Рисунок 3.3. Двухэтажная теплица

Двухэтажная теплица: зима, теплица изолирована от дома (а); зима, теплица обогревает оба этажа дома (б); лето, теплица помогает охлаждению обоих этажей дома (в).

Если Вы планируете включить теплицу в Ваш проект, то Вы должны будете предварительно определить основную функцию этого помещения. Проектные соображения для продовольственной теплицы, жилого помещения и вспомогательного солнечного нагревателя различны, хотя можно построить теплицу, в которой были бы объединены все 3 функции, компромиссы будут необходимы.

Продовольственная теплица/оранжерея

Оранжерея, например, должна в первую очередь являться комфортабельным и здоровым помещением для растений. Растения нуждаются в свежем воздухе, воде, большом количестве света и защите от экстремальных температур. Оранжереи потребляют значительное количество энергии при испарении воды. 1 литр испарившейся воды — это потеря около 2,32 МДж энергии, которая могла бы быть использована для отопления.

Для укрепления здоровья и освобождения от насекомых и болезней растения нуждаются в адекватной вентиляции, даже зимой. Имеются системы кондиционирования воздуха типа воздухо-воздушных теплообменников, которые вентилируют помещение без значительных потерь теплоты, но они заметно увеличивают стоимость проекта. Световые требования к помещению для выращивания растений — верхнее остекление, усложняющее строительство и обслуживание, и остекление торцевых стен, увеличивающее потери тепла.

Будут существовать некоторые экономические выгоды от выращивания овощей и конечно много можно говорить о получении удовлетворения от вида помещения, пристроенного к Вашему дому, полного здоровых растений. Тем не менее, теплица, спроектированная как идеальная садоводческая среда, вряд ли будет иметь достаточно энергии для использования ее в качестве дополнительного источника отопления помещений дома.

Коллектор солнечного отопления

Если задача теплицы — улавливание солнечного тепла и распространение его в смежные с теплицей жилые помещения, то Вы стоите перед выбором различных проектных критериев. Максимальная эффективность будет достигнута с наклонным остеклением, незначительным количеством растений, и теплоизолированными незастекленными торцевыми стенами.

Помните, что Вы получите большее количество поступления полезной теплоты в Ваши жилые помещения, если в теплице отсутствуют растения и, соответственно, поглощение большого количества теплоты. Нагретый солнцем воздух может быть перемещен в дом через двери или открытые окна в смежной с теплицей стене, а также передан по воздуховоду в более отдаленные области.

7

Жилое помещение

Если Ваша теплица будет являться жилым помещением, то Вы должны будете рассмотреть комфорт, удобство и свободу пространства в дополнение к энергетической эффективности. Комната, в которой Вы планируете жить, должна быть теплой зимой, прохладной летом, иметь невысокую контрастность освещения и умеренную влажность.

Вертикальное остекление — выбор значительного числа проектировщиков по разным причинам. Прежде всего, хотя наклонное остекление улавливает большее количество теплоты, но зимой оно также и теряет большее количество этой теплоты в ночное время, что сводит на нет получение дневного тепла. Применение наклонного остекления может также привести к перегреву в более теплую погоду, обычно весной и осенью, когда Вы не нуждаетесь в отоплении.

Вертикальное остекление южной стены намного более соответствует требованиям отопительной нагрузки. Оно эффективно зимой, когда солнце находится низко над горизонтом и позволяет уменьшить поступление солнечного тепла, когда солнце находится вблизи зенита в летнее время. Хорошо спроектированный карниз над южным остеклением — может быть все, что необходимо, чтобы затенить его от солнечных лучей, когда помещение не нуждается в дополнительном теплопоступлении. Вертикальное остекление также более дешевое и более простое в монтаже и изоляции, и не склонно к протечкам, конденсату и поломкам.

Теплица, разработанная для проживания, требует тщательного размещения термической массы, и, как мы упомянули ранее, специальные меры должны быть приняты для того, чтобы прямые солнечные лучи не падали на эту теплоаккумулирующую массу. Каменный пол, покрытый коврами и мебелью, очевидно не столь эффективная термическая масса как каменная кладка, находящаяся на пути прямых солнечных лучей.

Когда солнце садится, те же самые окна, что улавливали теплоту в течение всего дня начинают излучать полученную теплоту в окружающее пространство. Для минимизации ночных потерь теплоты и повышения комфорта (человеческое тело тоже излучает теплоту в направлении холодных поверхностей) Вы можете захотеть включить в Ваш проект подвижную теплоизоляцию окна или решить вопрос с установкой стеклопакетов, имеющих минимальные тепловые потери.

Основные принципы проектирования

: Независимо от проектной стратегии, которую Вы выбрали, имеются некоторые другие критерии, которые важны для рассмотрения. Значительная часть следующей информации взята из главы «Основы проектирования теплиц» A Guide to Passive Solar Heating, by Robert W. Jones and Robert D. IVIcFarland, (Van Nostrand Reinhold Co., New York, New York, 1984).

Остекление

Идеальная ориентация для остекления Вашей теплицы — строго на юг, хотя отклонение до 30° к западу или востоку вполне допустимо. Для получения максимального количества солнечного теплопоступления стекло должно быть наклонено под углом 50...60° к горизонту. Многие проектировщики в их проектной стратегии предпочитают вертикальное остекление или комбинацию вертикального и наклонного остекления.

Вертикальное остекление южной ориентации имеет преимущество перед наклонным остеклением, т.к. с ним проще защититься от протечек и от высоко стоящего летнего солнца, но его зимние характеристики на 10...30% хуже, чем у наклонного остекления при той же площади. Эффективность помещения, в котором скомбинированы верти-

8

кальное остекление и остекление крыши, выше, чем помещения, в котором остеклена лишь южная стена.

В районах с постоянным зимним снеговым покровом вертикальное остекление может оказаться более эффективным за счет высокой отражательной способности снега.

Рисунок 3.4. Теплица с наклонной остекленной южной стеной

Теплица с наклонной остекленной южной стеной над вентиляционными окнами, имеющими обратный наклон (а). Теплица с вертикально остекленной южной стеной (сдвижные двери), боковыми вентиляционными окнами, и наклонным остеклением крыши (б). (Проект архитектора Денниса Холлоуэя).

Аккумулирование тепла

Если глубина теплицы больше ее высоты, само пространство уловит излучение, если цвета поверхностей, на которые падает свет, приемлемы. Иными словами, поверхности теплоаккумулирующих материалов (термическая масса) должны быть темных тонов для поглощения по крайней мере 70% энергии падающего на них солнечного света. Чтобы дать Вам некоторое понятие об относительном коэффициенте поглощения света поверхностями различных цветов следует сказать, что сажа имеет коэффициент поглощения около 95%, поверхность темно-синего цвета около 90% и поверхность темно-красного цвета приблизительно 86%. Материалы, не используемые для аккумулирования тепла должны быть светлых тонов для того, чтобы отражать свет на термическую массу, не расположенную на пути лучей прямого солнечного излучения.

Пол, северная стена, восточная и западная боковые стены — хорошее место для теп-лоаккумулирующей массы. В них должны быть применены материалы с высокой теплопроводностью: бетон, вода, кирпич, землебит. Пенобетон не приемлем в качестве теплоаккумулирующего материала, а бетон наиболее эффективен при толщине от 100 до 150 мм. При использовании пустотелых бетонных (цокольных) блоков все пустоты должны быть залиты цементным раствором.

9