Комментарий к двум системам аккумуляции тепла

Комментарий к двум системам аккумуляции тепла

Верхняя и нижняя системы аккумулирования тепла весьма различны по функциям и исполнению. Понимание этих различий существенно для понимания того, как система в целом способна обеспечивать солнечное отопление на 100 % и поддерживать комнатные температуры близкими к идеальным зимой и летом.

Верхняя система

Эта система должна иметь небольшую массу, потому что:

·находится высоко;

·требует прочных несущих конструкций;

·дополнительная стоимость усиленных несущих конструкций должна быть достаточно низка ($500...1,000).

Соответственно, в качестве теплоаккумулирующей среды используется вода, которая в свою очередь имеет намного большую теплоемкость, чем любой другой дешевый теплоаккумулирующий материал. Так как в этой системе существует высокая степень температурной стратификации (верхняя часть очень горячая, нижняя относительно прохладная), то большая часть изоляции должна быть размещена над ней, а под ней необходимо размещение теплоизоляции лишь небольшой толщины. Поскольку для этой системы без каких-либо ограничений допустимы большие температурные колебания, то нет никакой необходимости в наличии исключительно большой площади поверхности (для теплообмена с воздухом, проходящим через неё); вполне достаточно около 170 м² полной площади поверхности теплообмена

Нижняя система

Поскольку эта система находится прямо на земле (кроме того, на скальном выступе), то вполне допустимо использование, скажем, 100 тонн теплоаккумулирующего материала. В частности допустимо использование камней, несмотря на то, что даже после плотной трамбовки их теплоемкость составит не более 20% теплоемкости воды. Решение использовать камни дает большую выгоду: используя камни, которые в диаметре всего лишь несколько дюймов, проектировщик достигает полной поверхности около 2800 м², то есть огромной площади поверхности теплообмена. Поскольку площадь столь велика, то изменение температуры, при передаче тепла от воздуха к камням (или наоборот), незначительно (менее 1°C). И потому, что эта потеря незначительна, сохранять температуру верхней части бункера из камней (и бетонный пол первого этажа, расположенного над ним) близкой к температуре 21°C является выполнимым независимо от температуры верхней (основной) системы, которая может быть довольно высокой (например, 54°C) или довольно низкой (например, 29°C).

Поскольку температура верхней части бункера и бетонного пола, расположенного над ним, почти всегда близки к 21°C, то можно рассчитывать на то, что будут выполнены две различные, две противоположные функции:

·нагрев воздуха на первом этаже всякий раз, когда тот охлаждается ниже 21°C;

·охлаждение воздуха всякий раз, когда тот может нагреться выше 24°C.

Даже если зимой в один прекрасный день, температура комнат может стать слишкой низкой, а днём стать слишком высокой, то рассматриваемая масса может нагревать комнаты утром и охлаждать днем, и, таким образом, поддерживать температуру в помещениях комфортабельной в течение всего времени. Всё это возможно благодаря большой термической массе, большой теплообменной площади поверхности камней бункера и бетонного пола. Ясно, что нельзя повышать температуру нижней теплоаккумулирующей системы выше 24°C. Это быстро перегрело бы комнаты нижнего этажа (конвекцией и излучением), и чрезмерно горячий воздух тут же проник бы в комнаты верхнего этажа, перегревая их.