканчивались полосами толщиной 3/4 дюйма, составляющими обрамление для передней части коллектора … внешние [передние] поверхности полос будут выходить заподлицо с внешними [передними] поверхностями 2 на 4, которые образуют периметр коллектора.)

Я также должен указать (независимо от того, какую высоту вы используете при создании одного из этих коллекторов), что вам действительно не нужно делать блоки в форме усеченных треугольников. «Ушки» на таких треугольниках ужасно удобны, когда дело касается их прибивания или прикручивания к стене. . . но квадратные, прямоугольные блоки длиной около 31 фута и высотой 2 3/4 или 3 1/2 дюйма будут работать так же хорошо, если вы не против пригвоздить их к месту.

Промежуточные элементы в виде усеченного треугольника были поставлены шипами в три равномерно расположенных горизонтальных ряда так, чтобы они находились на расстоянии двух футов друг от друга, от центра к центру, как по горизонтали, так и по вертикали.Когда они были на месте, мы нанесли хороший толстый слой черной морилки на треугольники, всю площадь стены, ограниченную основной рамой коллектора, а также внутреннюю и внешнюю поверхности самой рамки. (Как вы знаете, темные цвета — особенно черный — имеют тенденцию поглощать солнечное тепло, тогда как более светлые цвета отражают солнечные лучи… и мы хотели, чтобы наш солнечный коллектор поглощал их.)

Это хорошее место, чтобы упомянуть, что вы не должны покрывать внутреннюю часть одного из этих коллекторов краской, содержащей свинец или любое другое токсичное соединение.Относительно высокие температуры, иногда возникающие внутри устройства, могут выделять вредные элементы в виде газов, которые затем смешиваются с воздухом, проходящим через коллектор, и извергаются в жилую или рабочую зону, которую нагревает солнечная установка. Даже морилка, которую мы использовали, издавала довольно неприятный (хотя и безвредный) запах в течение первых нескольких недель работы нашего солнечного обогревателя. И это было достаточно плохо. Так что прислушайтесь к совету того, кто знает: окрашивайте внутреннюю часть вашего коллектора только высокотемпературной плоской черной краской или морилкой, которая не содержит абсолютно никаких токсичных соединений и которая — если это вообще возможно — не будет издавать запаха при нагревании до такой степени. как 200 градусов по Фаренгейту или больше на солнце.

Воздуходувка солнечного коллектора

После того, как вы обрамите и покрасите внутреннюю часть коллектора — и до того, как вы добавите облицовочные полосы и пластиковую пленку на его переднюю часть — вы, вероятно, сочтете удобным установить вентилятор на выпускном (верхнем) отверстии вашего обогревателя. (Хотя этот нагнетатель устанавливается внутри магазина или помещения, которое необходимо отапливать, а не внутри самого коллектора, вам вполне может оказаться удобным поставить вентилятор на место, когда один мужчина или женщина будут работать внутри, а второй — снаружи. здание.Конечно, после того, как пластиковая пленка будет на месте, это будет невозможно.)

Мы вытащили воздуходувку из старой, неиспользованной газовой печи, которая пылялась в подвале моего отца. Вентилятор «беличья клетка» был идеальным (как и должно быть, поскольку он был предназначен именно для такой работы) для распределения теплого воздуха по площади 30 на 40 футов, которую мы хотели обогреть.

Если у вас нет под рукой старого воздуходувки, как это было у нас, поспрашивайте в местных отделах продаж и снабжения печей.На каждый новый блок центрального отопления, который входит в уже построенный дом, обычно выходит старый. Фактически, один дилер сказал моему отцу, что он иногда накапливает столько замененных печей, что ему приходится вывозить их — замки, инвентарь и воздуходувки — на свалку. Вот почему он всегда рад удалить некоторых фанатов и продать их за определенную плату. Его цена? Обычно около 3 долларов за вентилятор с работающим мотором. . . хотя мы отговорили его от четырех фанатов с моторами и двух без них, на общую сумму восемь баксов.Поторгуйтесь немного.

И если в результате торга не получится найти пару-тройку настоящих воздуходувок, вы всегда можете использовать вместо них старый оконный вентилятор. Конечно, такой вентилятор, вероятно, займет больше места, чем один из компактных воздуходувок для беличьей клетки, и вы скорее всего, придется проделать в стене отверстие побольше, чтобы обеспечить надлежащую передачу воздуха. Но это ни здесь, ни там. Важно помнить, что у вас есть большая свобода действий, когда дело доходит до уборки. воздуходувка для этой солнечной системы отопления.Почти все, что вытянет горячий воздух из коллектора и протолкнет его в нужную вам область, вероятно, будет в порядке.

И вот еще одна возможность: если вы думаете о добавлении одной из этих солнечных систем отопления в кабину или другое здание, которое оказывается где-то за пределами линий электропередач. . . что ж, это можно сделать. Достаньте 12-вольтовый вентилятор автомобильного обогревателя и несколько батареек из старых машин, и вы в деле. Особенно, если у вас есть водяное колесо или ветряное растение «на задворках», чтобы поддерживать заряд аккумуляторов!

Мы построили корпус для нашего воздуходувки для беличьей клетки из оцинкованных кусков фанеры и листового металла.. . и мы не вложили в дизайн много научных исследований. Мы просто позаботились о том, чтобы отверстие в стене, через которое вентилятор забирал теплый воздух из коллектора, было как минимум такого же размера, как выходное отверстие воздуходувки. Затем мы установили вентилятор над этим отверстием и поместили его в коробку. Прямоугольное отверстие, которое точно подходило к выхлопу воздуходувки, было оставлено в стороне корпуса, обращенной в магазин.

Сначала, поскольку все мы знаем, что горячий воздух имеет тенденцию подниматься, мы поместили комплект жалюзи в это выпускное отверстие на корпусе и расположили направляющие потока так, чтобы они направляли поток горячего воздуха вниз к полу.Однако это не сработало, потому что бетон, находящийся непосредственно под воздуходувкой, имел тенденцию впитывать большую часть тепла, а то, что осталось от циркуляции воздуха, казалось, никогда не могло пройти мимо различных скамеек, оборудования и других объектов в помещении. магазин на другой стороне здания. Итак, мы вынули жалюзи и сразу заметили, что температура во всем цехе размером 30 на 40 футов стала намного более равномерной.

При свертывании воздуходувки помните, что работа не будет завершена, пока вы не установите сетку фильтра печи на каждое из впускных отверстий для холодного воздуха в нижних углах коллектора.Вы не хотите, чтобы грязь, опилки и другой мелкий мусор попадали в коллектор, цеплялись за его пластиковую крышку и тем самым уменьшали количество солнечного света (тепловую энергию), которое поглощает устройство. По той же причине рекомендуется обрамить все три отверстия в стене. . . чтобы пыль, частицы изоляции и т. д., которые могут находиться внутри перегородки, не попали в коллектор.

Облицовочные полосы и пластиковая пленка для солнечного коллектора

На передней части нашего коллектора есть примерно 500 погонных футов 3/4 дюйма на 1 дюйм или 1 1/2 дюйма, и мы вытащили их все из старых пиломатериалов для бокса.Можно получить четыре или пять отрезков этих полос даже из разделенных досок, которые практически бесполезны для каких-либо других целей. Помните также, что многие из этих облицовочных элементов могут быть короче двух футов в длину и при этом работать.

Прибейте самые длинные полоски к вершинам треугольников так, чтобы вы образовали три горизонтальных ряда, которые простираются на всю длину коллектора. Затем отрежьте короткие кусочки, которые помещаются между горизонтальными рядами, чтобы получились вертикальные ряды зачистки. Когда вы закончите, у вас будет очень аккуратная сетка из двухфутовых квадратов, полностью покрывающих лицевую сторону всей единицы размером 8 на 30 футов.Эта сетка (которую вы, вероятно, захотите покрасить) обеспечит отличную поддержку пластиковой пленки, которую вы собираетесь нанести, и предотвратит натяжение гибкого покрытия на заднюю часть коллектора, когда нагнетатель солнечной системы отопления втягивает воздух. от агрегата.

Перед покупкой осмотрите и обратите внимание на различные пластиковые покрытия, доступные в вашем районе. В целом, чем четче покрытие вашего коллектора, тем лучше будет работать агрегат. . . и вы найдете значительный диапазон прозрачности даже в самых дешевых пластиковых пленках.Лента толщиной в четыре или шесть милов подойдет. . . но шестимиловый (хотя он пропускает немного меньше света) несколько более прочен и, следовательно, предпочтительнее. Мы накрыли наш коллектор шестимиллиметровым полиэтиленом, который мы купили в рулоне размером 8 на 100 футов (за 17 долларов) у Sears.

Перед тем, как приступить к нанесению полиэтиленовой пленки (особенно если вы работаете в холодную погоду), убедитесь, что она нагрелась как минимум до комнатной температуры. Если вы этого не сделаете, вы обнаружите, что невозможно растянуть покрытие достаточно сильно, чтобы компенсировать расширение пластика, когда коллектор начнет нагреваться.И это нехорошо. Неплотное покрытие из гибких дисков не только плохо выглядит, но и изнашивается намного быстрее, чем натянутое.

Мы прикрепили наш пластик несколькими скобами, чтобы удерживать его на месте до тех пор, пока мы действительно не сможем закрепить его каждые два фута с предварительно просверленными вертикальными деревянными полосками толщиной 3/4 дюйма, шириной 1 дюйм и длиной 8 футов. Эти полоски крепились саморезами. . . которые мы считаем почти необходимыми для последующей простой замены пластикового покрытия.

Второй слой пленки был нанесен прямо поверх полос, удерживающих первый (что, конечно, автоматически создавало изолирующее воздушное пространство толщиной 3/4 дюйма).Это второе пластиковое покрытие также было натянуто максимально плотно и закреплено полосами и винтами. Однако на этот раз вертикальные полосы были разнесены на четыре фута друг от друга.

Солнечное отопление: одинарное или двойное остекление и другие сюрпризы

Нам было интересно, насколько лучше наш коллектор будет работать с двумя слоями пластика спереди вместо одного. Таким образом, мы эксплуатировали солнечную систему отопления с ее коллектором, закрытым одним листом пленки, около недели, прежде чем мы применили второй.Как ни удивительно, «двойное остекление» из пластика подняло температуру внутри коллектора всего примерно на десять градусов. . . что было не так сильно, как мы ожидали. Однако во время испытания однослойного слоя ветер был относительно слабым (хотя было довольно холодно: от 5 до 10 градусов выше нуля), и это, несомненно, имело некоторую разницу. Одиночный лист почти наверняка потеряет гораздо больше тепла в ветреные дни, чем двойной слой пленки.

Мы также были удивлены, узнав, что температура внутри нашего коллектора напрямую не отражает разницу в температуре наружного воздуха.В середине зимы, с выключенным вентилятором, казалось, не имело большого значения, температура на улице пять или 40 градусов выше нуля. Температура внутри коллектора с двойным остеклением обычно достигала 140 градусов примерно к 10:00, поднималась до 150 или 160 где-то между 11:30 и 13:30, а затем упала до 140 к 16:00. При работающей воздуходувке все эти цифры упали примерно на 30 градусов по всей доске. (Помните также, что наш коллекционер находится в Спрингфилде, штат Миссури.Показания будут несколько отличаться для любого построенного вами объекта, если вы живете на другой широте, в вашем районе более или менее облачность и т. Д.)

Таким образом, из наших наблюдений мы пришли к выводу, что температура наружного воздуха практически не влияет на работу нашего вертикально установленного коллектора. Однако угол наклона солнца имеет большое значение для выходной мощности устройства. . . и, что довольно интересно, эти вариации результатов работают исключительно в наших интересах.

То есть: в самые холодные месяцы зимы (температура наружного воздуха от 5 до 40 градусов по Фаренгейту), когда солнце находится ниже всего в небе, наш коллектор, как мы уже заявляли, достигает максимальной внутренней температуры (вентилятор выключен) от 150 до 160 градусов. Однако в мае (температура наружного воздуха 80 градусов), когда солнце намного выше в небе, коллектор прогревается внутри (вентилятор выключен) всего примерно до 120 градусов!

Вертикально установленный коллектор работает именно так, как нам всем хотелось бы, чтобы работала ловушка для солнечной энергии.Зимой он улавливает много солнечных лучей (именно тогда, когда мы этого хотим), и поглощает их все меньше по мере того, как Оле-Соль поднимается выше в небо и согревается погода (это именно то время, когда мы этого не делаем). хотите, чтобы солнечная или любая другая система отопления вообще работала хорошо).

Солнечный коллектор: итоги

Несмотря на наш энтузиазм по поводу солнечной системы отопления, мы добавили. Говоря о мастерской моего отца, мы хотим быть до боли честными и сказать, что наш коллектор размером 8 на 30 футов оказался немного слишком маленьким, чтобы полностью нагреть все здание 30 на 40 футов так, как нам хотелось бы.Однако, если бы изолированную конструкцию повернули в другую сторону (так, чтобы одна из ее 40-футовых сторон была обращена на юг), солнечный обогреватель, вероятно, был бы достаточно большим, чтобы обеспечивать все тепло, которое мы когда-либо хотели, почти в любой зимний день. что мы будем работать в магазине.

Это не означает, что солнечная печь не дает положительных результатов. Безусловно, это так. Без дополнительного обогрева система с питанием от солнца будет поддерживать в мастерской очень комфортную температуру не менее пяти часов в день.. . с 1:00 дня до 6:00 вечера. И если небольшую пропановую горелку включить на 45 минут всего один раз примерно в полдень, чтобы нагреть магазин до 55 или 60 градусов, солнечная система отопления будет поддерживать эту температуру в течение всего остального дня. . . максимальная температура 70 градусов около 4:30 дня. (Изоляция здания затем предотвращает падение температуры внутри магазина ниже 35 или 40 градусов в течение следующей ночи. Более низкий показатель нас не беспокоит, поскольку мы используем магазин только днем.)

Мы считаем, что это неплохая производительность при общей стоимости установки 30 долларов. На самом деле, все равно было бы чертовски хорошо работать, если бы мы купили все новое и потратили, возможно, 100 долларов на солнечную систему отопления. Суть в том, что за очень небольшие денежные затраты мы отбираем значительное количество солнечной энергии для использования в нашей семейной мастерской.

В таком случае я хотел бы задать вам следующий вопрос: уверены ли вы, что у вас нет мастерской, игровой комнаты или другого закрытого помещения, которое вам нужно отапливать только в течение дня.. . для чего эта очень простая, недорогая, солнечная система без накопителя, которая может быть в значительной степени сконструирована из разборных материалов, не была бы идеальной?

Как только она заработает, все, что вам нужно сделать, чтобы эта солнечная печь работала годами, — это [A] подать на воздуходувку небольшое количество электричества, а [B] заменять этот пластик каждые два года. Это довольно недорогой способ согреться в наши дни!

Автоматический контроллер для вашей активной солнечной системы отопления

Какое-нибудь устройство, которое автоматически включает и выключает вентилятор, используемый в сопутствующей солнечной системе отопления, — это удобная вещь.Он может гарантировать, что ваш магазин, комната или что-то еще получит от своего коллектора полную дозу тепла в солнечные дни (но не в ночное время или в пасмурные дни).

Возможно, самый простой способ управлять воздуходувкой — это использовать один из доступных на рынке недорогих автоматических таймеров. Просто оцените наиболее эффективный период работы вентилятора (скажем, с 10:00 до 17:00) и установите таймер, чтобы он работал в течение этого времени. Единственная проблема с этой настройкой, конечно же, заключается в том, что она «слепа» к любым внешним изменениям, которые могут иметь место и которые могут повлиять на работу воздуходувки.Если небо сильно затянуто облаками, например, когда таймер тупо включает вентилятор. . . вентилятор так же тупо будет сидеть семь часов, вдувая в комнату холодный воздух.

Понятно, что для максимальной эффективности вашему контроллеру нужен какой-то датчик температуры. Нет, этот датчик не должен быть дорогим. Фактически, почти каждая газовая печь имеет именно такое устройство где-то внутри, и если немного потренироваться, вы, вероятно, получите его даром. (Мы вытащили нашу из той же старой печи, которая поставляла нашу воздуходувку.)

Один из этих датчиков температуры легко извлечь из старой газовой печи. Откройте панель, закрывающую запальную лампу и камеру сгорания. Внутри вы должны увидеть небольшую коробку с выходящими из нее проводами. Отрежьте или отсоедините эти провода и снимите крышку коробки. Вы должны найти внутри небольшой датчик или циферблат с двумя подвижными указателями, которые можно настроить для включения, а затем выключения горелки при любой температуре, которую вы выберете.

Выверните винты, удерживающие коробку на месте, и вытащите ее прямо.Сюрприз! Теперь вы держите в руке коробку. . . и у этой коробки есть длинная трубка с дырками, торчащими из задней части. Если вы сможете заглянуть в эту трубку, вы увидите спиральную полосу металла, которая расширяется и сжимается при нагревании и охлаждении. Именно это расширение и сжатие приводит в действие простой механизм переключения внутри контроллера. . . тем самым позволяя контроллеру включать и выключать нагнетатель газовой печи — или, в данном случае, нагнетатель солнечной печи.

Нетрудно приспособить один из этих блоков управления к вашей солнечной системе отопления. Просто просверлите отверстие в стене, которое образует заднюю часть солнечного коллектора, воткните зонд в отверстие так, чтобы носик выходил прямо в коллектор для получения точных показаний температуры, а затем электрически подключите «маленький черный ящик». последовательно с двигателем воздуходувки так же, как и любой другой простой выключатель.

Теперь, по крайней мере, вентилятор вашей солнечной печи можно настроить так, чтобы он включался только тогда, когда в его коллекторе достаточно избыточного тепла, чтобы работа этого вентилятора была оправданной.Но что, если тебе не нужно это тепло. . . что, если в вашей комнате или магазине температура уже достигла (или выше) температуры, которую вы предпочитаете?

Нет проблем. Когда вы подключаете датчик температуры коллектора последовательно к двигателю вентилятора, просто добавьте комнатный термостат высокого напряжения (тот, который используется при установке электрических нагревательных кабелей в потолке), как показано на схеме 1. Регулируя настройки на обоих коллекторах. датчик и комнатный термостат (который вы установите где-нибудь в обогреваемой комнате), теперь вы можете отсутствовать на несколько дней.. . всегда уверен, что вентилятор солнечного нагревателя будет работать — и будет работать только тогда, когда коллектор достаточно горячий, чтобы принести пользу, и в комнате достаточно прохладно, чтобы нуждаться в тепле коллектора.

Довольно аккуратно, да? За исключением, конечно, того факта, что термостат высокого напряжения может обойтись вам примерно в 12-15 долларов. Однако, как и следовало ожидать, специальный скаунджер может выполнить ту же работу за значительно меньшие деньги.

Вернитесь к той мусорной газовой печи, из которой вы собирали детали, и вытащите ее термостат.Да, это термостат низкого напряжения, а это значит, что его нельзя подключить напрямую к цепи вашего вентилятора, как это может сделать термостат высокого напряжения (нагрузка может сжечь его). Но это тоже не проблема. Немного поработав, мы можем заставить и этот работать.

Вам понадобится понижающий трансформатор, который вы можете взять из той старой надежно-ржавой газовой печи, которая так долго служила вам. Вам также понадобится одно из 12-вольтных реле, которые

Radio Shack и другие магазины электроники продаются по цене от 3 до 5 долларов.Реле должно иметь 12-вольтовую катушку и контакты, рассчитанные на 120 вольт при минимальном токе 5 ампер. И попробуйте достать такую с катушкой, рассчитанной на переменный ток. Реле с более чувствительной катушкой постоянного тока (это то, что мы использовали, поскольку это то, что у нас уже было) не будет работать, если вы не добавите диод и конденсатор, как показано на схеме 2 (см. Схемы солнечного коллектора в галерее изображений) .

И поскольку это настолько сложно, насколько мы можем спроектировать нашу схему, давайте перейдем к диаграмме 2 и узнаем, как заставить эту окончательную отлаженную систему работать.

У нас есть схема, в которой термостат низкого напряжения подключает и отключает трансформатор низкого напряжения от катушки в реле высокого напряжения. И когда это реле открывается и закрывается, оно, в свою очередь, подключает и отключает нагнетатель вашего солнечного нагревателя от 110-вольтового электричества, которое заставляет его работать. Если реле было подключено к катушке переменного тока, все в порядке. Ты дома свободен. Однако, если у него есть катушка постоянного тока, вам придется добавить диод и конденсатор, показанные на схеме 2.

Это подводит нас к последнему элементу электронного ноу-хау, которым вы должны обладать.Конденсатор, достаточно большой для этой работы (100 мкФ или около того), вероятно, будет электролитическим и, следовательно, поляризованным. (То есть у меня будет терминал с положительным + и отрицательным -). Если вы подключите такой конденсатор «задом наперед», вы его сожжете, и поэтому вы должны позаботиться о его правильном подключении.

Но это тоже несложно, ведь есть такой простой способ определить полярность любого источника низкого напряжения. Подключив трансформатор и подключив диод, просто воткните оголенные концы медного провода на расстоянии от 1/4 до 1/2 дюйма в кусок сырого картофеля.Оставьте их там на полчаса — в течение этого периода произойдет электрохимическая реакция, в результате чего картофель станет темно-синим вокруг провода, подключенного к положительному полюсу. Подключите + сторону конденсатора к этой ножке термостата, а отрицательную сторону — к другой. — Д.В.

Первоначально опубликовано: ноябрь / декабрь 1977 г.

Почему переход на солнечную энергию может стоить вложений

Понимание солнечной энергии и почему для некоторых владельцев бассейнов особенно разумно использовать эту технологию

Солнечные системы для бассейнов используют коллекторы, которые поглощают солнечное тепло, а затем повышают температуру бассейна за счет циркуляция воды через коллекторы, где она нагревается.Затем нагретая вода возвращается в ваш бассейн.

Хотите снизить ежемесячные коммунальные платежи за обогрев бассейна? В частности, если у вас более старая установка с менее эффективным нагревателем и / или если вы сталкиваетесь с другими специфическими факторами, описанными ниже, которые повышают потребности в обогреве бассейна, солнечная система с точки зрения энергопотребления может стать для вас идеальным решением.

Преобразование газового обогревателя или электрического теплового насоса вашего бассейна на технологию, использующую энергию солнца, сократит расходы на обогрев бассейна.В некоторых случаях лучший подход — это добавить солнечную систему к существующей линейке оборудования. Пример здесь — когда бассейн включает в себя спа, который вы хотите, чтобы было горячих; объединение солнечной батареи с традиционным нагревателем снизит общую зависимость от нагревателя для зажигания спа.

Со временем солнечное отопление бассейна стало доказанной экономией денег. Еще лучше, наряду с хранением большего количества денег в кошельке, использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, является более здоровой альтернативой для окружающей среды.

Однако покупка и установка солнечной системы требует предварительных вложений. Если вы серьезно подумываете о внесении изменений, то полезно понять , почему ваши текущие счета за подогрев бассейна могут быть высокими, а также то, как солнечные системы работают на постоянной основе, обеспечивая бесплатное тепло.

Сценарии бассейнов, где переход на солнечную энергию имеет смысл

, особенно , с финансовой точки зрения

Поддержание температуры воды в бассейне, достаточной для плавания, требует энергии.Наиболее распространенными методами подогрева бассейнов являются нагреватели природного газа и электрические тепловые насосы.

Однако комфортная температура воды имеет свою цену. Часто сумма умеренная с минимальным влиянием на ежемесячные счета за электроэнергию. Но стоимость варьируется от бассейна к бассейну, в зависимости от различных факторов.

Одним из ключевых факторов, определяющих стоимость энергии, сопровождаемую неидеальными ежемесячными счетами, является ваш текущий обогреватель для бассейна. Многие строители бассейнов следят за тем, чтобы у их клиентов были современные технологии с высокими показателями эффективности, чтобы максимизировать производительность.Однако ваш бассейн может не быть оснащен такой опцией, вместо этого полагаясь на более старую или более дешевую, менее эффективную модель, которая потребляет больше газа или электроэнергии для выполнения своей работы.

Или ваш бассейн может включать в себя высокопроизводительный нагревательный элемент, но внешние факторы способствуют особенно высокому потреблению газа или электроэнергии. Что это за переменные, которые по отдельности или в комбинации затрудняют повышение температуры воды и повышают потребность в энергии вашего обогревателя?

Вы не пользуетесь крышкой для бассейна регулярно.Без покрытия или одеяла на поверхности воды драгоценное тепло уходит из бассейна в воздух.
Вы ежедневно проплываете круги. Для этого во многих районах страны потребуется поддерживать подогрев воды круглый год или практически круглый год .
В вашем бассейне есть часто используемый спа. Вам регулярно нравится включать в спа-салон горячие лечебные ванны, в том числе ночью и в прохладную погоду осенью или даже зимой.
Ваш бассейн большой, вмещает к северу 18 000 галлонов воды.Если это так, он, вероятно, имеет размеры не менее 34 футов в длину и 16 футов в ширину и может похвастаться глубиной до 6 футов. Или он может быть короче по длине или ширине, но все же иметь большой объем воды из-за 8-футового глубокий конец. Такой вид жидкой массы может означать работу традиционного нагревателя на один или два полных дня, прежде чем вода станет пригодной для плавания.
Ваш бассейн расположен в регионе страны с длинными, холодными падениями и зимой или в пустынной местности, где каждую ночь температура на улице резко падает. Когда ртуть падает снаружи, температура в бассейне платит за это.
Ваш задний двор находится в ветреном месте, например, на горе или на краю каньона. Это как обдувание горячего супа для его охлаждения: когда холодный воздух попадает на поверхность воды, он постепенно разрушает тепло бассейна.
В ваш бассейн мало прямого солнечного света. В зависимости от расположения на заднем дворе бассейн может иметь необычный уровень тени из-за высоких заборов, больших густых деревьев, структуры вашего дома или двух- или трехэтажного дома вашего соседа, отбрасывающего тени на воду. Из-за ограниченного количества солнечного света, падающего на поверхность, вода получает меньше пользы от солнечного тепла.

Теперь, даже если ваш бассейн не затронут ни одним из вышеперечисленных факторов, и его потребление тепла умеренное, ваш счет за газ или электроэнергию все равно может не составлять . Высокие ставки коммунальных предприятий в — vs. ваш фактический уровень использования — в некоторых мегаполисах может быть причиной увеличения числа ваших ежемесячных счетов.

Для домовладельцев, у которых есть проблемы с подогревом бассейна, есть более экономичный способ сохранить расслабляющую атмосферу во время купания. В некоторых случаях ответ может заключаться в модернизации вашего газового или электрического обогревателя до высокопроизводительной модели.В других ситуациях добавление или переключение на солнечную систему отопления, которая использует бесплатное солнечное тепло, может быть именно тем, что вам нужно!

Как солнечное отопление нагревает бассейны

В двух словах, солнечные системы используют тепло солнца для нагрева воды в бассейне, когда она проходит через систему. Это довольно простой процесс. Сначала вы устанавливаете солнечную систему на желаемую температуру бассейна — точно так же, как и в случае с традиционным нагревателем.

В основе системы лежит серия трубок, которые служат солнечными коллекторами.Эти коллекторы поглощают тепло от солнца, и трубки нагреваются.

Затем, поскольку насос для бассейна регулярно направляет холодную воду из бассейна в фильтр для очистки, часть отфильтрованной воды отводится от возврата в бассейн. Эта часть попадает по трубам в нагретые коллекторные трубы солнечной системы.

Проходя через них, холодная вода поглощает часть тепла и становится теплее. Датчик определяет, когда он достаточно теплый, и как только он достигает заданной температуры, он выходит через другой набор труб и возвращается обратно в бассейн.

В зависимости от погоды на улице, каждый раз, когда вода в бассейне проходит через сборные трубы, ее температура может повышаться на шесть-восемь градусов. В череду теплых и солнечных дней он может еще больше подняться.

Стоит ли добавлять или переводить систему обогрева бассейна на солнечную энергию?

Вполне может быть. Оцените вашу конкретную ситуацию в контексте перечисленных здесь переменных и, конечно же, получите оценку цен на солнечные системы в вашем районе.

Помните, солнечное тепло бесплатное, чистое и возобновляемое! Первоначальная стоимость и установка солнечной системы обогрева бассейна может достигать нескольких тысяч долларов.Однако, в зависимости от того, сколько вы сейчас платите за обогрев бассейна (и спа), эти затраты могут окупиться всего за несколько лет.

Подумайте также: если отопление вашего бассейна станет бесплатным с вашей новой солнечной системой, вы и ваша семья, вероятно, будете нырять в нее чаще. Продление купального сезона — и получение удовольствия от отдыха на заднем дворе — может быть достаточной причиной, чтобы инвестировать в солнечную энергию!

Чтобы узнать больше о солнечном обогреве бассейна или найти компанию по установке в вашем районе, посетите сайт http: //www.cleanenergyauthority.com / solar-installers /.

Вы переоборудовали старый нагреватель вашего бассейна на солнечную систему? Что вам больше всего нравится в нем? Расскажите нам в Facebook или Twitter!

Активные солнечные системы отопления | EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды

Солнечные системы отопления классифицируются как «активные» или «пассивные», или как их комбинация. Сначала мы рассмотрим активные системы.

Активные солнечные системы отопления состоят из коллекторов, распределительной системы и накопительного устройства.

Инструкции: Щелкните горячие точки на изображении ниже, чтобы узнать больше об основных компонентах активной солнечной системы отопления.

Активные солнечные системы отопления работают следующим образом:

Плоские коллекторы обычно размещают на крыше или земле на солнце. Верхняя или солнечная сторона имеет стеклянную или пластиковую крышку, пропускающую солнечную энергию. Внутреннее пространство выполнено из черного (поглощающего) материала для максимального поглощения солнечной энергии.
Холодная вода забирается из накопительного бака насосом №1 и перекачивается через плоский коллектор, установленный на крыше дома.
Вода поглощает солнечную энергию и возвращается обратно в резервуар.
Горячая вода из бака перекачивается насосом №2 через нагревательный змеевик.
Вентилятор нагнетает воздух (из комнаты) над нагретым змеевиком, а затем нагретый воздух проходит в комнату и нагревает ее.
Холодный воздух опускается вниз и рециркулирует по нагревательному змеевику.

Примечание. Резервный электрический змеевик включается автоматически и обеспечивает тепло, когда температура воды в нагревательном змеевике падает из-за последовательных пасмурных дней.

Инструкция : Нажмите кнопку «play», чтобы наблюдать за работой активной солнечной системы отопления:

Эксплуатация активной солнечной системы отопления

Щелкните здесь, чтобы открыть текстовое описание работы активной солнечной системы отопления.

Эксплуатация активной солнечной системы отопления

Вода из накопительного бака перекачивается на крышные солнечные батареи. Солнце нагревает воду, когда она возвращается в резервуар для воды. Теплая вода из бака перемещается отдельным насосом через серию змеевиков внутри воздушной печи. Печь пропускает холодный воздух мимо змеевиков, который нагревается, а затем распределяется по всему зданию.

КПД коллектора — это отношение солнечного излучения к , которое улавливается и передается коллектору или теплоносителю.

КПД коллектора можно выразить как:

КПД коллектора = (Доставленная полезная энергия Изоляция коллектора) × 100%

Типичный КПД коллектора составляет от 50 до 70 процентов.

Солнечный коллектор

3 типа солнечного отопления для бассейнов

Одна из роскоши жизни в Солнечном штате — это солнце круглый год, особенно в наши «холодные зимние» месяцы. Однако это не значит, что вода остается теплой.Но, к счастью, солнечное отопление для бассейнов существует! Вы можете наслаждаться бассейном круглый год, если вы решите установить солнечный обогреватель. Хотя все они экологически чистые и работают от солнечной энергии, у каждого продукта есть некоторые существенные различия.

Для правильной оценки систем солнечных бассейнов важно понимать разницу и подходить для трех основных типов солнечных систем, представленных на рынке. Солнечные электрические панели (также известные как фотоэлектрические или фотоэлектрические панели) отлично справляются с производством электроэнергии для домашнего использования, но они не предназначены для обогрева бассейна.Фотоэлектрические панели намного дороже и менее эффективны, чем солнечные системы бассейнов (то есть полимерные системы) для обогрева вашего бассейна. Точно так же металлические панели со стеклянным остеклением также не подходят для обогрева бассейна. Они хорошо подходят для нагрева воды для бытового потребления, но не для бассейнов. Основные причины этого заключаются в том, что они имеют очень высокое противодавление для потока в бассейне, хлор атакует медные трубы внутри этих панелей, они менее эффективны в большинстве климатических условий и стоят намного дороже в установке.

Теперь, когда вы понимаете, что солнечное отопление бассейна относится к полимерным панелям, давайте рассмотрим основные варианты, которые помогут вам решить, что лучше для вас.

Сплошные панели с ремнями. Несколько компаний производят твердые солнечные панели (также известные как монолитные панели). Эти панели обычно имеют высокие тепловые характеристики в 12 часов дня, когда солнце находится прямо над головой. Когда солнечный свет падает на панели под углом в другие часы дня, их производительность снижается.Монолитные панели часто являются самым дешевым вариантом солнечных батарей из-за их низкой стоимости производства. Однако у них есть некоторые недостатки.

Монолитные полимерные панели требуют большего количества проходов в крыше, чем некоторые другие варианты. Поскольку они состоят из твердых листов, они создают большую подъемную силу при сильном ветре. Вот почему большинство муниципалитетов требует, чтобы они удерживались дополнительными ремнями через панель. В зависимости от вашего географического положения, они требуют от 3 до 5 ремней с дополнительными проходами между каждой панелью на каждом ремне.В сумме получается много проникновений. Более того, большинство этих проходов соединяются только через фанеру, не задевая ферму, что значительно увеличивает вероятность утечек в дороге.

Еще одним серьезным недостатком монолитных панелей является то, что они соединяются между собой резиновыми шлангами и металлическими зажимами. Эти резиновые шланги плохо держатся на солнце и со временем могут привести к появлению черных полос на крыше. Эти шланги с металлическими хомутами также необходимо регулярно затягивать.Домовладельцам, которые не хотят проводить это обслуживание самостоятельно, необходимо, чтобы их солнечная компания обеспечивала регулярное обслуживание за определенную плату.

Отдельные трубные панели. Есть всего пара компаний, которые производят индивидуальные трубчатые панели. Самый крупный и наиболее распространенный — это Heliocol. Эти панели немного дороже монолитных, но имеют ряд преимуществ.

Панели из отдельных трубок могут выдерживать более высокие ветровые нагрузки с меньшим проникновением в крышу.Панели Heliocol, например, не требуют ремней, чтобы удерживать их. Единственные проникновения находятся в верхнем и нижнем заголовках. Зажимы, используемые для этих проходов, можно перемещать по длине коллектора, чтобы гарантировать, что они проникают только непосредственно в нижележащую ферму. При правильной установке профессионалом система Heliocol обеспечивает прочное соединение без утечек в течение всего срока службы системы и вашей крыши.

Еще одно преимущество панели Heliocol заключается в том, что она не требует технического обслуживания зажимов панели.В системе используются полипропиленовые хомуты с УФ-защитой и внутренним уплотнительным кольцом. После правильной установки эти соединения работают в течение всего срока службы системы без какого-либо обслуживания.

Коллектор с индивидуальными трубками Heliocol также имеет самое низкое значение противодавления на рынке. Этот сверхнизкий уровень противодавления исключает высокие счета за электроэнергию и сокращает срок службы насоса для бассейна.

Панели

Heliocol могут быть размещены практически в любом месте для размещения всех типов домов, потому что гатор и зажимы панели позволяют прикреплять их к крышам, подъездам или даже к земле.

Застекленный или неглазурованный. Все солнечные обогреватели для бассейнов подразделяются на категории в зависимости от климата, для которого они предназначены. Если вы живете в климате, где температура никогда не опускается ниже нуля (например, во Флориде), не застекленные коллекторы, такие как варианты, описанные выше, должны подойти вашему бассейну. Системы без остекления более доступны по цене и на самом деле более эффективны для бассейнов в теплом климате. Для более холодного климата или для более высоких температур сейчас доступны решения с полимерным остеклением, но они значительно дороже, чем конструкция без остекления.

Superior Solar предлагает обширную линейку различных решений для солнечных панелей. Высшая команда понимает, как работают различные технологии, и будет рада помочь вам сделать то же самое.

Свяжитесь с представителем Superior Solar для получения дополнительной информации о солнечном обогреве бассейнов, чтобы вы могли наслаждаться своим независимо от температуры!

Пассивное солнечное отопление | WBDG

Введение

На этой странице

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Пассивное солнечное отопление — это один из нескольких подходов к проектированию, которые в совокупности называются пассивным солнечным дизайном.При правильном сочетании эти стратегии могут способствовать обогреву, охлаждению и дневному освещению практически любого здания. Типы зданий, в которых используется пассивное солнечное отопление, варьируются от бараков до крупных ремонтных сооружений.

Обычно пассивное солнечное отопление включает:

Сбор солнечной энергии через правильно ориентированные окна, выходящие на юг.
Хранение этой энергии в «тепловой массе», состоящей из строительных материалов с высокой теплоемкостью, таких как бетонные плиты, кирпичные стены или плиточные полы.
Естественное распределение накопленной солнечной энергии обратно в жилое пространство, когда это необходимо, посредством механизмов естественной конвекции и излучения.
Технические характеристики окна для обеспечения более высокого коэффициента солнечного тепла в южном остеклении.

Пассивные солнечные системы отопления не имеют высокой начальной стоимости или длительного периода окупаемости, что характерно для многих активных систем солнечного отопления. Повышенный комфорт пользователя — еще одно преимущество пассивного солнечного отопления.При правильном проектировании здания с пассивными солнечными батареями будут яркими и солнечными и гармонируют с нюансами климата и природы. В результате меньше колебаний температуры, что обеспечивает более высокую степень температурной стабильности и теплового комфорта. Пассивные солнечные здания, создавая восхитительное место для жизни и работы, могут способствовать повышению удовлетворенности пользователей и повышению производительности труда. Кроме того, пассивная солнечная конструкция не создает парниковых газов и замедляет истощение запасов ископаемого топлива.

Есть несколько соображений по поводу пассивного солнечного дизайна.Во-первых, для достижения максимальной эффективности система должна иметь максимальное воздействие солнечного света. Во-вторых, интенсивность солнечного света непостоянна, и система может перегрузиться, что может отрицательно повлиять на определенные электрические приборы, такие как кондиционеры и компьютеры. Тем не менее, с помощью опытных архитекторов и строителей, занимающихся проектированием пассивных солнечных батарей, пассивное проектирование солнечной энергии стоит немногим больше, чем обычное проектирование зданий, и позволяет экономить деньги в долгосрочной перспективе.

Лучше всего включить пассивное солнечное отопление в здание на начальном этапе проектирования.Подход к зданию в целом оценивает его в контексте проектирования ограждающих конструкций здания (особенно окон), дневного освещения, а также систем отопления и охлаждения. Стратегии пассивного солнечного отопления обеспечивают возможность дневного света и вида на улицу через хорошо расположенные окна. Дизайн окон — и особенно выбор остекления — является решающим фактором для определения эффективности пассивного солнечного отопления. Пассивные солнечные элементы, такие как дополнительные окна, выходящие на юг, дополнительная тепловая масса и свесы крыши, могут легко окупиться.В целом, пассивные солнечные здания часто дешевле, если более низкие ежегодные затраты на электроэнергию и техническое обслуживание учитываются в течение срока службы здания.

Этот обзор предназначен для предоставления конкретных сведений для федеральных агентств, рассматривающих технологии пассивного солнечного отопления как часть нового строительного проекта или капитального ремонта.

Описание

Пассивные солнечные системы отопления используют компоненты здания для сбора, хранения и распределения солнечного тепла, чтобы снизить потребность в отоплении помещений.Пассивная солнечная система не требует использования механического оборудования, потому что тепловой поток является естественным, таким как излучение, конвекция и проводимость, а накопитель тепла находится в самой конструкции.

Пассивная солнечная система отопления состоит из следующих ключевых компонентов, все из которых должны работать вместе, чтобы проект был успешным:

Диафрагма (коллекторная)
Абсорбер
Тепловая масса
Распределение
Контроль.

Пять ключевых элементов пассивного солнечного дизайна.

В пассивной солнечной системе отопления проем (коллектор) представляет собой большую стеклянную (оконную) площадь, через которую солнечный свет проникает в здание. Обычно отверстия должны быть обращены в пределах 30 ° от истинного юга и не должны быть затенены другими зданиями или деревьями с 9:00 до 15:00. ежедневно в отопительный сезон.

Твердая потемневшая поверхность накопительного элемента известна как поглотитель. Эта поверхность — которая может состоять из кирпичной стены, пола или перегородки (материал с фазовым переходом) или емкости для воды — находится на прямом пути солнечного света.Затем солнечный свет попадает на поверхность и поглощается в виде тепла.

Тепловая масса состоит из материалов, которые удерживают или накапливают тепло, выделяемое солнечным светом. Разница между поглотителем и термической массой, хотя они часто образуют одну и ту же стену или пол, заключается в том, что поглотитель представляет собой открытую поверхность, тогда как термическая масса представляет собой материал под или за этой поверхностью.

Распределение — это метод циркуляции солнечного тепла от точек сбора и хранения в разные части здания.Строго пассивная конструкция будет использовать исключительно три естественных режима теплопередачи — теплопроводность, конвекцию и излучение. Однако в некоторых случаях вентиляторы, воздуховоды и воздуходувки могут способствовать распределению тепла по зданию.

Элементы, помогающие контролировать недо- и перегрев пассивной солнечной системы отопления, включают свесы крыши, которые можно использовать для затенения области проема в летние месяцы, электронные датчики, такие как дифференциальный термостат, который сигнализирует о включении вентилятора, работоспособный вентиляционные отверстия и заслонки, которые разрешают или ограничивают поток тепла, жалюзи и навесы с низким коэффициентом излучения.

Как это работает?

Пассивные солнечные здания предназначены для впуска тепла в здание в зимние месяцы и защиты от солнца в жаркие летние дни. Это может быть достигнуто с помощью пассивных солнечных элементов дизайна, таких как затенение, установка больших окон, выходящих на юг, и строительных материалов, которые поглощают и медленно отводят солнечное тепло.

Пассивная солнечная конструкция

Включение концепции затенения в ландшафтный дизайн может помочь уменьшить приток солнечного тепла летом и снизить затраты на охлаждение.Листья лиственных деревьев или кустов, расположенных к югу от здания, могут блокировать солнечный свет и ненужную жару летом. Эти деревья теряют листья зимой и позволяют увеличить приток солнечного тепла в более холодные дни. Включение свесов, навесов, ставен и решеток в дизайн здания также может обеспечить тень.

Решетка с вьющейся лозой может затенять дом и обеспечивать циркуляцию воздуха.
Фото Джона Криггера, Saturn Resource.

Материалы с эффективной теплотой, такие как бетон или каменные плиты перекрытия, обладают высокой удельной теплоемкостью, а также высокой плотностью. Он идеально расположен внутри здания, где он подвержен зимнему солнечному свету, но изолирован от потерь тепла. Материал пассивно нагревается солнцем и отдает тепловую энергию внутрь в течение ночи.

Наиболее важной характеристикой пассивного солнечного дизайна является то, что он является целостным и основан на интеграции архитектуры здания, выбора материалов и механических систем для снижения нагрузки на отопление и охлаждение.Также важно учитывать местные климатические условия, такие как температура, солнечная радиация и ветер, при создании чувствительных к климату энергосберегающих структур, которые могут работать от возобновляемых источников энергии.

В климате, подходящем для пассивного солнечного обогрева, используются большие окна, выходящие на юг, так как они подвергаются наибольшему воздействию солнца в любое время года. Хотя пассивные солнечные системы отопления не требуют механического оборудования для работы, вентиляторы или воздуходувки могут использоваться для поддержки естественного потока тепловой энергии.Пассивные системы с механическими устройствами называются гибридными системами отопления.

Пассивные солнечные системы используют основные концепции, включенные в архитектурный дизайн здания. Как правило, это здания с прямоугольными планами этажей, вытянутыми по оси восток-запад, застекленными стенами, выходящими на юг, носителями тепла, подверженными воздействию солнечного излучения, проникающего через остекление, выходящее на юг, выступы или другие затеняющие устройства, которые достаточно затенять южное остекление от летнего солнца и окна на восточной и западной стенах, и желательно без окон на северных стенах.

Для достижения высокого процента пассивного солнечного отопления необходимо обеспечить здания достаточной тепловой массой. Конкретные рекомендации для этого включают следующее:

Убедитесь, что площадь термической массы в шесть раз больше площади сопутствующего остекления (если возможно). Для климата с туманной или дождливой зимой требуется несколько меньшая тепловая масса.
Разместите массу эффективно, убедившись, что она непосредственно нагревается солнцем или разложена тонкими слоями по помещению, в котором происходит большое количество солнечных лучей.
Не обращать внимания на цвет массовой поверхности. Однако естественные цвета (например, цвета с диапазоном поглощения от 0,5 до 0,7) вполне эффективны.
Обеспечьте накопление тепла в полах или стенах, состоящих из бетона, кирпичной кладки или плитки. Чтобы отражать свет и увеличивать пространство, стены, как правило, должны оставаться светлыми.

Размеры остекления, параметры изоляции, затенение и масса будут зависеть от климата. Более высокая экономия на солнечной энергии потребует большего количества остекления и большей массы.Имейте в виду, что соотношение между площадью стекла и массой не является линейным. Например, для увеличения площади стекла вдвое может потребоваться утроение эффективной тепловой массы.

Преобладают скин-нагрузка и внутренняя нагрузка

Существует два основных применения пассивного солнечного отопления: здания с преобладанием поверхностной нагрузки в холодном и умеренном климате и здания с преобладанием внутренней нагрузки в теплом климате. Для небольших зданий с преобладанием кожной нагрузки в холодном и умеренном климате пассивное солнечное проектирование часто предполагает использование солнечной энергии для обогрева помещений.Для других типов конструкций, таких как здания с преобладающей внутренней нагрузкой в теплом климате, ответственное пассивное солнечное проектирование, скорее всего, будет уделять особое внимание предотвращению охлаждения с использованием затеняющих устройств, высокоэффективного остекления и дневного света.

В конструкции, в которой преобладает скин-нагрузка, потребление энергии в первую очередь продиктовано влиянием внешнего климата на оболочку здания, или «кожу». Примеры типичных зданий с преобладанием обшивки включают бараки и другие малоэтажные дома, небольшие склады или небольшие торговые точки.

В зависимости от климата, пассивное солнечное проектирование зданий с преобладанием поверхностной нагрузки может включать:

Ориентация дополнительных окон на юг
Затенение для защиты от летнего солнца
Включение термомассивных строительных материалов
Обеспечение надлежащего размера и установленной изоляции
Уменьшение размеров оборудования для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC).

Здания с преобладающей внутренней нагрузкой, такие как учебные заведения, офисы или крупные торговые комплексы, часто потребляют большую часть своей энергии для обеспечения внутреннего освещения и охлаждения, чтобы противодействовать тепловому излучению, выделяемому людьми, от розеток (например, компьютеров) , светильники и другие внутренние источники.Таким зданиям может потребоваться охлаждение круглый год. Однако обратите внимание, что летом в хорошо затененное южное окно проникает меньше солнечной радиации, чем через такое же затененное окно на северной, восточной или западной стороне здания.

В зависимости от климата, пассивное солнечное проектирование зданий с преобладанием внутренней нагрузки может включать:

Дневное освещение рабочих мест с правильно ориентированными и управляемыми окнами
Высококачественное остекление, снижающее тепловыделение и пропускающее видимый свет
Выбор высокоэффективных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
Использование соответствующих затемняющих устройств.

Типы и стоимость технологий

Существует четыре общих подхода к пассивному солнечному нагреву для зданий, в которых преобладает скин-нагрузка: (1) солнцезащитное, (2) прямое усиление, (3) непрямое усиление и (4) изолированное усиление.

Четыре подхода к пассивному солнечному отоплению в зданиях с преобладанием поверхностной нагрузки

Защита от солнца достигается за счет небольшого увеличения количества окон, выходящих на юг. В доме застройщика обычно около четверти окон на каждом фасаде с южным стеклом, равным примерно 3% от общей площади дома.В зависимости от климата, дом или бараки, закаленные солнцем, могут увеличить этот процент до 5–7%. В этом случае не требуется добавлять тепловую массу к базовой конструкции («свободной массы» гипсокартона и мебели достаточно для хранения дополнительного солнечного тепла).
Прямое усиление — это основная форма пассивного солнечного отопления. Солнечный свет, проникающий через остекление, обращенное на юг (в северном полушарии), попадает в обогреваемое пространство и сохраняется в тепловой массе, встроенной в пол или внутренние стены.В зависимости от климата, общее количество стекол с прямым усилением не должно превышать примерно 12% площади дома. Помимо этого, вероятно возникновение проблем с бликами или выцветанием тканей, и становится все труднее обеспечить достаточную тепловую массу для круглогодичного комфорта.

Центр посетителей Сиона со стеной для тромбов и окнами в потолке.

Пассивная солнечная система отопления с косвенным усилением (также называемая стеной Trombe или стеной для аккумулирования тепла) представляет собой застекленную стену, выходящую на юг, обычно построенную из тяжелой кирпичной кладки, но иногда с использованием контейнеров с водой или материалов с фазовым переходом.Солнечный свет поглощается стеной, и в течение дня она медленно нагревается. Затем, постепенно остывая в течение ночи, он косвенно выделяет накопленное тепло в течение относительно длительного периода времени в пространство.
Изолированное усиление или солнечное пассивное отопление собирает солнечный свет в области, которая может быть закрыта от остальной части здания. Двери или окна между солнечным пространством и зданием открываются в течение дня для циркуляции накопленного тепла, а затем закрываются ночью, позволяя температуре в солнечном пространстве понижаться.Маленькие циркуляционные вентиляторы также могут использоваться для отвода тепла в соседние помещения.

Руководство по пассивному солнечному охлаждению и обогреву в Arizona Solar Center предоставляет дополнительную информацию о проектировании пассивных солнечных батарей. Теперь доступны наружные бетонные стены, которые изолированы снаружи для защиты бетона от погодных условий. Для обмена тепла с комнатным воздухом бетон должен быть открыт изнутри.

Приложение

Стратегии пассивного солнечного нагрева следует использовать только при необходимости.Пассивное солнечное отопление лучше работает в небольших зданиях, где конструкция оболочки контролирует потребность в энергии. Это означает, что пространство, которое еще не отапливается занятыми людьми, освещением, компьютерами и другим внутренним теплом. Существуют такие стратегии, как стены тромба, чтобы уменьшить нежелательные блики и чрезмерное тепловыделение, но необходимо соблюдать осторожность при подаче солнечного тепла в рабочие места. Пассивное солнечное отопление часто используется в помещениях с циркуляцией воздуха, таких как вестибюли и атриумы, коридоры, комнаты отдыха и другие типы помещений с низким внутренним тепловыделением, которые дают жильцам возможность уйти от солнца.

Основными типами зданий, которые могут получить наибольшую выгоду от применения принципов пассивного солнечного отопления, являются:

Казармы и другая малоэтажная застройка в умеренном и холодном климате (в местах, где температура воздуха превышает 2000 ° С в год)
Пункты обмена малой почты (ПВ) (менее 10 000 футов ²)
Склады
Техобслуживание.

Экономика

Умеренные уровни пассивного солнечного обогрева, также называемого закалкой на солнце, могут снизить потребность в дополнительном отоплении здания с 5% до 25% с небольшими дополнительными первоначальными затратами или без них, и их следует внедрять для всех небольших зданий в умеренном и холодном климате.Более агрессивные здания с пассивным солнечным обогревом могут снизить потребление тепловой энергии на 25–75% по сравнению с типичной структурой, оставаясь при этом рентабельными на основе жизненного цикла. Этот подход следует учитывать для многих небольших зданий в умеренном и холодном климате.

С помощью опытных архитекторов и строителей, занимающихся проектированием пассивных солнечных батарей, дизайн пассивных солнечных панелей стоит немного больше, чем проектирование обычных зданий, и позволяет экономить деньги в долгосрочной перспективе. Однако в районах, где нет опытных солнечных архитекторов и строителей, затраты на строительство могут быть выше, чем для обычных зданий, и могут быть сделаны ошибки при выборе строительных материалов, особенно оконного стекла.Например, пассивные солнечные дома часто строятся из стекла, которое не пропускает солнечную энергию. К сожалению, это дорогостоящая ошибка. Правильный выбор стекла зависит от климата и от того, с какой стороны здания (восток, запад, север или юг) установлено стекло.

Летом или в постоянно теплом климате дневное освещение может фактически увеличить потребление энергии в здании за счет увеличения нагрузки на кондиционирование воздуха.

Оценка доступности ресурсов

В климате с чистым небом во время зимнего отопительного сезона и там, где альтернативные источники тепла относительно дороги, пассивное солнечное отопление будет работать лучше всего и будет наиболее экономичным вариантом.

Хорошая пассивная солнечная площадка — это такая площадка, которая позволит своим солнечным поверхностям смотреть на истинный юг с минимальным затенением в зоне доступа к солнечной энергии. Облицовки солнечных поверхностей на юг недостаточно для обеспечения их работоспособности; в южной части не должно быть препятствий, которые могут препятствовать попаданию на них солнца. Зимой с 9 до 15 часов не должно быть значительных засоров. солнечное время.

Препятствия непосредственно к югу от здания должны быть расположены на расстоянии не менее 1.В 7 раз больше их высоты от поверхности, чтобы не затенять здание зимой. Препятствия, расположенные вдоль линий под углом 45 ° к востоку или западу от юга, должны быть как минимум в 3,5 раза выше их высоты от здания, чтобы избежать затенения. Важно помнить, что солнце находится ниже в небе и зимой отбрасывает более длинные тени. Поэтому, даже если участок летом не затеняется, зимой он может и не оставаться таким.

Эксплуатация и обслуживание

Пассивное солнечное отопление внедрено на начальном этапе строительства здания; следовательно, очень мало необходимости в обслуживании или внимании, помимо того, что требуется для оболочки здания в целом. Техническое обслуживание действительно должно гарантировать, что участки, предназначенные для получения солнечного тепла, не затенены озеленением или другими препятствиями.

Дополнительные ресурсы

Публикации

Руководство по пассивной солнечной энергии, устойчивые источники

Учебные занятия

Обучение по Федеральной программе энергоменеджмента

Оценка зданий и примеры из практики

Оценки эффективности ряда зданий с пассивным солнечным обогревом доступны через Программу образцового строительства Министерства энергетики США. Описание проектов по анализу энергии зданий доступно в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Журнал

Solar Today Издается ежемесячно Американским обществом солнечной энергии (ASES) и имеет постоянную программу публикации тематических исследований.

Инструменты анализа

Для анализа эффективности крупных коммерческих и институциональных зданий с преобладанием внутренней нагрузки см. DOE-2. Эффективность солнечного обогрева более крупных и сложных зданий требует использования более мощной компьютерной программы. Рекомендуются многозонные программы, разработанные правительством (DOE), такие как DOE-2 и EnergyPlus.

границ | Солнечные батареи уменьшают как глобальное потепление, так и городской остров тепла

1. Введение

Возобновляемая энергия рассматривается как необходимый шаг на пути к устойчивому развитию энергетики, сокращению использования ископаемого топлива и смягчению последствий изменения климата, как, например, заявил Эллиотт (2000): «С ростом обеспокоенности по поводу изменения климата быстрое развитие возобновляемых источников энергии. энергетические технологии становятся все более важными ». Однако недавний анализ Nugent and Sovacool (2014) показал, что с учетом их полного жизненного цикла возобновляемые источники энергии еще не являются стоками CO ₂.Тем не менее, их выбросы парниковых газов на единицу произведенной энергии намного меньше, чем для источников энергии, основанных на ископаемом топливе, и немного меньше, чем для ядерной энергетики. Они также «раскрывают передовой опыт проектирования и развертывания ветровой и солнечной энергии, который может лучше информировать усилия по смягчению последствий изменения климата в электроэнергетическом секторе». Эллиотт (2000) подчеркивает, что внедрение возобновляемых источников энергии требует новой парадигмы децентрализованного производства энергии и малых производственных систем. Внедрение возобновляемых источников энергии потребует социальных и институциональных изменений, даже если технология для этих систем уже существует (Gross et al., 2003, но все еще нуждаются в доработке и дальнейших исследованиях (Jader-Waldau, 2007). Для более быстрого развития возобновляемых источников энергии могут потребоваться финансирование, политика стимулирования и законодательные обязательства поставщиков электроэнергии. Lund (2007) показывает, что в Дании возможен переход к 100% производства возобновляемой энергии. Sovacool и Ratan (2012) заключают, что девять факторов, связанных с политическими, социальными и рыночными аспектами, благоприятствуют или ограничивают развитие ветряных турбин и солнечной энергии, и объясняют, почему возобновляемые источники энергии быстро растут в Дании и Германии по сравнению с Индией и США.

Sims et al. (2003) показывают, что большинство возобновляемых источников энергии могут при определенных обстоятельствах снизить стоимость, а также выбросы CO ₂, за исключением солнечной энергии, которая остается дорогостоящей. Однако Эрнандес и др. (2014) анализируют воздействие на окружающую среду солнечных энергетических установок (солнечных электростанций), которые обычно устанавливаются в сельской местности, и показывают, что они оказывают низкое воздействие на окружающую среду по сравнению с другими энергетическими системами, включая другие возобновляемые источники энергии. Кроме того, солнечная энергия также является одним из немногих возобновляемых источников энергии, которые можно широко использовать в самих городах.Арнетт (2013) показывает, что по сравнению с солнечными фермами отдельные солнечные панели на крыше являются очень экономичным средством увеличения производства возобновляемой энергии и снижения выбросов парниковых газов. Таким образом, они пришли к выводу, что установка солнечных панелей на крышах должна быть частью сбалансированного подхода к производству энергии. Здесь мы стремимся оценить воздействие на окружающую среду на местный климат при реализации такой стратегии в масштабах города.

Основное влияние городов на местную погоду оказывает Urban Heat Island (UHI).В городах теплее, чем в окружающей сельской местности, и это может привести к кризису здоровья во время аномальной жары, как это было в Париже в 2003 году с 15 000 преждевременных смертей (Fouillet et al., 2006) или в Москве с 11 000 преждевременных смертей в 2010 году ( Порфирьев, 2014). Также необходимо учитывать, что из-за потепления климата воздействие UHI станет даже больше, чем оно есть сейчас (Lemonsu et al., 2013). Поэтому изучается несколько стратегий по снижению UHI летом. Гаго и др. (2013) проанализировали несколько исследовательских работ, посвященных анализу стратегий смягчения воздействия UHI, включая изменения в зеленых насаждениях, деревьях, альбедо, поверхностях тротуаров, растительности, а также в типах и материалах зданий.Santamouris et al. (2011) рассмотрели несколько передовых систем холодных материалов, которые можно использовать для снижения UHI. Такие материалы могут быть применены на крышах, чтобы отражать больше энергии в небо (высокое альбедо, высокая излучательная способность) или задерживать теплопередачу внутрь здания (материалы с фазовым переходом). Masson et al. (2013) показали, что изменения в методах ведения сельского хозяйства в окрестностях Парижа и использование холодных материалов для крыш и тротуаров снизят UHI на 2 К и 1 К соответственно.Однако вопрос о способности солнечных панелей способствовать достижению той же цели в этих статьях не рассматривается, и крайне мало исследований посвящено или даже учитывается влияние солнечных панелей на UHI.

Таким образом, необходимо проанализировать, совместимы ли две цели смягчения глобального потепления климата за счет увеличения производства возобновляемой энергии в городах, особенно с помощью солнечных батарей, и уменьшения UHI. Солнечные панели изменяют характер крыши и, таким образом, могут влиять на передачу энергии в атмосферу и, как следствие, на UHI.Целью данной статьи является оценка воздействия солнечных панелей, которые, как известно, хороши для смягчения последствий глобального потепления, на местный климат, особенно на UHI.

2. Солнечные батареи в городской навес Модель TEB

Цель этого раздела — представить, как солнечные панели могут быть включены в схему городского энергетического баланса (TEB, Masson, 2000) с точки зрения как производства энергии, так и взаимодействия с крышами ниже (затенение, изменение энергетического баланса крыши , так далее.). Сами солнечные панели могут быть фотоэлектрическими или тепловыми панелями, которые нагревают воду.

2.1. Стратегия моделирования

Солнечная панель обменивается энергией с другими компонентами системы. В литературе существует очень мало параметризаций, учитывающих эти обмены. Уровень детализации сильно зависит от целей авторов. С одной стороны, глядя на масштаб здания, можно учитывать некоторые характеристики реализации панелей, как в Scherba et al. (2011), который модифицировал программное обеспечение Energy + (программное обеспечение, предназначенное для энергетики зданий), чтобы улучшить его предыдущую модель солнечных панелей (которая рассчитывала только производство энергии).Их модель солнечных батарей учитывает наклон панелей и связанные с этим факторы обзора неба. Затем они проводят анализ воздействия нескольких типов крыш на потоки явного тепла в атмосферу, но не могут связать эти потоки с UHI, который должен учитывать все здания всего города. С другой стороны, Taha (2013) изучает влияние солнечных батарей на весь городской район Лос-Анджелеса. Для этого он использует очень упрощенный подход эффективного альбедо, который учитывает как альбедо, так и эффективность преобразования солнечной энергии (связанную с производимой энергией).Этот подход оценивает влияние на UHI, но не учитывает взаимодействия с городским навесом ниже (затенение солнечных панелей может привести, например, к меньшему потреблению энергии охлаждения в зданиях, что приведет к меньшему количеству отработанного тепла снаружи).

Чтобы изучить влияние внедрения солнечных панелей на городскую атмосферу, а также на население и здания, нам нужен подход, учитывающий оба пространственных масштаба: здания и город. Схема TEB может моделировать обмен энергией, водой и импульсом между городами и атмосферой с разрешением, равным разрешению городского квартала (скажем, до 100 м на 100 м).Энергетика зданий также была включена в TEB Bueno et al. (2012) и Pigeon et al. (2014), чтобы смоделировать энергетическое поведение типичного здания, представляющего квартал. Основное внимание уделяется максимальному количеству ключевых процессов, в то же время делая некоторые приближения в геометрии, которые уместны в масштабе блока (формы зданий усредняются по дорожным каньонам, в зданиях сохраняется только одна тепловая зона, отдельные окна усредняются в остекление. дробь и др.). Также были реализованы модули садов и зеленых крыш (Lemonsu et al., 2012; DeMunck et al., 2013a). Стратегия моделирования, выбранная здесь для реализации солнечных панелей, аналогична: ключевые процессы сохраняются, в то время как некоторые геометрические допущения сделаны, чтобы избежать ненужных деталей отдельных зданий.

В TEB необходимо учитывать не только производство энергии панелями, но и влияние панелей на лежащие под ними крыши. Поэтому мы должны рассчитать полный энергетический баланс панели, чтобы определить, что происходит с крышей или атмосферой.Затем модель TEB сможет оценить влияние внедрения солнечных панелей на UHI в масштабах города, а также на производство энергии.

2.2. Энергетический баланс солнечной панели

Геометрически предполагается, что солнечные панели расположены горизонтально при расчете лучистого теплообмена с другими элементами: обмены между крышей, солнечными панелями и небом наверху считаются чисто вертикальными (рис. 1). Обратите внимание, что мы принимаем во внимание наклон панели для расчета энергетической освещенности.

Рис. 1. Схематическая диаграмма баланса энергии солнечной панели и ее влияние на излучение, получаемое крышей (пунктирные стрелки: солнечные потоки; простые стрелки: потоки длинных волн; пунктирная стрелка: поток явного тепла; пунктирно-пунктирная стрелка. : произведенная энергия) .

Записывается уравнение баланса энергии солнечной панели:

SWsky ↓ + LWsky ↓ + LWroof ↑ = SWpanel ↑ + LWpanel ↑ + LWpanel ↓ + H + Eprod (1)

Термины в левой части относятся к энергии, поступающей в солнечную панель:

SW ^↓ _небо — это приходящее коротковолновое излучение от солнца.Он может быть диффузным или прямым и рассматривается как данные о воздействии на TEB.

LW ^↓ _небо — это приходящее длинноволновое излучение из атмосферы. Он расплывчатый и также используется в качестве данных принуждения для TEB.

LW ^↑ _крыша — это длинноволновое излучение, исходящее от крыши и перехватываемое солнечной панелью. Он рассчитывается с помощью TEB на основе коэффициента излучения крыши и температуры поверхности, а также длинноволнового излучения, принимаемого кровлей:

L Крыша ↑ = Крыша σ Крыша4 + (1 − ϵ Крыша) L Крыша ↓ (2)

Члены в правой части уравнения (1) — это энергия, исходящая от панели:

SW ^↑ _панель — это солнечное излучение, отраженное солнечной панелью.Классически параметризуется с помощью альбедо солнечной панели (α _панель): SW ^↑ _панель = α _панель SW ^↓ _{панель. Также предполагается, что мы вернемся в небо (мы пренебрегаем влиянием наклона солнечной панели на направление отраженного света). Согласно Taha (2013), значение альбедо солнечной панели колеблется от 0.06 до 0,1. Мы выполнили измерения альбедо для образца солнечной панели (под несколькими наклонами) путем интегрирования коэффициента направленного отражения полусферы, измеренного с помощью гониометра (подробности см. В разделе 2.4). По нашим измерениям, значение 0,11 используется для α _панели в настоящей статье.}

LW ^↑ _панель — это длинноволновое излучение, испускаемое (и отражаемое) солнечной панелью в небо. Это зависит от температуры поверхности солнечной панели, которая оценивается по методу центра ISPRA:

Тпанель = Таир + кТИрр (3)

, где T _air — температура воздуха, Irr — энергетическая освещенность, получаемая солнечной панелью (см. Раздел 2.5) и k _T — постоянный коэффициент, равный 0,05 K / (Wm ⁻²). В этой формулировке ночная зависимость температуры поверхности панели от температуры неба, предложенная Scherba et al. (2011) не используется. Это улучшение следует рассмотреть в будущем. Также используя коэффициент излучения солнечной панели ϵ _панель, равный 0,93 в наших измерениях (см. Раздел 2.4), восходящее длинноволновое излучение от солнечной панели можно записать:

LWpanel ↑ = ϵpanelσTpanel4 + (1 − ϵpanel) LWsky ↓ (4)

LW ^↓ _панель — это длинноволновое излучение, излучаемое солнечной панелью на крышу (вниз).Он рассчитывается исходя из гипотезы о том, что температура нижней стороны солнечной панели всегда приблизительно равна температуре воздуха. Вероятно, это ограничение нашей модели в дневное время. Однако даже если температура нижней стороны солнечной панели недооценена (из-за нагрева солнечной панели и диффузии тепла внутри нее), эта температура все равно будет выше, чем температура неба. Таким образом, с точки зрения крыши под солнечной панелью, приходящая радиация будет выше.Это фиксирует, по крайней мере, первый порядок воздействия солнечной панели на крышу. Учитывая неопределенности, мы также пренебрегаем зависимостью коэффициента излучения для этой поверхности панели. Это дает:

LWpanel ↓ = σTair 4 (5)

E _prod — энергия, производимая панелью. Это зависит от природы (тепловая или фотоэлектрическая) и характеристик панели, освещенности панели, наклона панели (не принимается во внимание в других терминах) и температуры воздуха.Подробности приведены в разделах 2.5, 2.6 для фотоэлектрических и тепловых панелей соответственно.

H — явный тепловой поток от солнечной панели в атмосферу. Мы предполагаем, что солнечная панель тонкая, не имеет значительной тепловой массы и, следовательно, находится в квазиравновесном состоянии. Это означает, что явный тепловой поток, единственный член, который не параметризован, принимается равным остатку энергетического бюджета солнечной панели. Помимо того факта, что параметризация этого члена затруднена, это обеспечивает сохранение энергетического баланса.

2.3. Модификация энергетического баланса крыши

Для энергетического баланса крыши наиболее важным ключевым параметром, конечно же, будет доля площади крыши, занимаемой солнечными батареями. Как упоминалось выше, мы рассматриваем только проекцию панелей на горизонтальную поверхность (было бы абсурдно производить точные расчеты с учетом наклона панелей — за исключением случаев, отмеченных выше для производства — когда в TEB уже предполагается, что все крыши плоские).Отмечена доля крыши, покрытой солнечными батареями: f _панель.

Сделаны следующие упрощающие предположения:

• Средняя температура по-прежнему рассчитывается для крыши, без различия между частями крыши под панелью или рядом с ней. Это разумно, в частности, для плоских крыш с наклонными панелями, потому что тени, отбрасываемые панелями, могут изменять радиационный вклад в крышу как рядом, так и под панелями.

• Коэффициент теплопередачи от кровли к явному тепловому потоку не меняется (уже в неоднородной среде с длиной шероховатости 5 см).

• Влияние влажности на панели не учитывается: водоприемный резервуар, обрабатывающий дождевую воду и испарения, касается всей поверхности крыши.

• Не учитывается влияние солнечных батарей на снег. Снежный камин, если он есть, равномерно накапливается на крыше. Обратите внимание, что снег может изменить энергию, вырабатываемую солнечной панелью (но это еще не принято во внимание).

Эти допущения позволяют изменять только радиационные вклады в энергетический баланс кровли. Предполагая, что площадь поверхности теней равна площади поверхности солнечных панелей, поступающее солнечное излучение на крышу составляет:

SWroof ↓ = (1 − fpanel) SWsky ↓ (6)

Длинноволновое поступающее на крышу излучение модифицируется длинноволновым излучением, излучаемым вниз солнечными панелями:

LWroof ↓ = (1 − fpanel) LWsky ↓ + fpanelLWpanel ↓ (7)

Этот способ реализации взаимодействия между солнечными панелями и крышей ниже позволяет отделить рассмотрение способа строительства крыши от вопроса о том, есть ли на ней солнечные панели или нет.Например, хотя в данной статье это не так, можно иметь зеленые крыши с солнечными батареями или без них. Если есть солнечные батареи, растительность на зеленой крыше просто будет больше в тени и будет получать немного больше инфракрасного излучения.

2.4. Радиационные характеристики солнечных панелей

Чтобы установить энергетический баланс эквивалентного городского каньона, модели TEB необходимы альбедо (интегрированное от 0,4 до 2,5 мкм) и коэффициент излучения в тепловом инфракрасном диапазоне (интегрированный от 5 до 12 мкм) для следующих основных областей: дороги, крыши , фасады, остекление.Лаборатория Французского центра аэрокосмических исследований (ONERA) ведет текущую базу данных оптических свойств городских материалов. Конкретные измерения были сделаны для новых материалов: грубые белые краски, фотоэлектрические солнечные панели, металлическая облицовка и стекло (включая низкий коэффициент излучения). Измерения для больших образцов материалов, например, для солнечных батарей, проводились с помощью гониометра (рисунок 2, слева).

Рис. 2. Слева: гониометр , используемый для измерения альбедо. Справа: Прибор, используемый для измерения коэффициента излучения.

Процесс измерения полностью автоматизирован в спектральной области 0,4–2,5 мкм. Измерения положения, полученные детектором, являются регулярными по азимуту (диапазон 0–180 °) и зениту (диапазон 0–60 °) с угловой точностью 1 °, за исключением области зеркального отражения, которая имеет более точную сетку.

Отражательная способность измеряется относительно эталона отражательной способности (Spectralon). После этого коэффициент отражения солнечной панели, размещенной в центре гониометра, получают для всех зарегистрированных положений детектора и источника света.Эталонное измерение повторяется в конце процесса.

Затем вычисляется альбедо солнечных панелей путем интегрирования яркости во всех направлениях во всем спектральном диапазоне. Обычно он варьируется от 11 до 16% в зависимости от положения солнца и наклона датчика. Когда панель благоприятно ориентирована относительно солнца (и, следовательно, когда приходящее излучение на квадратный метр панели является самым большим), как это обычно реализуется, альбедо находится в низком диапазоне и составляет около 11%.

Коэффициент излучения был измерен с помощью прибора SOC 400T (рис. 2, справа). Он измеряет коэффициент направленного полусферического отражения для длин волн от 2,5 до 20 мкм. В результате коэффициент излучения для солнечных панелей составил 0,93.

2,5. Энергия, производимая фотоэлектрическими панелями

В TEB рассматриваются два разных типа солнечных панелей: тепловые и фотоэлектрические (PV). Тепловые солнечные панели предназначены для нагрева воды, необходимой жителям здания. Они намного более эффективны (с точки зрения производимой энергии), чем фотоэлектрические панели, но производят только тепло, а не электричество.

Для фотоэлектрических панелей вырабатываемая энергия обычно параметрируется как:

EPV prod = EffPV × Irr × R (Tpanel) (Вт / м2 солнечной панели) (8)

, где Eff _PV — это эффективность преобразования фотоэлектрической панели, а R ( T _панель) — коэффициент, воспроизводящий тот факт, что солнечные панели наиболее эффективны при 25 ° C и в настоящее время. снижение эффективности при более высоких температурах панели. Коэффициент полезного действия варьируется от 5% до 19% (Taha, 2013), а в далеком будущем возможно достижение 30% (Nemet, 2009).Во Франции в большинстве фотоэлектрических панелей используется обычная технология кристаллического кремния (xSi) (Leloux et al., 2012), для которой эффективность составляет приблизительно Eff _PV = 14%. Чтобы связать излучение, получаемое панелью (возможно, наклоненной), с падающим излучением на горизонтальную поверхность ( SW ^↓ _небо), можно выполнить геометрические вычисления относительного положения солнца и панели или применить априорных поправочных коэффициента .Здесь выбран второй, более простой подход, и используется коэффициент тепловых правил Франции 2005 года:

Irr = FT × SWsky ↓ (Вт / м2 солнечной панели) (9)

Поправочный коэффициент FT обычно составляет 1,11 в среднем за год для панелей, выходящих на юг в Париже. Предполагая, что солнечные панели расположены достаточно оптимально, то есть с наклоном примерно 30 ° и ориентированы между юго-востоком и юго-западом (как это обычно бывает во Франции, Leloux et al., 2012), мы можем оценить, что коэффициент FT равно FT = 1.10 во Франции. Коэффициент, зависящий от температуры, можно записать как:

R (Tpanel) = min {1; 1−0,005 × (Tpanel − 298,15)} (10)

Наконец, производство фотоэлектрических панелей параметризуется, также используя соотношение между температурой панели и освещенностью, как:

EPV prod = EffPV × FT × SWsky ↓ × min {1; 1−0,005 × (Tair + kTFT × SWsky ↓ −298,15)} (Вт / м2 солнечной панели) (11)

2,6. Энергия, вырабатываемая тепловыми солнечными панелями

Количество энергии, производимой солнечными тепловыми панелями, обычно определяется на годовой основе (Philibert, 2006).Частично это может быть оправдано тем фактом, что ограничение производства энергии связано не только с доступным солнечным светом, но и с целевым количеством нагретой воды (нет смысла нагревать воду сверх установленного значения, обычно 60 ° C для горячей воды, ни для большего количества людей, чем фактически проживающих в здании, 32 л на человека). Согласно французским нормам, годовое производство тепловых солнечных панелей на одного человека составляет:

. ∫годEther prod = 12 × 1,16 × 32ΔT (кВтч / год на человека) (12)

, где Δ T — разница температур между холодной и горячей водой (обычно 45 K во Франции).Фактор 12 является результатом корректировки, учитывающей тот факт, что только часть потребности в теплой воде может быть покрыта за счет солнечной энергии. Этот фактор может варьироваться в зависимости от местоположения, климата (частота появления облаков), сезонности (меньше солнечного излучения зимой) и технических характеристик установки (ADEME, 2002). Здесь принято типичное значение 12. Кроме того, считается, что эта потребность в энергии на душу населения может быть удовлетворена за счет 1 м ² тепловой панели. Итак, средняя мощность за год будет:

<Продукт эфира> = 12 × 1.16 × 32ΔT × 1000/24/365 (Вт / м2 солнечной панели) (13)

Здесь, чтобы лучше учесть изменчивость производства из-за солнечного излучения, вместо расчета среднегодового значения мгновенное производство рассматривается в связи с ежедневной потребностью в теплой воде. Это имитирует тот факт, что вода нагревается в течение дня и хранится до использования в течение следующих 24 часов. Таким образом, используя приведенную выше нормативную информацию, целевое производство энергии за 1 день можно определить как:

Цель эфира = 1.16 × 32ΔT × 1000/365 × 3600 (Дж / м2 солнечной панели) (14)

Фактор 12 здесь исчез, потому что мы рассматриваем идеальные условия обогрева (т. Е. Солнечные) для определения цели. Затем производство тепловой панели рассчитывается в три этапа:

1. Мгновенное производство определяется как E _{ther prod} = Eff _ther × Irr ( W / m ^{212 солнечной панели), где Eff _ther — коэффициент полезного действия тепловой панели, а Irr — энергетическая освещенность, полученная панелью.Эффективность новых тепловых солнечных панелей обычно составляет от 0,70 до 0,80. Однако в реальных условиях использования, особенно в городах, грязь и пыль на панели снижают выработку энергии. Elminir et al. (2006) обнаружили уменьшение выходной мощности от 6% до 20% из-за пыли (17,4% для угла наклона солнечной панели 45 °). Подобный эффект грязи уже был обнаружен Гаргом (1974) с ослаблением на 10–20% для углов наклона от 45 ° до 30 °. Следовательно, в настоящем исследовании Eff _{, а} было установлено на 0.60.}

2. Общее количество произведенной энергии суммируется с полуночи предыдущей ночью до текущего времени t : ∫ ^t _{полночь} E _от d t ( J / м ² панелей).

3. Если количество энергии, произведенной с полуночи, достигает цели E _{или цели}, то любое дополнительное производство в течение того же дня тратится впустую, а дальнейшее производство энергии обнуляется.

Таким образом, для солнечных тепловых панелей производство параметризуется как:

{если ∫midnighttEther proddt 2,7. Гипотезы о типах солнечных батарей
Поскольку модель может рассматривать как тепловые, так и фотоэлектрические солнечные панели, теперь необходимо определить некоторые гипотезы по использованию каждого типа панели.Это, конечно, элемент, зависящий от сценария, в том смысле, что он может быть изменен для каждого исследования. Например, Taha (2013) изучал внедрение фотоэлектрических панелей только в пригородах Лос-Анджелеса. Интерес также рассмотреть вопрос о развертывании тепловых солнечных панелей в этой статье заключается в том, что эта технология производства энергии имеет меньше выбросов парниковых газов на единицу произведенной энергии (с учетом всего ее жизненного цикла), чем фотоэлектрические (Nugent and Sovacool, 2014). Таким образом, здесь предполагается, что возможны оба типа панелей.Основные гипотезы:
• В жилых домах и домах приоритет отдается тепловым солнечным панелям, которые более эффективны. Тепловое производство, конечно, ограничено площадью панелей на крыше, но оно также ограничено населением в здании: нет необходимости нагревать воду больше, чем требуется количеству людей, которые собираются ее использовать. Поэтому, как только будет достигнута необходимая площадь тепловых солнечных панелей, оставшееся пространство, выделенное для солнечных панелей на крыше, будет отведено под фотоэлектрические панели.
• В других типах зданий (офисные, коммерческие, промышленные и т. Д.) Будут устанавливаться только фотоэлектрические панели.
Указывается общая доля крыши здания, на которой могут быть установлены солнечные панели (любого типа): f _панель (это количество также зависит от сценария). Затем необходимо определить, какая часть площади крыши требуется для тепловых панелей, и какая площадь остается доступной для фотоэлектрических панелей. Во Франции в жилых домах плотность обычно составляет 1 житель на 30 м ² площади пола.Кроме того, как было сказано выше, на душу населения необходимо 1 м ² термопанелей. Это означает 1 м ² панели на 30 м ² площади пола. Для одноэтажного жилья 1/30 крыши затем оснащается тепловыми панелями, а ( f _панель — 1/30) фотоэлектрическими панелями. Если здание двухэтажное, термопанели займут 2/30 площади кровли и так далее.
Итак, если N _этаж — это количество этажей в здании (переменная рассчитывается в TEB), пропорции термопанелей ( f _{ther panel}) и фотоэлектрических панелей ( f _{фотопанель}) рассчитываются как:
Дальняя панель = мин. (Nfloor / 30; fpanel) (16) fPV panel = max (fpanel − fther panel; 0) (17)
Общий объем производства солнечных панелей на крышах можно записать:
Eprod = (fther panelEther prod + fphot panelEphot prod) / fpanel (Вт / м2 солнечной панели) (18)
Это та величина, которая участвует в энергетическом балансе панели (раздел 2.2).
3. Воздействие солнечных батарей на городской остров тепла в Париже
3.1. Конфигурация и сценарии моделирования
Теперь мы можем моделировать влияние имплантации солнечных панелей в городе на UHI. Моделирование выполняется для столичной области Парижа с использованием TEB в сочетании со схемой растительности ISBA (Noilhan and Planton, 1989) для сельских районов в рамках программного обеспечения для моделирования SURFEX (Masson et al., 2013b). Область моделирования составляет 100 км на 100 км с разрешением 1 км.При таком разрешении сохраняются только основные характеристики зданий в блоках сетки. Геометрические параметры усредняются для сохранения площади поверхности (для стен, крыш, садов, дорог, воды, сельской местности), в то время как правило большинства применяется к архитектурным характеристикам зданий (возраст, материалы, оборудование) и использованию, в котором их ставят (жилые, офисные, торговые или производственные). Эти городские данные предоставлены базой данных с разрешением 250 м (Рисунок 3 Masson et al., 2014), который содержит типы блоков, а также 60 городских показателей. Некоторые параметры, необходимые для TEB, такие как альбедо, тепловые характеристики или оборудование в зданиях, выводятся для каждой сетки сетки размером 1 км на 1 км из типов городских кварталов, а также из использования и возраста большинства зданий. Параметры сельской местности, такие как землепользование и характеристики растительности, выводятся из базы данных экологических карт с разрешением 1 км (Masson et al., 2003). Методология, представленная в Masson et al. (2014), основанный на упрощенном генераторе городского пограничного слоя (Bueno et al., 2013; Le Bras, 2014) выбран, чтобы иметь возможность проводить моделирование в течение всего года. Для исследования выбран 2003 год, поскольку он демонстрирует влияние солнечных батарей во время аномальной жары.
Необходимо сделать некоторые предположения о пропорциях крыш, оборудованных солнечными батареями. Принимаются гипотезы, аналогичные тем, которые представлены как «достаточно высокое развертывание» в Taha (2013). На наклонных крышах, как правило, на жилых домах, а также на старых османских зданиях в историческом центре Парижа, 34 части крыши ориентированы между юго-востоком и юго-западом (по Leloux et al., 2012) предполагается покрыть солнечными батареями (тепловыми или фотоэлектрическими, или их комбинацией). Это соответствует примерно 19% покрытой кровли. Однако на плоских крышах доступно больше места, и предполагается, что солнечные панели устанавливаются на 50% каждой крыши.
Текущие альбедо кровли до внедрения солнечных панелей оцениваются для каждого типа здания на основе архитектурного анализа. Исторические здания в стиле Османа в самом центре Парижа покрыты цинком поверх дерева, поэтому их альбедо очень высокое, равное 0.6. В этом отношении солнечные панели, даже, возможно, тепловые, уменьшили бы альбедо города и, возможно, увеличили бы UHI. Однако лишь небольшая часть зданий этого типа подходит для установки солнечных батарей (19% крыш по нашей гипотезе), и пространственное покрытие этого типа старых городских кварталов ограничено (см. Рисунок 3 Masson et al., 2014). ). За исключением самых последних промышленных зданий (построенных после 1975 года), для которых альбедо крыши составляет 0,5 и которые, опять же, не покрывают значительную часть городской территории, альбедо крыши для большинства зданий оценивается как 0.2 (например, черепица для домов и старых промышленных зданий или серые бетонные крыши для коллективных построек). Следовательно, влияние солнечных панелей на исторические или промышленные здания, вероятно, уравновешивается другими частями городской территории, где солнечные панели, вероятно, уменьшат количество солнечной радиации, поглощаемой зданиями (из-за отражения и преобразования энергии в энергию). солнечные панели).
Выполняется два моделирования: одно — эталонное моделирование, соответствующее Парижу в его фактическом состоянии (без множества солнечных панелей), а второе — с достаточно высоким уровнем использования солнечных панелей.Сравнение двух симуляций позволит оценить влияние солнечных панелей на городскую территорию.
3.2. Результаты по производству и потреблению энергии
Воздействие солнечных панелей, конечно, обсуждается с точки зрения производства энергии, но также влияет на потребление энергии и, в следующем разделе, на UHI и тепловой комфорт. В масштабах города производство тепловых солнечных панелей больше, чем фотоэлектрических. Это происходит как из-за того, что их использование благоприятно для жилых домов, так и из-за их гораздо более высокой эффективности (первое связано со вторым).Тем не менее, следует отметить, что с апреля по август производство тепловых солнечных панелей насыщается (вырабатывается достаточно горячей воды), поэтому их реальный КПД снижается. В течение всего года, в среднем для всего города, тепловые солнечные панели будут производить приблизительно 265 МДж / год / м ² здания, а фотоэлектрические панели 113 МДж / год / м ² здания. Это покроет эквивалент 28% потребления энергии на отопление и кондиционирование воздуха.
Солнечные панели также немного изменяют энергопотребление зданий.Зимой солнечные панели могут вызвать снижение потребления энергии из-за того, что больше инфракрасной энергии достигает крыши, или увеличить его за счет уменьшения количества получаемого солнечного излучения или их воздействия на UHI. В целом, по нашему сценарию, потребность в тепле для бытовых нужд увеличивается на 3% в год. Летом потребность в кондиционировании воздуха, вероятно, уменьшится из-за затемнения крыш и охлаждения, вызванного городским климатом (см. Ниже). Сравнение двух симуляций показывает, что потребность в энергии для кондиционирования воздуха снижается на 12%.Поскольку потребление энергии для кондиционирования воздуха ниже, чем для отопления жилых помещений, баланс между потерями энергии зимой и выигрышем летом приводит к увеличению общего потребления энергии зданиями на 1%. Однако в будущем, когда потепление климата вызовет более мягкую зиму и более жаркое лето, изоляция (будем надеяться) будет лучше, а оборудование для кондиционирования воздуха, которое в настоящее время не широко используется во Франции, (вероятно) приобретет большее значение, поэтому этот баланс может измениться.Тогда массовая установка солнечных панелей может даже принести пользу с точки зрения потребления энергии.
3.3. Результаты по Urban Heat Island
Размещение солнечных панелей в столичном районе Парижа не будет нейтральным с точки зрения городского климата. На рисунке 3 представлена разница дневных минимальных и максимальных температур воздуха между двумя моделями (для двух контрастных месяцев: января и августа). Зимой, когда солнце низко, влияние солнечных батарей на температуру воздуха относительно невелико.Их реализация снижает максимальную температуру воздуха примерно на 0,05 K в центре города и на UHI более чем на 0,1 K в Париже и его плотных пригородах и на 0,05 K во всем мегаполисе. Однако мы видели, что это достаточно велико, чтобы оказывать заметное (если ограниченное) влияние на потребление энергии для отопления жилых помещений.
Рис. 3. Разница минимальной и максимальной температуры воздуха между симуляциями с солнечными панелями и без них . Каждая панель (A – D) представляет собой среднемесячное значение.Горизонтальная и вертикальная оси указаны в км.
В течение августа, в первой половине которого произошла знаменитая волна сильной жары 2003 года, влияние солнечных батарей на температуру воздуха будет сильнее. В дневное время наличие солнечных панелей снизило бы температуру воздуха более чем на 0,2 К, особенно в густонаселенных пригородах, где плотность солнечных панелей самая высокая, как из-за высокой плотности застройки, так и из-за того, что в отличие от османовской здания центра города, дачные и коммерческие дома имеют плоскую крышу.Это значение охлаждения согласуется, хотя и превышает значение 0,05 K, обнаруженное для периода аномальной жары в июле 2005 года в районе Лос-Анджелеса, о котором сообщает Taha (2013) для существующих фотоэлектрических панелей. Когда эффективность фотоэлектрических панелей повышается (до 30%), Таха (2013) предсказывает, что охлаждение достигнет 0,15 К. Есть два возможных объяснения того факта, что более интенсивное охлаждение моделируется для Парижа. Во-первых, присутствие морского бриза в Лос-Анджелесе может ограничить местное охлаждение из-за солнечных панелей в городе, в то же время увеличивая зону охлаждения за счет адвекции (немного) более прохладного воздуха.Это может объяснить, почему в этих симуляциях солнечные панели воздействуют на большую часть мегаполиса Лос-Анджелеса. Во-вторых, Taha (2013) смоделировал только фотоэлектрические панели. Предполагалось, что эффективность этих панелей будет относительно высокой (20%), больше, чем значение, используемое в настоящем исследовании, но намного меньше, чем эффективность тепловых солнечных панелей (60%). Поскольку мы исследуем сценарий с развертыванием обоих типов солнечных панелей здесь, потребление энергии больше, чем для одних только фотоэлектрических систем.
Ночью воздействие солнечных панелей достаточно велико, даже больше, чем днем, при охлаждении до 0,3 К. Насколько известно авторам, этот эффект в литературе не исследован. Такое усиленное охлаждение в ночное время происходит из-за сочетания нескольких городских микроклиматических процессов. Во-первых, накопление тепла внутри зданий снижается при наличии солнечных панелей, особенно тепловых, потому что они задерживают солнечное излучение. Внедрение солнечных панелей в качестве отдельного элемента системы баланса энергии городской поверхности, как это сделано здесь, позволяет точно описать их влияние на энергетику основного здания.Во-вторых, ночью городской пограничный слой намного тоньше, чем днем (обычно высота 200 м вместо 1500 м летом). Таким образом, любое изменение баланса поверхностной энергии будет иметь до 10 раз большее влияние на температуру воздуха в ночное время. Такое противоречащее интуиции явление было обнаружено DeMunck et al. (2013b) для кондиционирования воздуха, которое, как было показано, оказывает большее влияние ночью, чем днем (хотя само тепловыделение, конечно, было больше в дневное время). Здесь также, хотя солнечные панели в основном модифицируют дневные процессы (путем поглощения и преобразования солнечного излучения в тепловую или электрическую энергию), влияние на температуру воздуха больше в ночное время из-за городской ткани и структуры пограничного слоя.
Этот охлаждающий эффект, хотя и относительно небольшой, может улучшить тепловой комфорт жителей. Например, это снижает количество людей, подвергающихся воздействию любой заданной интенсивности (например, 2 K) UHI, на 4% (± 0,5%) от общей численности населения мегаполиса. Тепловой комфорт также можно оценить, рассматривая дополнительные параметры окружающей среды, такие как ветер, радиация и влажность, которые влияют на физиологию человека. Универсальный индекс термического климата, UTCI (www.utci.org/), является таким индикатором. На Рисунке 4 показана доля городского населения, которое испытывает умеренный тепловой стресс на улице (в тени). Он отображает количество часов в день, которые человек проводит в этом или любом более сильном стрессе. Солнечные батареи, вероятно, из-за своего воздействия температуры снижают уровень теплового стресса населения. Например, в то время как 17% всего населения подвержены тепловому стрессу более чем на полдня (12 часов) в нынешнем городе, внедрение солнечных панелей сократит это число до 13%.Хотя эта разница кажется небольшой, она все же представляет большое количество людей. В среднем комфорт на открытом воздухе достигается примерно на 15 минут. Это небольшое улучшение воздействия теплового стресса, хотя и является незапланированным (солнечные панели в основном используются для производства энергии), может дополнять более крупные, специально направленные на охлаждение городского климата, такие как озеленение города.
Рисунок 4. Население, подвергшееся умеренному тепловому стрессу в августе 2003 г. (среднемесячное значение).Слева: с солнечными батареями. Справа: без солнечных батарей. Цифра гласит: 100% населения страдают от теплового стресса не менее 7 часов в день, но только несколько процентов (выделены желтым цветом) более 14 часов теплового стресса в день.
4. Обсуждение
Панели солнечных батарей поглощают солнечную энергию для производства энергии, используемой в зданиях, либо непосредственно в виде тепла (обычно для подогрева воды), либо в виде электричества. Однако при этом они изменяют энергетический баланс городской поверхности, контактирующей с атмосферой, и, таким образом, возможно, влияют на городской микроклимат.Они также изменяют излучение, получаемое крышей, и, следовательно, энергетический баланс здания. В данной статье представлен способ включения солнечных батарей в схему TEB. Эта параметризация моделирует их производство относительно точным способом, поскольку это зависит от меняющихся метеорологических условий, а не просто с использованием практического правила годового производства, как это часто делается при проектировании зданий. Панели также влияют на энергетику здания и тепловые потоки (радиационные и конвективные) в атмосферу.Таким образом, можно оценить влияние стратегии внедрения солнечных панелей на UHI.
Был смоделирован сценарий крупного, но реалистичного развертывания солнечных панелей в столичном районе Парижа. Сравнение с эталонным современным городом без (многих) солнечных панелей позволяет оценить влияние этого сценария. В отличие от работ, ранее описанных в литературе, в настоящем исследовании в модели использовались как тепловые, так и фотоэлектрические солнечные панели. Это позволило смоделировать реалистичные сценарии, в которых сначала вводятся тепловые панели.Показано, что солнечные батареи за счет затемнения крыши несколько увеличивают потребность в отоплении жилых помещений (3%). С будущими улучшениями в изоляции это влияние, вероятно, будет менее значительным. Однако летом солнечные батареи снижают потребление энергии, необходимой для кондиционирования воздуха (на 12%), благодаря затемнению крыши. Они также приводят к сокращению UHI.
Летом, когда солнечный свет сильный, установка солнечных панелей может снизить температуру на 0,2 К. Ночью упрощенный анализ предполагает, что солнечные панели не действуют (поскольку нет солнечного света).Однако проведенное здесь физическое моделирование показывает, что наличие солнечных панелей приводит к снижению UHI на 0,3 К в ночное время (то есть больше, чем днем). Этот противоречащий интуиции результат связан с взаимодействием между балансом энергии на поверхности города (эволюция которого была изменена солнечными батареями) и ночной структурой атмосферного слоя над городом. Эти воздействия сильнее, чем в предыдущих работах, из-за использования тепловых панелей (которые более эффективны, чем фотоэлектрические панели) и из-за географического положения Парижа, который находится относительно далеко от моря.Это означает, что на него не влияют морские бризы, и, следовательно, его UHI сильнее, чем для прибрежного города такого же размера. Но это также означает, что местные стратегии адаптации, направленные на снижение UHI, будут иметь более сильные эффекты.
В дополнение к этим теоретическим результатам необходимо принять во внимание некоторые практические вопросы, чтобы лучше информировать лиц, принимающих решения. Установка фотоэлектрических панелей или тепловых солнечных коллекторов на крышах существующих зданий изменит внешний вид соответствующих городских территорий.Это изменение может быть сложной проблемой в таких городах, как Париж, где важна туристическая отрасль, и установка, вероятно, будет принята не на всех потенциальных поверхностях. Кроме того, внешняя городская среда сильно загрязнена, и отложения грязи на панелях и поверхностях коллектора неизбежно снизят эффективность солнечного оборудования. Регулярная очистка может быть способом ограничить это воздействие, но необходимо оценить последствия этого технического обслуживания (например, пути доступа, оборудование для обеспечения безопасности, рабочая сила).Риск пожара также может быть проблемой для фотоэлектрических панелей: ряд случаев был зарегистрирован для недавно оборудованных зданий в Европе в 2013 году. Соответствующие продукты были изъяты с рынка, но эта ситуация требует тщательного отбора продуктов и подрядчиков, а также план обслуживания установок. Вышеупомянутые вопросы требуют дальнейшего изучения с точки зрения экономической оценки с учетом как положительных, так и отрицательных внешних факторов.
Подводя итог, можно сказать, что установка солнечных панелей хороша как для производства энергии (и, следовательно, способствует снижению выбросов парниковых газов), так и для снижения UHI, особенно летом, когда это может быть угрозой для здоровья.В будущих климатических условиях солнечные панели также помогут снизить потребность в кондиционировании воздуха. Дальнейшая работа будет сосредоточена на изучении стратегий городской адаптации в долгосрочной перспективе (вплоть до конца двадцать первого века) с учетом большой группы возможных вариантов планирования, таких как озеленение города, улучшение изоляции, изменения в поведении жителей. , различные формы расширения городов и развертывание систем возобновляемой энергии.
Финансирование
Эта работа была поддержана Французским национальным исследовательским агентством для проекта MUSCADE (ссылка ANR-09-VILL-0003) и тематической исследовательской сетью по аэронавтике и космосу для проекта ACCLIMAT (RTRA STAE — ACCLIMAT).
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Авторы благодарят Колетт Маршадье за ее работу в управлении проектами MUSCADE и ACCLIMAT.
Сноски
Список литературы
ADEME. (2002). «Eau chaude solaire — мануэль для концепции, измерения и реализации коллективов инсталляций», в Техническом отчете , Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie на французском языке , 110.
Арнетт А. Н. (2013). Интеграция солнечной энергии на крышах в модель оптимизации планирования энергии из нескольких источников. Заявл. Энерг . 111, 456–467. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2013.05.003
CrossRef Полный текст
Буэно Б., Идальго Дж., Голубь Г., Норфорд Л. и Массон В. (2013). Расчет температуры воздуха над слоем городского навеса по измерениям на действующей сельской метеостанции. J. Appl. Meteorol. Climatol . 52, 472–483. DOI: 10.1175 / JAMC-D-12-083.1
CrossRef Полный текст
Буэно, Б., Голубь, Г., Норфорд, Л. К., Зибуш, К., и Маршадье, К. (2012). Разработка и оценка энергетической модели здания, интегрированной в схему TEB. Geosci. Модель Dev . 5, 433–448. DOI: 10.5194 / GMD-5-433-2012
CrossRef Полный текст
ДеМунк, К. С., Лемонсу, А., Бузуиджа, Р., Массон, В., и Клавери, Р. (2013a). Модуль greenroof (v7.3) для моделирования гидрологических и энергетических характеристик зеленой крыши в TEB. Geosci. Модель Dev . 6, 1941–1960. DOI: 10.5194 / GMD-6-1941-2013
CrossRef Полный текст
DeMunck, C. S., Pigeon, G., Masson, V., Meunier, F., Bousquet, P., Tréméac, B., et al. (2013b). Насколько кондиционер может повысить температуру воздуха в таком городе, как Париж (Франция)? Внутр. Дж. Климатол . 33, 210–227. DOI: 10.1002 / joc.3415
CrossRef Полный текст
Эллиотт, Д. (2000). Возобновляемая энергия и устойчивое будущее. Фьючерсы 32, 261–2747.DOI: 10.1016 / S0016-3287 (99) 00096-8
CrossRef Полный текст
Эльминир, Х. К., Гитас, А. Э., Хамид, Р. Х., Эль-Хуссейни, Ф., Бихари, М. М., и Абдель-Монейм, К. М. (2006). Воздействие пыли на прозрачную крышку солнечных коллекторов. Energ. Конвер. Манаг . 47, 3192–3203. DOI: 10.1016 / j.enconman.2006.02.014
CrossRef Полный текст
Fouillet, A., Rey, G., Laurent, F., Pavillon, G., Bellec, S., Guillenneuc-Jouyaux, C., et al. (2006). Избыточная смертность связана с волной тепла в августе 2003 г. во Франции. Внутр. Arch. Ок. Environ. Здоровье 80, 16–24. DOI: 10.1007 / s00420-006-0089-4
Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст
Гаго, Э. Дж., Ролдан, Дж., Пачеко-Торрес, Р., и Ордонез, Дж. (2013). Город и городские острова тепла: обзор стратегий смягчения неблагоприятных последствий. Обновить. Sust. Energ. Ред. . 25, 749–758. DOI: 10.1016 / j.rser.2013.05.057
CrossRef Полный текст
Гарг, Х. П. (1974). Влияние грязи на прозрачные крышки в плоских коллекторах солнечной энергии. Солнечная энергия . 15, 299–302. DOI: 10.1016 / 0038-092X (74) -X
CrossRef Полный текст
Эрнандес, Р. Р., Истер, С. Б., Мерфи-Марискаль, М. Л., Маэстре, Ф. Т., Тавассоли, М., Аллен, Э. Б. и др. (2014). Воздействие на окружающую среду солнечной энергии в коммунальном масштабе. Обновить. Sust. Energ. Ред. . 29, 766–779. DOI: 10.1016 / j.rser.2013.08.041
CrossRef Полный текст
Ядер-Вальдау, А. (2007). Фотоэлектрические и возобновляемые источники энергии в Европе. Обновить.Sust. Energ. Ред. . 11, 1414–1437. DOI: 10.1016 / j.rser.2005.11.001
CrossRef Полный текст
Ле Бра, Ж. (2014). «Модель быстрого городского теплового острова для исследований теплового комфорта», , 11-й симпозиум по городской среде, (Атланта, Калифорния: Американское метеорологическое общество).
Leloux, J., Narvarte, L., and Trebosc, D. (2012). Обзор производительности фотоэлектрических систем жилых домов во Франции. Обновить. Sust. Энергия. Ред. . 16, 1369–1376. DOI: 10.1016 / j.rser.2011.07.145
CrossRef Полный текст
Лемонсу А., Кунку-Арно Р., Деспла Дж., Саланьяк Ж.-Л. и Массон В. (2013). Эволюция парижского городского климата в условиях глобального изменения климата. Клим. Изменить 116, 679–692. DOI: 10.1007 / s10584-012-0521-6
CrossRef Полный текст
Лемонсу А., Массон В., Шашуа-Бар Л., Эрелл Э. и Перлмуттер Д. (2012). Включение растительности в модель энергетического баланса города для моделирования городских зеленых территорий. Geosci. Модель Dev . 5, 1377–1393. DOI: 10.5194 / gmdd-5-1295-2012
CrossRef Полный текст
Лунд, Х. (2007). Стратегии использования возобновляемых источников энергии для устойчивого развития. Energy 32, 912–919. DOI: 10.1016 / j.energy.2006.10.017
CrossRef Полный текст
Массон В. (2000). Физически обоснованная схема городского бюджета энергии в атмосферных моделях. Связанный. Слой Meteorol . 94, 357–397. DOI: 10.1023 / A: 1002463829265
CrossRef Полный текст
Массон, В., Шампо, Ж.-Л., Шовен, Ф., Мериге, К., и Лаказ, Р. (2003). Глобальная база данных параметров земной поверхности с разрешением 1 км в метеорологических и климатических моделях. Дж. Клим . 16, 1261–1282. DOI: 10.1175 / 1520-0442-16.9.1261
CrossRef Полный текст
Masson, V., LeMoigne, P., Martin, E., Faroux, S., Alias, A., Alkama, R., et al. (2013b). Платформа SURFEXv7.2 на суше и на поверхности океана для совместного или автономного моделирования переменных и потоков земной поверхности. Geosci.Модель Dev . 6, 929–960. DOI: 10.5194 / GMD-6-929-2013
CrossRef Полный текст
Массон, В., Лайон, Ю., Питер, А., Голубь, Г., Байк, Дж., И Брун, Э. (2013). Большой Париж: изменение регионального ландшафта для адаптации города к потеплению климата. Клим. Изменить 117, 769–782. DOI: 10.1007 / s10584-012-0579-1
CrossRef Полный текст
Masson, V., Marchadier, C., Adolphe, L., Aguejdad, R., Avner, P., Bonhomme, M., et al. (2014). Адаптация городов к изменению климата: подход системного моделирования. Городской климат . DOI: 10.1016 / j.uclim.2014.03.004
CrossRef Полный текст
Ноилхан Дж. И Плантон С. (1989). Простая параметризация процессов на земной поверхности для метеорологических моделей. Пн. Wea. Ред. . 117, 536–549. DOI: 10.1175 / 1520-0493 (1989) 117 <0536: ASPOLS> 2.0.CO; 2
CrossRef Полный текст
Ньюджент, Д., Совакоол, Б. К. (2014). Оценка выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла от солнечной фотоэлектрической и ветровой энергии: критическое мета-исследование. Energ. Pol . 65, 229–244. DOI: 10.1016 / j.enpol.2013.10.048
CrossRef Полный текст
Голубь, Г., Зибуш, К., Буэно, Б., Ле Бра, Дж., И Массон, В. (2014). Оценка моделирования энергопотребления зданий с помощью модели TEB по сравнению с energyplus для ряда типовых зданий в Париже. Сборка. Окружающая среда . 76, 1–14. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2013.10.038
CrossRef Полный текст
Порфирьев Б. (2014). Оценка человеческих потерь от бедствий: на примере аномальной жары 2010 г. и лесных пожаров в России. Внутр. J. Disast. Снижение риска . 7, 91–99. DOI: 10.1016 / j.ijdrr.2013.12.007
CrossRef Полный текст
Сантамурис М., Синнефа А. и Карлесси Т. (2011). Использование современных прохладных материалов в городской застройке для уменьшения тепловых островов и улучшения условий теплового комфорта. Солнечная энергия . 85, 3085–3102. DOI: 10.1016 / j.solener.2010.12.023
CrossRef Полный текст
Щерба А., Сэйлор Д. Дж., Розенштиль Т. Н. и Вамсер К.С. (2011). Моделирование влияния отражательной способности крыш, интегрированных фотоэлектрических панелей и систем зеленых крыш на поток явного тепла в городскую среду. Сборка. Окружающая среда . 46, 2542–2551. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2011.06.012
CrossRef Полный текст
Симс, Р. Э. Х., Рогнер, Х.-Х., и Грегори, К. (2003). Сравнение затрат на выбросы углерода и смягчение последствий при использовании ископаемого топлива, ядерных и возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии. Energ. Pol .31, 1315–1326. DOI: 10.1016 / S0301-4215 (02) 00192-1
CrossRef Полный текст
Sovacool, B.K., и Ratan, P.L. (2012). Осмысление принятия ветровой и солнечной электроэнергии. Обновить. Sust. Energ. Ред. . 16, 5268–5279. DOI: 10.1016 / j.rser.2012.04.048
CrossRef Полный текст
Таха, Х. (2013). Возможность воздействия температуры воздуха в результате крупномасштабного развертывания солнечных фотоэлектрических батарей в городских районах. Солнечная энергия . 91, 358–367.DOI: 10.1016 / j.solener.2012.09.014
CrossRef Полный текст
Трэйснел, Дж. П.
No related posts.

Отоплен