Окна на солнечной стороне
Солнечную энергию можно аккумулировать непосредственно внутри дома, чтобы она обогревала комнаты, если на южной стороне дома сделать большие окна и обеспечить поглощение и сохранение тепла полами, стенами и мебелью. Окна также можно разместить на крутых скатах крыш, обращенных преимущественно на юг. В идеальном случае вид на солнце из этих окон не должен быть ничем заслонен.
КАК ЭТО РАБОТАЕТ
Когда солнце светит в окна, видимый свет и коротковолновое ИК-излучение легко проникают сквозь стекло. Темные предметы в комнате поглощают видимый свет и коротковолновое ИК-излучение и переизлучают их в виде длинноволнового ИК-излучения. Оконные стекла менее прозрачны для длинноволнового ИК-излучения, чем для видимого света и коротковолнового ИК-излучения (рис. 4.1). Длинноволновое излучение отражается от стен и потолка, окрашенных в светлые тона, и от светлой мебели, «отскакивая, как мяч», от светлых предметов и постепенно нагревая темные предметы. Длинноволновое 73
ИК-излучение продолжает испускаться темными предметами в комнате и после того, как солнце село или погода испортилась. Если предметы не являются массивными, этот эффект продолжается недолго.
Рис. 4.1. Когда солнце светит в окно, коротковолновое ИК-излучение и видимый свет проникают сквозь стекло, хорошо пропускающее их, но менее прозрачное для длинноволнового ИК-излучения, испускаемого предметами в комнате. Поэтому тепловая энергия аккумулируется в комнате |
Рисунок 4.1 схематично иллюстрирует принцип работы базовой пассивной системы обогрева на солнечной энергии. Эта система эффективна в местностях, где погода большей частью солнечная, даже если там на какое-то время наступают холода. Она хороша в любой комнате с большими, обращенными на юг окнами. Ночью плотные жалюзи или тяжелые шторы помогут минимизировать потери тепла через окно, которые могут произойти благодаря теплопроводности и конвекции при контакте между воздухом в комнате и холодным стеклом окна.
Базовая пассивная система обогрева на солнечной энергии может работать даже в таком климате, который, по мнению большинства людей, отличается суровой зимой, в том случае если погода в это время достаточно солнечная. Бигхорн Бэзин в Вайоминге — хороший пример такого места. Базовая пассивная система обогрева на солнечной энергии менее практична в таких районах, как побережье Орегона, где хотя и не слишком холодная зима, но небо чаще всего закрыто облаками.
Преимущества имеют дома, окна которых обращены на юг или хотя бы на юго-восток или северо-восток. Даже небольшое окно, через которое светит январское солнце, может обеспечить заметное теп-
ло. Лучше всего работают базовые пассивные системы обогрева на солнечной энергии в домах, имеющих длинную стену, обращенную на юг, в которой есть большие окна и перед ними нет препятствий для распространения солнечных лучей. Открывая жалюзи и шторы, когда солнце светит в окна, и закрывая их, когда солнце уходит, можно сохранить полученное от солнца тепло и сократить расходы на отопление.
ПРЕИМУЩЕСТВА ПАССИВНЫХ СИСТЕМ ОБОГРЕВА НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
• Расходы минимальны. Никакие серьезные конструктивные изменения не требуются. Вам понадобятся только темные диваны, темное ковровое покрытие или ковры, плотные жалюзи или шторы.
• Немного поменяв привычки, вы можете добиться реальной экономии энергии, не предпринимая более практически ничего существенного. Открывайте жалюзи и шторы, когда солнце светит в окна, и закрывайте их в остальное время.
• Снег на земле увеличивает количество солнечной энергии, которая поступает в окна в солнечные зимние дни, потому что снег отражает солнечный свет. Причем снег выпадает именно тогда, когда и требуется обогревать дом.
• Прямой солнечный свет помогает поднять настроение!
НЕДОСТАТКИ ПАССИВНЫХ СИСТЕМ ОБОГРЕВА НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
• Под действием солнечного света мебель и ковры выцветают. Более того, изменение цвета неоднородно, потому что в одних местах комнаты солнечного света больше, чем в других.
• Комната может перегреться в течение дня, если она получала много прямого солнечного света непрерывно в течение нескольких часов. Пытаясь сохранить тепло и не замерзнуть ночью, вы можете поддаться искушению «предвосхитить события» и днем поднять температуру в некоторых комнатах до некомфортно высокого уровня.
• Некоторые здания совсем не приспособлены для применения пассивных систем обогрева на солнечной энергии. Это здания, заслоняемые от солнца различными объектами, здания на склонах холмов, обращенных на север, и здания, в которых мало или совсем нет окон, выходящих на юг. В этих случаях пассивные системы обогрева на солнечной энергии вообще неприменимы.
• Те же окна, которые днем пропускают солнечный свет, обогревающий комнату, будут способствовать потере тепла ночью, если они плохо сконструированы. В этом случае поможет термоизоляция, т. е. герметизация окон, а также установка стеклопакетов. Кроме того, не забывайте закрывать жалюзи и шторы на ночь.
Задача 4.1
Когда я был ребенком, моя мама закрывала шторами большое окно в гостиной в дневные часы, особенно зимой, когда солнце, низко проходящее над горизонтом, могло освещать комнату. Она боялась, что под действием солнечного света выгорят мебель, ковровое покрытие и даже обои. Возможно ли предотвратить это выгорание и вместе с тем получить всю солнечную энергию, которая может попасть в дом?
Решение 4.1
Чтобы уменьшить выгорание, нужно использовать окна с двойными или тройными стеклами. Выгорание большей частью происходит из-за УФ-излучения, а не ИК-излучения или видимого света, а стекла почти не пропускают УФ-излучение. Однако совсем исключить выгорание невозможно. Поэтому лучше покупать недорогие диваны и ковры, но только вы сами можете найти баланс между эстетикой и комфортной температурой в комнате.