Конкурс молодежных творческих работ по применению возобновляемых источников энергии в городской среде

Повышение энергоэффективности зданий путем внедрения в конструкцию стен панели солнечного коллектора воздушного отопления

ВУЗ:
Тольяттинский государственный университет
Номинация:
Название проекта:
Повышение энергоэффективности зданий путем внедрения в конструкцию стен панели солнечного коллектора воздушного отопления
1
Название проекта

Повышение энергоэффективности зданий путем внедрения в конструкцию стен панели солнечного коллектора воздушного отопления

 

А.Ю. Алмаев, заведующий лабораториями кафедры
«Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение»,

магистрант, направление подготовки «Строительство», магистерская
программа «Водоснабжение городов и промышленных предприятий»

Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)

 

В России большое количество зданий построенных до ужесточения теплотехнических требований сопротивление теплопередаче наружных ограждений. Согласно современным нормативам такие здания нуждается в дополнительном утеплении фасадов, и эта работа уже проводится во многих регионах России. Как правило, увеличение сопротивления теплопередаче стен до нормативного значения достигается путем приклеивания, с фиксацией специальными дюбелями (грибками), теплоизоляционных плит из пенополистирола или минеральной ваты с наружной стороны здания.

При дополнительном утеплении старых зданий, или при утеплении новых, для фасадов направленных на солнечную сторону предлагается использовать настенные солнечные коллекторы воздушного отопления оригинальные конструкции (см. рис 1).

Коллекторы воздушного отопления (см. рис. 1) можно условно разделить на три части: верхняя – 1, средняя – 2 и нижняя – 2.

Коллектор воздушного отопления состоит из утеплителя – 7, который необходим для удовлетворения современных требований по теплозащите наружной стены, абсорбера солнечной энергии в виде трубы  – 2 или Ш образного металлического листа с специальным селективным покрытием, однокамерного стеклопакета – 8, вентилятора с датчиком температуры, и воздушного обратного клапана, трапа – 4, патрубка – 5.

Рисунок 1. Коллектор воздушного отопления.

Толщина теплоизоляции выбирается в зависимости от региона по градусо-суткам (смотри СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий) при повышении температуры воздуха в верхней части коллектора выше температуры внутреннего воздуха в помещении, автоматика по датчику температуры включает вентилятор, который открывает воздушный клапан установленном в воздуховоде нижней части коллектора.

Воздух, забираемый из нижней части помещения нагревается через стенки солнечного абсорбера и поступает в воздухораспределитель расположенный в верхней части помещения. Если система водяного отопления оборудована арматурой с автоматическим местном количественным или качественным регулированием (например, клапаном с термостатической головкой), то данное устройство позволит сократить энергозатраты на отопление, особенно в межсезонье. То есть, наряду с водяным отоплением, в помещении появляется периодически работающая на полную рециркуляцию, система воздушного отопления, тем более, что в зимний период солнце находится ниже, чем летом соответственно угол падения солнечных лучей на вертикальную плоскость будет ближе к нормальному.

В случае некорректной работы утепленного обратного клапана, в абсорбере возможен случай выпадения конденсата, с дальнейшим его превращением в лед. Для устранения этой проблемы в нижней части коллектора воздушного отопления устанавливается трап с подогревом.

При установке коллекторов воздушного отопления в домах с пластиковыми окнами и с естественной вытяжной вентиляцией, в данное устройство можно добавить клапан приточного наружного воздуха в нижнею часть коллектора, который решит проблему увеличения относительной влажности в таких помещениях, и, следовательно, уменьшает вероятность выпадения конденсата на поверхностях наружных ограждений.

При расположении устройств друг над другом, в верхней части коллектора предусмотрен патрубок для трапа. В летний период горячий воздух не нужный для отопления можно использовать для подогрева горячей воды в калориферах, установленных на крыше здания, куда горячий воздух будет подниматься за счет естественной тяги.

Перспективы использования и срок окупаемости таких панелей можно будет оценить после натурного исследования, которое сейчас проводится в Тольяттинском государственном университете в архитектурно-строительном институте на кафедре «Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение» (см. фото 1, 2, 3).

Фото 1. Изготовление детали корпуса коллектора воздушного отопления.

Фото 2. Сборка абсорбера коллектора воздушного отопления.

 

Фото 3. Корпус коллектора воздушного отопления с утеплителем.

 

Хочется также отметить, что при массовом производстве стоимость таких панелей должно существенно уменьшиться.