Глава 1. Введение

В использовании Солнца в качестве источника теплоты нет ничего нового. Еще 2400 лет тому назад Сократ писал: «Сейчас в домах с видом на юг солнечные лучи проникают в галереи зимой, а летом путь солнца лежит над нашими головами и выше крыш так, что имеется тень. Если тогда это наилучшее устройство, то мы должны будем строить южный фасад дома более высоким, чтобы в дом поступали лучи зимнего солнца и северный фасад более низким, чтобы защитить дом от зимних ветров».

В то время как Греческий дом, описанный Сократом, терял тепло так же быстро, как и собирал из-за конвективных и радиационных потерь, римляне обнаружили что если портик (галерею) и окна южной ориентации остеклить, то солнечная энергия будет уловлена и можно будет сохранить полученное тепло на ночной период времени. Этот простой феномен получил название «тепличный эффект». Сегодня дом, в котором используется эффект теплицы для отопления, мы называем «пассивным солнечным домом».

Существует общее эмпирическое правило, согласно которому грамотно спроектированный пассивный солнечный дом в сравнении с традиционно спроектированным домом той же площади поможет снизить затраты на отопление на 75% при удорожании строительства всего лишь на 5...10%. Во многих районах США пассивные солнечные дома не требуют никакой дополнительной энергии на отопление или охлаждение. С учетом текущих и будущих планируемых затрат на отопление дополнительная стоимость строительства пассивного солнечного дома возмещается очень быстро. Официальные обзоры указывают на 100000 пассивных солнечных домов, построенных в США (1984), но неофициальные источники говорят об одном миллионе зданий, в которых использованы те или иные положения пассивного солнечного дизайна (чаще всего теплицы, пристроенные с южной стороны дома).

1

Глава 2. Характеристики пассивного солнечного дома

Рисунок 2.1. Возможности пассивного солнечного отопления

Canada1jl^Hf\

Возможности пассивного солнечного отопления в различных районах США. Пассивный солнечный дом имеет некоторые отличительные проектные особенности:

1.В северном полушарии значительная часть его окон ориентирована на юг (в южном — на север). Солнечная радиация, главным образом видимая часть солнечного спектра, проникает через ориентированное на солнце остекление окон дома или теплицы и поглощается поверхностями материалов, находящихся внутри теплоизолированной оболочки дома. Поскольку эти нагретые поверхности вторично излучают энергию в интерьер дома, температура воздуха в нем повышается, но теплота не проникает назад через остекление, таким образом результатом является уловленная солнечная энергия.

2.В идеале, внутренние поверхности — материалы высокой плотности: бетон, кирпич, камень, саман. Эти материалы из-за эффекта тепловой инерции (способность поглощать энергию и отдавать ее через какое-то время) могут запасать тепловую энергию для постоянного медленного ее излучения, снижая температурные колебания в здании и вероятность перегрева внутреннего воздуха. Таким образом, значительную часть отопительной нагрузки зданий может нести солнечная энергия.

3.В ранних пассивных солнечных зданиях 1970-х годов, архитекторы и строители всячески стремились уменьшить площади восточных, западных и северных окон дома в противовес увеличению площади окон южной ориентации. Это все еще общее эмпирическое правило, но появление экономичныхи изменяющихизлучение пленок (теплопоглощающихи теплоотражающих), располагаемых с разных сторон остекления окна, позволило проектировщикам и строителям снизить жесткость требований этого правила. Это хорошая новость для мест, в которых есть красивый вид на окружающую природу не только в южном направлении. Западные окна — источник перегрева в летнее время, и летом должны быть обязательно затенены. Вообще, план дома с удлинением по оси запад-восток и оптимизированным фасадом южной ориентации будет самым лучшим для пассивного солнечного дома.

2

4.Пассивные солнечные дома должны быть хорошо теплоизолированы и иметь незначительные вентиляционные потери для сохранения солнечного тепла в пределах оболочки здания.

5.Поскольку требования в отношении дополнительных источников тепла в пассивном солнечном доме существенно уменьшены по сравнению с обычным домом, то дровяные печи на длительные облачные периоды — часто являются оптимальным выбором для системы вспомогательного отопления.

6.Пассивные солнечные дома часто имеют открытые планы (перетекающие пространства) для облегчения термосифонного эффекта в перемещении солнечного тепла от южного фасада через весь дом. Для распределения теплого воздуха в зданиях с закрытыми планами иногда используются небольшие вентиляторы.

3