Четыре стены Тромба :)

Четыре комнаты стены  Тромба :) 

Продолжаем разговор...

Прошлым разом слегка сгустил краски, пытался быть беспристрастным. Одинаково есть промахи, дотошный читатель скажет:

-газ имеет емкость в 1 м3 - 9,2 _9,5 кВт*ч а не 9 ровно;

-всю стену 30 м2 под коллектор, а где окна?(тут есть место для маневра два этажа здание или попытаться задействовать фронтон чердака или мансарду).

Стоит заметить и о положительном, для устройства, упущении - "подарке" для стены зимой,  это до +30% производительности за счет диффузного (рассеянного) отражения лучей Солнца от снега. 

Этот еффект справедлив отчасти летом. (отражение от предметов на местности(зеркальная пленка, зеркало пруда и т.д.)

Опять же "игрушечная", без высоких технологий,  модель показывает результат не хуже полузаводского изделия (абсорберы с селективным покрытием в самодельных корпусах:

- большой энтузиаст House4u  здесь (пост №148) пишет про выработку (по месяцам) своей системы.

-за январь 2014 года у  House4u наработано 305 кВт, у нас получилось бы (теоретически) где то - 12*30=360 кВт.

Для полной справедливости укажем площадь его коллекторов - 18,2 м2 и они ориентированы на максимум выработки оптимальным углом наклона к горизонту. Его система образец передовой технической мысли - можно так сказать.(Ну и масса доргостоящих компонентов вложена в нее).

Тем более удивительно, если сказать что его место установки на 800-900 км отстоит в направлении на юг.(более выгодно освещается).

По пути упомяну про его форум, там есть и мои посты №20,№21 по теме стены Тромба здесь.

Для дальнейшего понимания предмета разговора хороши следующие материалы:

 Про стену тромба  взято из:  

(Пассивный солнечный дом: Строительные правила
Правила строительства Пассивных Солнечных Домов в Лос-Аламосе (Нью-Мексико,США) Ben Luce)

         Тут отчасти ответ на мой выбор «классической» стены Тромба, без вентиляции зазора между стеной и остеклением. Комнатная пыль, загрязнители и газы от красок, материалов коллектора при повышенных температурах до 150 F или  65 Цельсия будут постоянно циркулировать в системе и в доме соответственно.  В этом для меня видится большой минус схемы – вентилируемая стена.

Буду указывать и на оригиналы статей, ссылки - может будет интересна тема и англоговорящим коллегам.

Многие (в США) приверженцы идеи вентилируемых стен. Тут один из наиболее мне понравившихся реализованных "в живую" проектов такого рода. Отопление гаража - нежилого помещения таким образом вполне приемлемо. Особое спасибо автору за освещение вопроса блокировки ночного паразитного ковенционного потока воздуха и остроумную схему поглотителя и теплоаккумулятора.

 перевод  на русский язык.

Хорошо освещают тему как самодельщики ( DIY) из США так и ученые и научные организации:

 Хороший сайт (по английски)  перевод 

Много самоделок и практического опыта.   

    Далее. Лидер в моем рейтинге вхождения в предмет и  Очень  познавательная книга :

THERMAL STORAGE WALL DESIGN MANUAL
BY ALEX WILSON©1979 NEW MEXICO SOLAR ENERGY ASSOCIATION 

переводил ее яндекс онлайн переводчиком(текст хорошо читается):              https://translate.yandex.ua/translate (сохранить сюда в блог или  выложить с своего HDD  не умею пока) 

Интересная статья: DEVELOPMENT AND VALIDATION OF THE UNVENTED  TROMBE WALL MODEL IN ENERGYPLUS  BY PETER GRAHAM ELLIS  B.A., Carleton College, 1995  скачал файл отсюда 

        перевести не удалось (читал в оригинале, не все понял - вдруг кто поможет с переводом. Интересно было про активное продвижение тезиса - более 37% площади стены отводить под Тромба не выгодно? )
      Не успел раскрыть тему практической реализации...
      Похоже сегодня хватит - далее в следующей части...

P.S. Вижу потребность упорядочивать последовательнось изложения вопросов, пока все похоже на сюжет фильмов Квентина Тарантино.

                       

Ну вот,есть желание продолжить беседу. С чего начать?

         Начало будет традиционным:

 ויאמר אלהים יהי אור ויהי אור׃  (И сказал Бог: да будет свет, и стал свет).

Разговор начнем с Солнца - его энергию мы и собираемся собирать и использовать.

Долго не буду расписывать подробности, тут все ярко описано Клац. Стоит держать "фокус внимания" на фразе "Наша Земля получает небольшую, но значительную часть этой энергии - приблизительно 180 000 млрд. кВт. Это примерно в 18 тыс. раз больше, чем то количество энергии, которое человечество выработало к сегодняшнему дню на всей Земле." Книга годов так 80-х, людей на Земле стало побольше, энергетические их аппетиты тоже выросли но цифра вызывает интерес и уважение к такому источнику энергии (причем за его использование никому  платить не нужно).

Ну и в итоге после затуханий в атмосфере и т.д. на выходе: "Проходя через атмосферу, огромное количество этого излучения (30-40%) рассеивается, и поверхность Земли на уровне моря в ясный день получает 0,855 кВт/м2-1кВт/м2 прямой радиации. Естественно, что часть (около 50%) рассеянного в атмосфере света достигает поверхности Земли также в виде энергии." 

Много можно говорить про оптимальные углы наклона коллектора к горизонту, направлению на юг и т.д. Для желающих  рекомендую :интересный сайт (http://new-h.ru/sitemap.html ) тут собрано воедино материалы нескольких книг по теме. 

В нашем случае все упрощается: стена 90 градусов к горизонту( остекление не бьет град, на него не налипает снег, больше выработка на низком зимнем Солнце) и в пределах +20 -20 градусов относительно направления на юг - хороший выбор для стены Тромба (для новых зданий направление на юг предпочтительно, а для существующих - как можно ближе выбрать стену к южной направленности). Про доступные солнечные ресурсы для определенной местности тут, нас интересует только вариант:  Parameters for Tilted Solar Panels:

---

Monthly Averaged Radiation Incident On An Equator-Pointed Tilted Surface (kWh/m2/day)

Tilt 90

1.59

2.31

2.75

2.84

2.95

2.71

2.72

2.96

2.51

2.16

1.47

1.36

2.36

Это конкретные данные для моей местности проживания, по месяцам года и среднее за год. Теперь для начала "скромно" предположим КПД нашего коллектора 25% (если быть "щедрым" - то 35%) и мы уже можем оценить доступные нам ресурсы. Далее будут цифры - но все "формулы"  в пределах школьного курса математики. 

Таким образом в январе за день 1,59 *0,25=400 Ватт*час с квадратного метра за день. С одной стороны довольно скромно - по  существующим с времен СССР нормам утепления зданий необходимо 1 кВт * час на отопление 10 м2 ( 100 Вт каждый час на 1 м2) при этом в сутках 24 часа каждый 1 м2 требует 2400 Вт*ч в сутки - отсюда в пределе необходимо 8 м2 стены-коллектора и с них отопить 1 м2 "традиционного" виртуального дома в январе.

Результат не "блещет" на первый взгляд, но не спешим с выводами. Эти цифры для наиболее холодных  дней года -20 на улице, Солнце в декабре, январе самое "слабое", виртуальный дом утеплен по нормам СССР ( были доступные энергоносители, топливо). Живущие в частных домах могут приблизительно оценить затраты на отопление своего дома исходя из платежей за газ: 1 м3 газа "имеет" запас энергии около 9 кВт*ч. Так говорят. Множим количество кубов из платежки на 9 - в результате потери энергии за месяц, узнать на отопление в сутки - разделить на 30 дней. Ну а у кого электрокотел - все прозрачно.

Возьмем, для примера, "учебный" дом 10*10 м один этаж (3 м -высота стены наружной). Нам доступен коллектор(стена) 10*3=30м2. В январе получим "довесок" 30*0,4=12 кВт*ч в день.

Еще раз напомню дом "учебный", утепление никакое, зима (-20) исследуемый месяц - январь, т.е. худший из всех вариант для отопления Солнцем ну и КПД стены выбран в 25%. Горькая Правда важнее Сладкой Лжи :).

В литературе есть прикидочный расчет стен Тромба для отопления дома: Тут и Продолжение

Там не так печально все выглядит. Максимум у них до 1 м2 стены Тромба на 1 м2 пола при -10 "за бортом" для полного покрытия потребностей отопления.

На раз достаточно информации, для "переваривания", наверное.

В последующем постараюсь разбавить  "мрачную" картинку, разговор пойдет про способы реализации стены Тромба и  использования ее в моей местности проживания.

Стартовая статья.

В свете расширения  круга людей, которым интересен вопрос  альтернативного отопления, водонагрева (ГВС) есть желание поделиться задумками, соображениями по теме.
В большинстве случаев при переходе на альтернативные источники отопления и ГВС (конкретизирую - солнечные коллекторы) концепция остается прежней- применяются высокотехнологичные и весьма дорогие компоненты систем.
При этом они встраиваются в существующую систему или действуют как дублирующая, автономная система от существующей. Зачастую происходит значительный выброс финансов для реализации мечты о свободе от топливной зависимости. Свобода не может быть доступной, она стоит дорого ! :) Тут же для привлечения большего круга любопытных покупателей используются "блестяшки", ну или проще говоря - технофетиши, а именно: вакуум, селективное покрытие, медь, нержавейка, фитинги, теплообменники, незамерзающие жидкости, насосы, контроллеры (ЭВМ) и т.д. Звучит как заклинания закрытой секты?
 Понятно почему дорого? -Космические технологии однако!
Большая часть поставщиков оборудования действует по отработанным  схемам -поставка и монтаж стандартного набора оборудования (их же бригадой, или аффилированной) с последующим гарантийным и другим обслуживанием. Клиент в итоге - постоянный источник дохода поставщика. Отход в сторону от накатанных схем - не приветствуется (мягко говоря) или за весьма дополнительную оплату, уход из под крыла техобслуживания-маленькая драма.
В итоге большой круг потенциальных потребителей привыкли к мысли, которую можно выразить словами героя фильма "Бригада": "Купи Versace (оборудование именитого производителя) и не парься!"
Далее работает механизм "входного порога" - состоятельные ( положительно мыслящие, креативные, с заботой о Мире и Природе...) далее продолжить по желанию,  будут качественно "обласканы" по стереотипной схеме, за весьма хороший процент от цен производителя,  и останутся довольны в той или иной мере.
Остальные ( не прошли ценовой порог) часто говорят: "Виноград то зелен..." и теряют интерес к теме.
И тут хотелось бы, пройти по ценовой грани и не упав  в крайности "Черных бочек" летнего душа, найти уже "альтернативную" ветвь к вышеописанной  солнечной энергетике.
В процессе изучения вопроса прочитано некоторое количество книг (в том числе переводов).Стоит заметить - в книгах также присутствует интересный "водораздел" в районе 90-х годов публикования. До того авторы максимально, без утайки выкладывали материал - последующие книги имеют недомолвки, присутствуют иногда намеки на дополнительную оплату за откровения  и т.д.
В результате "зацепила" идея реализации стены Тромба-Мишеля (Это разные люди, соавторы ) В двух словах - темная южная стена здания под остеклением на расстоянии 2,5-10 см от нее, открытая освещению Солнцем. Чем интересна стена Тромба(чаще в литературе так ее называют):
-можно реализовать как при постройке нового здания так и при реконструкции существующего;
-сама стена является как поглотителем тепловой энергии так и ее аккумулятором и "транспортом" тепла в помещение;
- никаких движущихся частей, жидкостей, электроники, зависимости от электричества и нет необходимости в квалифицированном постоянном сопровождении;
-в простых вариантах реализации используются доступные материалы и без привлечения высокооплачиваемых специалистов;
-Достаточно высокий КПД-до 35% (из материалов в литературе). Для сравнения КПД автомобиля 7,5-10%  это в среднем (в самом выгодном режиме 20-40%). КПД растений 1-3%- но они окружают нас в этом мире и дают возможность нам жить.
Надеюсь для старта заинтересовал возможных собеседников, в дальнейшем планирую более подробно осветить вопрос + сопутствующие вещи. Пока работаю над подборкой материала, постараюсь не нарушая авторских прав максимально осветить вопросы.
Приятного чтения!