Глава 4. Проектирование пассивного солнечного дома

Когда термин «пассивный солнечный дом» вводился в язык профессиональныхсолнеч-ных исследователей в 1970-х, большинство людей не имело никакого понятия о том, что это такое. Позже, когда этот термин был популяризирован средствами массовой информации и значительным числом публичныхобразовательныхконференций, люди предположили, что если они захотят построить пассивный солнечный дом, то должны будут нанять не только архитектора, но и профессионального солнечного инженера, способного произвести на компьютере комплексные математические вычисления.

Сегодня, благодаря, прежде всего знанию, полученному от финансируемыхправитель-ством исследований и большому количеству данныхо построенныхпередовыхпассив-ныхсолнечныхдомах, мы находимся на стадии, когда даже студент можетспроектиро-вать пассивную солнечную структуру. Следующая информация объединяет последние публикации для становления домовладельца-самодеятельного строителя на путь домовладельца-проектировщика пассивного солнечного дома.

Выбор наилучшего решения для проекта пассивного солнечного дома

Ориентация

Помните, что направление на географический полюс отличается от направления на магнитный полюс. Южный фасад дома должен быть идеально ориентирован по направлению на географический юг, чтобы дом мог получать максимум зимнего и минимум летнего тепла. Однако следует заметить, что отклонение от идеальной ориентации на 30° к востоку или западу снижает теплопоступление лишь на 15%.

Буферная зона

Проектируйте Ваш дом так, чтобы комнаты с невысокими потребностями в отоплении и естественном освещении (например, кладовые, технические помещения, гараж) и комнаты, производящие внутреннюю теплоту (кухня), были бы расположены в северной части дома для уменьшения зимней отопительной нагрузки.

Методика проектирования

В 1983 г. Дуглас Балкомб и его исследовательская группа в Национальной Лаборатории Лос-Аламоса разработали основополагающие принципы прямого и косвенного обогрева для систем отопления пассивных солнечных домов, расположенных на территории США. В них была включена информация о коэффициентах инфильтрации и выборе коэффициента теплового сопротивления R для стен, потолка, и пола. Они также предложили виды остекления для восточных, западных и северных окон, а также рассчитали оптимальные площади солнечных коллекторов.

Предложенная методика не заменит более точный тепловой анализ, смоделированный на компьютере профессиональным инженером, но она дает самодеятельному строителю-домовладельцу твердую базу для выбора правильного проектного решения. Эта изящная упрощенная методика в соединении с мероприятиями по экономии тепловой энергии дает хорошие результаты. Методика, состоящая из 5 шагов, была разработана

13

с учетом данных, полученных от анализа работы системы в уже построенных пассивных солнечных домах.

Шаг 1: Показатель тепловых потерь

Расположите Ваш строительный участок на карте для выбора показателя тепловых потерь (CF), который должен быть заложен в проект Вашего дома. Заметьте, что для каждой географической зоны CF выражен как диапазон определенных значений. Если Ваши топливные затраты высоки (и не планируют уменьшаться в настоящее время!), выберите самое большое значение.

Рисунок 4.1. Нахождение показателя тепловых потерь

Используйте эту карту для нахождения показателя тепловых потерь CF (Источник: J. Douglas Balcolmb).

Шаг 2: Рекомендуемые значения теплоизоляции и инфильтрации

Используйте следующие формулы для определения рекомендуемых значений теплоизоляции и инфильтрации (CF — Показатель тепловых потерь, выбранный Вами в

Шаге 1).

Коэффициент теплового сопротивления стены

R = CF*14

Включает изоляцию, наружную и внутреннюю облицовки и воздушные прослойки.

Коэффициент теплового сопротивления потолка

R = CF*22

Включает изоляцию, наружную и внутреннюю облицовки и воздушные прослойки.

14

Коэффициент теплового сопротивления твердой теплоизоляции по периметру фундамента

R = CF*13 —5

Используйте то же значение для теплоизоляции перекрытия над подпольем.

Коэффициент теплового сопротивления твердой теплоизоляции, размещенной снаружи стены отапливаемого подвала или обвалованной землей стены

R = CF*16 —8

Используйте полученное значение для теплоизоляции, простирающейся на 1,2 м ниже поверхности земли. Используйте половину этого значения от уровня -1,2 м до основания фундаментной стены.

Коэффициент воздухообмена ACH (воздухообмен/час)

ACH = 0,42/CF

Если полученный результат ниже 0,5 ACH, выберите методы суперизоляции с напорной приточной вентиляцией, чтобы сохранить качество воздуха в помещении.

Количество слоев остекления восточных, западных и северных окон

N = CF*1,7

Выберите самое близкое целое число. Если полученное значение от 2 до 3, выбирайте окна с тройным остеклением. Если полученное значение выше 3, следует применять теплоизоляционное стекло и/или подвижную теплоизоляцию.

В зависимости от результатов этих расчетов, выберите показатель теплопотерь с 20% запасом. Ваш бюджет будет являться самым лучшим руководством, но он зависит от выбора сроков окупаемости проекта и когда возникают сомнения в правильности выбора этого срока, ориентируйтесь на более высокий показатель тепловых потерь.

Шаг 3: Коэффициент отопительной нагрузки

Вычисляем коэффициент отопительной нагрузки (NLS). Чтобы сделать это посмотрите на показатель геометрии Вашего дома (GF) в таблице 1 (ниже). К примеру, если полная площадь 3-этажного дома около 2900 кв. футов, то GF будет равен 5,7.

Теперь умножьте GF на полную площадь Вашего дома 2900х5,7 = 16530

Полученное значение следует разделить на CF. Если CF, например, равен 2,0, то

16530/2 = 8265

Полученное значение —NLC.

15