Расчет параметров стены Тромба и солнечной теплицы

Расчет параметров стены Тромба и солнечной теплицы

Требуемая площадь поверхности (м²) остекленной южной теплоаккумулирующей стены Тромба определяется по формуле

A_ст = α_стA_пол

Аналогичная формула используется для пристроенной к южному фасаду здания солнечной теплицы (оранжереи, зимнего сада)

A_теп = α_тепA_пол

Значения удельной площади стены Тромба α_ст и пристроенной к южной стене солнечной теплицы α_теп, отнесенные к 1 м² площади отапливаемых помещений, зависят от средней для зимнего периода (точнее, для декабря и первой половины января) температуры наружного воздуха в местности, где расположен дом, и материала, в котором происходит аккумулирование теплоты.

Таблица 1. Удельная площадь остекления стены Тромба α_ст и солнечной теплицы α_теп, отнесенная к 1 м² площади отапливаемых помещений дома (м²/м²)

Температура воздуха зимой Tв, °C	αст	αтеп
-10	0,72...1,0	1,05...1,7
-4	0,5...0,93	0,78...1,3
2	0,35...0,6	0,53...0,9
7	0,22...0,35	0,33...0,53

В табл. 1 приведены значения удельной площади поверхности остекления стены Тромба α_ст и примыкающей к южной стене дома гелиотеплицы (оранжереи, зимнего сада) в зависимости от температуры наружного воздуха зимой T_в и способа аккумулирования теплоты. Толщина теплоаккумулирующей стены зависит от вида строительного материала, из которого она сделана:

каменная стена — 200...300 мм;

кирпичная — 250...350 мм;

бетонная — 300...450 мм;

стена из емкостей с водой — 150 мм.

Суточные колебания температуры воздуха внутри помещений с увеличением толщины стены уменьшаются.

Таблица 2. Суточные колебания температуры в случае применения бетонной стены Тромба

Толщина бетонной стены Тромба, мм	Суточные колебания температуры, ±°C
200	7
300	4
500	2,5

Скорость распространения теплоты в стене определяется отношением коэффициента теплопроводности материала к его объемной теплоемкости: она тем выше, чем больше это отношение. При этом стена может иметь большую толщину.

Пример 1
Определить площадь стены Тромба, необходимую для покрытия за счет солнечной энергии 50% тепловой нагрузки отопления помещения площадью 40 м² при средней температуре наружного воздуха в зимние месяцы 0...2°C.

По табл. 1 находим среднее значение α_ст = 0,475 м²/м² при T_в = 2°C. Для покрытия всей тепловой нагрузки требуется бетонная стена Тромба площадью

A_ст = α_стA_пол = 0,475*40 = 19 м²

Для обеспечения 50% тепловой нагрузки отопления необходимо иметь бетонную стену площадью 9,5 м². При этом температура воздуха в помещениях будет поддерживаться на уровне 18°C при условии, что остальные 50% тепловой нагрузки будут покрываться топливным источником.

Пример 2
Определить требуемую площадь поверхности остекления пристроенной к южному фасаду здания гелиотеплицы при следующих условиях:

средняя температура наружного воздуха в зимние месяцы равна 0°C;

площадь отапливаемых помещений 120 м²;

доля покрытия тепловой нагрузки за счет солнечной энергии равна 0,6.

Принимаем по табл. 1 для бетонной стены при 0°C α_теп = 0,83. С учетом заданной доли солнечной энергии в обеспечении тепловой нагрузки получаем требуемую площадь южной поверхности остекления гелиотеплицы

A_теп = 0,83*0,6*120 = 59,76 м²