Аккумулирование солнечной энергии в фундаменте

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В своём, строящемся, домике я делаю внутреннюю капитальную стену. На неё опирается аккумулятор. Внутри этой стены расположены каналы для прохода тёплого воздуха в подвал.

Эта фотография 2010 года.
По этим каналам вентилятор будет прокачивать тёплый воздух в подвал, стенка будет нагреваться и нагревать жилое помещение. Вентилятор управляется термореле из жилого помещения.
Масса теплового аккумулятора, по моим расчётам, 6 - 7 тонн. Вот тут (https://www.forumhouse.ru/threads/75111/page-3#post-1868419) я описывал его устройство.

А если нет опорной, капитальной стены для размещения ТА. Можно усилить балки чердачного перекрытия. Обычно рассчитывают чердачное перекрытие на нагрузку 400 кг/м2, межэтажные перекрытия 600 кг/м2.
Кроме того, можно часть нагрузки перенести на стропила, перераспределить нагрузку на внешние стены.
При длине теплового аккумулятора = 6 метров и ширине 2 метра. Распределённая нагрузка на перекрытия 6000 (кг)/(6*2)=500кг/м2.
Изменение 1 тонны воды на 1 градус = примерно 1 Квт*час.

 

Какой смысл хранить всю эту массу воды над головой? А если бутылки начнут лопаться, пусть даже частично, если уж вы уварены в эффективности своего коллектора, то поставьте бутылки в подпол и не жалейте энергию на вентилятор, она очень незначительна.

 

Попробую посчитать. Если мощность солнечного излучения, например, 600 Вт/м2, прозрачность передней стенки коллектора 0,85, поглощающая способность абсорбера 0,95, то тепловая мощность на абсорбере 600*0,85*0,95=484,5 Вт/м2. Потери мощности в коллекторе я считал в (https://www.forumhouse.ru/threads/235978/page-13#post-7991995) (для условий температура на улице -20С, температура поступающего в коллектор воздуха +25С) 217 Вт/м2. Итого с одного квадратного метра коллектора можно снять 484 - 217=267 Вт/м2.
Площадь коллектора (у меня) 8мх5м=40м2. Мощность снимаемая с коллектора 40*267=10680 Вт.
Хочу иметь на выходе воздух с температурой +60С. Начальная температура воздуха +25. Дельта Т = 60-25=35С.

Мощность на подогрев воздуха вычисляется по формуле:
W (Вт)=Vс (м3/с) * p (кг/м3) * E (Дж/кг*С) * dt
где Vс - секундный объёмный расход воздуха, связан с часовым Vс=Vч/3600;
р-плотность воздуха 1.2кг/м3
E - Теплоёмкость воздуха, около 1000 Дж/кг*С
dt - перепад температур
W=Vч/3600*1.2*1000 * dt
после сокращения получается формула
W (Вт) = Vч (м3/ч)*dt/3

Vч=W (Вт)*3/dt=10680*3/35=915,4 м3/час
Получается, что для переноса тепла, вырабатываемого коллектором, в довольно средних условиях (мощность солнечного излучения всего 600 Вт и температура на улице -20 градусов) мне потребуется вентилятор 1000м3/час.
Для исключения перегрева при сильном солнце надо ставить 2000 м3/час.

В варианте теплообмена (коллектор - тепловой аккумулятор) конвекцией. Попробую посчитать.
Расстояние между абсорбером и тепловым экраном в коллекторе, например, 15 см. Длина коллектора 8м.
Площадь сечения выходного канала коллектора 8 (м)*0,15 (м)=1,2м2. При скорости потока 1м/сек поток воздуха будет 1*1,2*3600=4320 м3/час., т. е. более чем в 2 раза больше, чем с вентилятором (к тому же на электроэнергию тратиться не надо).
Скорости потоков при расчёте естественной вентиляции берут обычно 0,5 - 3 м/сек.
Вот.
ПС. В случае с "верхним" тепловым аккумулятором вентилятор (который гонит тепло в подвал) может работать продолжительное время, например, круглосуточно. Тогда потребная мощность такого вентилятора может быть на порядок меньше тех 2000м3/час.

 

Что мне особенно нравится в системе воздушный солнечный коллектор - "верхний" тепловой аккумулятор, так это то, что система накапливает тепло сама. Без какого-либо моего участия в процессе. Без датчиков температуры, контроллеров, вентиляторов, необходимости иметь бесперебойное электроснабжение и т. д.
Единственное, что надо предусмотреть, это аварийный сброс излишнего тепла из аккумулятора во избежание перегрева и оплавления теплоизоляции (пенопласта) теплового аккумулятора. Для этого можно использовать "устройства для автоматического проветривания теплиц" которые продаются в садово-огородных магазинах.

 

Сама идея накапливать тепло на чердаке абсурд, всё тепло будет уходить вверх под крышу, а затем в атмосферу, если автор упрямо на этом настаивает, то пусть воплощает эту идею в жизнь, выбросив на ветер немалые средства. Как я пришёл к выводу, что надо нагревать подпол, представьте, начало июня выдалось жарким, а в моём домике комфортно ходить только в шерстяных носках, пол очень холодный и не прогревается. Когда я залез на крышу, я поразился сколько там энергии пропадает впустую, крыша была так сильно раскалена, что к ней невозможно прикоснуться и вся эта энергия ночью уходит бесполезно в космос.
Вот именно тогда, без всяких расчётов, я поставил первый вентилятор и стал закачивать по 100м3 в час тёплый воздух под пол. Уже через пару дней шерстяные носки мне не понадобились. Если бы вы знали, какой ледяной холод пахнул на меня из подпола, когда я в жару проделал дыру в полу. Все кто считает, что греть землю под домом не эффективно меня никогда в этом не переубедят. Главная беда, это нежелание затратить маленькую энергию на то, чтобы переместить большую в нужное место. Ещё большая ошибка это пытаться нагреть солнечной энергией круглый год, вы с помощью вакуумных коллекторов можете получить высокую температуру, но производительность вашей установки будет нулевая, реально в наших широтах можно получить энергию начиная с середины февраля. На юге раньше, а в Испании круглый год, хотя наши люди там мёрзнут зимой из-за отсутствия отопления и живут в заплесневевших домах, чтобы сэкономить на электричестве, а энергии за окном море. Многие уверены, что вся энергия уходит в землю и это бесполезно, а я в этом вижу пользу, так как это очень дешёвый способ её сохранить до зимы. Некоторые отшельники выбирают землянки для жилья, так как там тепло, если топить буржуйку и в мороз не замёрзнешь. Корейские печи основаны на подогреве земли под спальными местами, есть очень много примеров использования грунта для аккумулирования тепла .

 

Devial, можно подробнее про массу примеров использования накопления тепла в грунте?(канадский опыт изучал) Ещё где можно почитать о других? Поделитесь пожалуйста

 

Я там, раньше, давал ссылку на устройство "верхнего" теплового аккумулятора. Вы, наверное, на прочли. Скопирую сюда кусочек.

Тепло не будет уходить под крышу и в атмосферу из-за утеплённых стенок теплового аккумулятора.

Вот именно.
За счёт огромной теплоёмкости грунта под домом, можно использовать подвал для стабилизации температуры в доме. В жару - кондиционирование, в холод - дополнительный подогрев жилых помещений.
В жару вентилятором "прохладный" воздух из подвала подаётся в жилое помещение. При этом "уличный" тёплый воздух поступает в подвал и нагревает грунт и фундамент. В холодную погоду "тёплый" воздух из "верхнего" аккумулятора поступает в подвал, нагревает перекрытия жилого этажа (отопление тёплым полом) и грунт в подвале.
Таким образом, температура грунта в подвале будет иметь такую же температуру как и в жилых помещениях. При снижении температуры в доме (долго не было солнечной погоды), грунт из подвала будет выдавать необходимое тепло для отопления дома. Можно посчитать тепловой поток, но это как-нибудь потом.
Моя конструкция солнечного отопления предусматривает два тепловых аккумулятора. Один "верхний" - для отопления, второй "нижний" - для стабилизации температуры в доме.

По поводу невозможности нагрева дома солнечной энергией круглый год, мне кажется, Вы ошибаетесь.
Проблема эта очень интересная. Я написал несколько программок по расчёту теплопотерь дома и солнечного теплопоступления. Вот там перечень ссылок на прикреплённые к темам программки (https://www.forumhouse.ru/threads/122977/page-34#post-5946007). Посмотрите, если интересно. Правда там "зашиты" данные по инсоляции в Екатеринбурге.
Данные по солнечному излучению в вашей местности Вы можете посмотреть на сайте NASA (https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/grid.cgi?email=tsb@aha.ru)
Надо ввести широту и долготу требуемой географической точки.

 

@Vadim9818, Аккумулирование грунтом использовалось с первобытных времён, когда люди выбрали местом проживания пещеры и кое где живут так до сих пор, здесь главный плюс -стабильность температуры. Ещё пример-хранение овощей в гуртах зимой, также используется энергия массы грунта.

 

Devil, вы недопоняли мой вопрос; я имел в виду рабочие объекты, типа канадского и шведского. А идей, конечно полно: и здесь, на форуме, и по инету. Отчётов о практической реализации только что-то крайне мало

 

Devial, вы недопоняли мой вопрос; я имел в виду рабочие объекты, типа канадского и шведского. А идей, конечно полно: и здесь, на форуме, и по инету. Отчётов о практической реализации только что-то крайне мало

 

Я могу подтвердить то, что я проверил на своей практике, для дачного дома система работает очень эффективно, но проверить её работу в условиях круглогодичного проживания нет возможности.

 

@sad1, А как будет вести себя пенопласт при 100 градусах?

 

Там не будет 100 градусов. Настрою "систему аварийного проветривания" на 70 градусов в аккумуляторе.
При 100 градусах, пишут, начинается деструкция полистирола с выделением стирола. Хотя "Доширак" в пенопластовых стаканчиках, заваривают кипятком. .

 

Когда-то тоже хотел у себя дома пропускать через подполье прогретый воздух. Но меня остановило то, что доски пола могли ссохнуться.

 

Да доски высохли очень быстро, зато в доме стало очень сухо, доже зимой совсем другой микроклимат