Архітектурно-конструктивні рішення будинків із системами сонячного теплопостачання

Архітектурно-конструктивні рішення будинків із ССТ із застосуванням активних і пасивних систем суттєво відрізняються.

7.1.1 Активні системи сонячного теплопостачання

7.1.1.1 Проектування та улаштування ССТ можна здійснювати як на об'єкті, що експлуатують, так і на новобудові.

Найбільш доцільним місцем розміщення СК є дах будівлі та споруди. Якщо таке розміщення є неприйнятним, то колектори розміщують на елементах будівель та споруд (стінах, балконах) або окремо на власних опорних конструкціях.

Просторове розміщення СК визначають з урахуванням типу забудови, ландшафтних і кліматичних умов, можливостей будівельного майданчика та будівельних конструкцій новобудови або будівлі, що існує.

СК на даху будівель та споруд проектують так, щоб вони не торкалися гідроізоляційного шару, при цьому просвіт між СК та дахом має бути не менше 50 см. Закладні елементи опорних конструкцій закріплюють на конструкціях даху. У разі облаштування СК на покрівлях в місцях спирання розкривають гідроізоляцію, а після закінчення монтажу опор порушену гідроізоляцію відновлюють. Незалежно від матеріалу опорних конструкцій СК (сталь, деревина, алюміній, пластмаса тощо) їх спирання безпосередньо на зовнішню гідроізоляцію заборонено. Несучі конструкції під СК мають бути обов’язково перевірені на несучу спроможність з урахуванням всіх типів додаткового навантаження.

7.1.1.2 Кут нахилу нерухомих СК до горизонту залежить від широти місцевості і його визначають в залежності від періоду роботи системи і наявності дублера:

- для системи з дублером, що працює цілий рік, та для системи без дублера, що працює в міжопалювальний період – таким, що дорівнює широті місцевості,

- для системи з дублером, що працює в міжопалювальний період, - таким, що дорівнює широті місцевості мінус 10 ^о-15^о,

- для системи з дублером, що працює в опалювальний період, - широті місцевості плюс 10 ^о-15^о.

7.1.1.3 Під час проектування розміщення СК доцільно враховувати розташування будівлі відносно сторін світу. Оптимальною орієнтацією СК є південь із можливим відхиленням на схід або на захід до 30^о. Якщо схил даху будівлі відповідає цій орієнтації, то СК можуть бути включені до структури будівлі. При цьому бажано, щоб кут нахилу даху співпадав з необхідним кутом нахилу СК.

За наявністю плоского даху, на якому передбачено розміщення СК, необхідно під час розташування врахувати можливості затінення колекторів одним одного, а також парапетом, будинками, що є поруч, випускними елементами вентиляційних каналів, труб тощо. Інші вимоги (щодо кута нахилу та відстані між рядами тощо) такі ж, що і у разі розташування на окремому майданчику (додаток В).

Приклади розміщення СК, з’єднаних із конструкціями будівлі, на конструкціях над балконом та інші наведено на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 – Варіанти розміщення СК:

А – на будівлях з односхилою покрівлею,

Б – на будівлях з двосхилою покрівлею, В – на плоскій покрівлі,

Г – на сонцезахисних козирках, Д – з’єднані з огородженнями балконів

7.1.2 Системи пасивного сонячного опалення

7.1.2.1 ПСО застосовують для скорочення річної витрати теплової енергії на опалення приміщень, у яких розташовано ці системи, або для забезпечення потрібного фонового опалення приміщення у разі, коли за розрахунком потужність ПСО дозволяє це робити.

7.1.2.2 ПСО можна застосовувати як у разі проектування енергоекономічних будинків, так і у разі реконструкції існуючих.

7.1.2.3 Проектування будинків із застосуванням ПСО треба проводити на трьох рівнях:

- містобудівному (вибір ділянки будівництва з максимальним урахуванням природно-кліматичних чинників, рішення благоустрою та озеленення);

Містобудівне рішення необхідно приймати з урахуванням забезпечення 6-8 годинної інсоляції місць розміщення сонцеприймальних поверхонь та захисту ПСО від вітру.

- архітектурному (визначення архітектурно-планувальної структури будинку, форма, розмір, поверховість, орієнтація і розмір світло прорізів, вибір типів ПСО та прийомів залучення їх у структуру котеджу);

- конструкторському (визначення конструкторських рішень, вибір матеріалів, пристроїв сонце- та теплозахисту).

7.1.2.4 Застосовують нижченаведені основні принципи формування архітектурно-планувальних рішень будинків із ПСО:

- принцип орієнтації;

- принцип функціональності;

- принцип температурного зонування (розміщення приміщень з більшою нормованою температурою на південному фасаді, а приміщень, що не опалюють або з низькою температурою, - на північному).

7.1.2.5 За способом обігріву ПСО підрозділяють на:

- системи прямого обігріву;

- системи непрямого обігріву типу "стіна Тромбу" і типу "сонячна оранжерея".

7.1.2.6 У системах прямого обігріву СР через засклені отвори надходить в опалюване приміщення, де поглинається внутрішніми конструкціями, меблями (устаткуванням) і забезпечує нагрів внутрішнього повітря.

До таких систем відносять вікна південної орієнтації, еркери, зенітні ліхтарі тощо (див. рис. 7.2). На фасадах, орієнтованих на схід та захід, можливим є застосування частково засклених еркерів із глухими північними сторонами.

Рисунок 7.2 – ПСО прямого обігріву

7.1.2.7 Для підвищення ефективності роботи таких систем рекомендують розташовувати світлові отвори великої площі на південному фасаді з улаштуванням жалюзей, які при закритому вигляді перешкоджають тепловому випроміненню приміщення в темний час, а в жаркий період у поєднанні з іншими сонцезахисними пристроями перешкоджають перегріву приміщення.

7.1.2.8 Конструктивно світлопрозорі огородження ПСО виконують із скла при обов’язковому забезпеченні чинних будівельних норм при визначенні їх конструкції. В системах прямого обігріву застосовують подвійне скління, а в системах непрямого обігріву в південних районах застосовують одинарне скління. Конфігурацію та розмір хрестовин скління приймають з мінімальним затінювальним ефектом в опалювальний період. Відношення площі хрестовин до площі скління повинно бути не більш 0,1. Зовнішня поверхня стіни - теплоприймача повинна бути темного матового кольору.

7.1.2.9 У системах непрямого обігріву (типу "стіна Тромбу") СР, проходячи через засклені отвори, нагріває розташовані за ними будівельні конструкції будинку, забезпечуючи за рахунок теплопровідності і, можливо, циркуляції нагрітого повітря передачу теплоти як до інсольованих так і неінсольованих приміщень (див. рис. 7.3).

Рисунок 7.3 – ПСО непрямого обігріву - "стіна Тромбу"

7.1.2.10 “Стіна Тромбу” включає в себе масивну зовнішню стіну, перед якою на невеликій відстані встановлюють проміневопрозорий екран (за необхідності, із світлозахисними жалюзями). У підлозі та під стелею у стіні влаштовують щілинні отвори (можливо з клапанами ручного або автоматичного приводу). Отвори призначено для подавання знизу холодного повітря з приміщення в простір повітряного прошарку між стіною та екраном та повернення нагрітого повітря до верхньої зони опалюваного приміщення.

Облаштування отворів і організація руху повітря між опалюваним приміщенням і повітряним прошарком „стіни Тромбу” незначним чином підвищує загальну ефективність ПСО. Рішення щодо доцільності цього приймають на основі аналізу режиму експлуатації приміщення. Якщо приміщення експлуатують в години інсоляції, то таке рішення забезпечить саме в ці години потреби в додатковій енергії, а якщо приміщення експлуатують в вечірні та нічні години (наприклад, спальня), то краще вентиляцію прошарку не влаштовувати.

7.1.2.11 Якщо системи ПСО застосовують у приміщеннях разом з традиційними системами, то останні повинні мати такі можливості і засоби регулювання тепловіддачі опалювальних приладів чи системи в цілому, які повністю забезпечують сприйняття тепла, що вироблено ПСО, без перегріву приміщення.

У разі наявності надлишку теплоти, отриманої за рахунок СВ в інсольованих приміщеннях, її можна направляти в інші приміщення за допомогою вентиляції.

Під час розрахунку питомих величин площі сонцепоглинальної поверхні систем непрямого нагріву, яка припадає на 1 м² площі опалюваного приміщення, необхідно враховувати яка саме кількість теплоти відповідає технічним можливостям традиційної системи з її регулюванням і може бути сприйнята опалюваним приміщенням без порушень його теплового режиму виключно зменшенням споживання тепла традиційною системою.

Під час вибору конструкції, матеріалів і товщини внутрішньої частини зовнішньої стіни необхідно крім забезпечення нормативних вимог щодо термічного опору огородження враховувати відповідність елементів стіни в частині його теплофізичних характеристик (теплопровідність, теплоємність тощо) умовам і режиму роботи огородження як елемента системи ПСО.

Порядок розрахунку кількості теплоти, яку може бути передано в приміщення з сонцепоглинальної поверхні „стіни Тромба” наведено в 8.3.3.

7.1.2.12 У разі спорудження “стіни Тромбу” мінімальна відстань між зовнішньою поверхнею стіни-теплоприймача та заскленням “стіни Тромбу” повинна бути не менше 15-20 см.

Необхідно забезпечити вільний доступ до скління “стіни Тромбу” для заміни або миття скла за рахунок їх відчиняння або зсування або, можливо, перетворення повітряного прошарка в прохідну галерею пристроєм т.зв. "сонячної оранжереї".

У разі застосування в багатоквартирному будинку “стіни Тромба” з вентиляцією повітряних прошарків необхідно забезпечити відокремлення повітряних прошарків кожної квартири один від одного, а доцільність відокремлення повітряних прошарків окремих приміщень в межах однієї квартири вирішується під час проектування.

7.1.2.13 Під час облаштування вентиляції повітряного прошарку необхідно ураховувати те, що площі вхідних та вихідних отворів повинні приблизно дорівнювати один одному і мати загальну площу біля 2 % від площі стіни. Подачу нагрітого повітря в приміщення можна регулювати відкриттям клапана – автоматично або вручну. Якщо клапан закритий, відбувається акумуляція теплоти масивом стіни. Цю теплоту можна відібрати конвективним потоком повітря, відкриваючи клапан у нічний час або в похмуру погоду.

7.1.2.14 "Сонячні оранжереї" можуть бути пристроюваними до опалюваного об'єму та вбудовуваними в нього. Функціонування оранжерей залежить від добових та сезонних змін кліматичних чинників. У перехідний період необхідно влаштовувати провітрювання та частковий сонцезахист, а в теплий період - провітрювання та обов'язковий сонцезахист або затінення. Необхідність влаштування у холодний період додаткового опалення визначають за розрахунком, виходячи із потреб забезпечення заданих мікрокліматичних параметрів відповідно до функціонального призначення оранжереї.

7.1.2.15 У разі застосування систем ПСО непрямого нагріву необхідно забезпечити захист приміщень від літнього перегріву, застосовуючи пристрої стаціонарного та регульованого сонцезахисту та інші заходи, а саме:

- для малоповерхових будинків – висаджування і відповідне розташування захисних зелених насаджень;

- вентиляція повітряного простору “стіни Тромбу” і горища за допомогою регульованих заслінок, в т.ч. організація провітрювання повітряного прошарку влітку за рахунок облаштування додаткових отворів в світлопрозорій конструкції, які відчиняються назовні;

- облаштування регульованого сонцезахисту у разі невеликих поверхонь засклення (штори, гардини тощо);

- стаціонарний сонцезахист (козирки, ребра тощо) у разі великих поверхонь засклення. Затінення сонцеприймальної поверхні в літній час для запобігання перегріву забезпечують відповідними розмірами світлозахисних ребер і козирків. Найпоширенішу схему розташування козирків, яка забезпечує повну інсоляцію взимку і затінення влітку, наведено на рис. 7.4.

Рисунок 7.4 – Найпоширеніша схема розташування козирків у разі застосування систем ПСО

L = H/F, де F = 2,0 – 2,5 – для ІІІ зони, F = 1,8 – 2,3 – для ІІ зони,

F = 1,6 – 1,9 – для І зони

Поиск по сайту: