Собираем деньги на общий дом творчества через Яндекс.Деньги в Вконтакте

Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Наш опыт, полезные советы, технические приемы, библиотека

Модераторы: МариНика, AlexM

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Пт, 30 мар 2012 13:48

ВЕНТИЛЯТОРЫ И ДАТЧИКИ

Каждый вентилятор диаметром в 1/4 HP и имеет регулируемую скорость.
Верхний вентилятор на уровне пола чердака подает воздух вниз. Им управляет датчик и электрический потенциал таким образом что:
• он останавливается полностью, если температура нижних комнатной выше заданной, например 69°F (20,56 С), которая измеряется датчиком, расположенном в столовой-гостинной, возле нижней лестничной клетки.
• он ускоряется, если температура там падает ниже 69°F (20,56 С) и крутится на максимальной скорости (дающей расход приблизительно 1,800 dm), когда там температура опускается ниже, чем 63°F (17,22 С).

Нижний вентилятор расположен на уровне пола первого этажа и подает воздух вниз в нижнюю систему аккумулирования. Им управляет датчик и электрический потенциал таким образом что:
• он останавливается полностью, если температура нижних комнат ниже заданного уровня, здесь он 72°F (22,22 С), он определяется по второму датчику, расположенному рядом с первым датчиком.
• он ускоряется, если комнатная температура подымается выше 72°F (22,22 С) и крутится на максимальной скорости (создающей расход приблизительно 1,800), когда температура превышает 80°F (26,67 С).

ПРИМЕЧАНИЕ: Может получится так, что жители любят несколько более высокую комнатную температуру, то они могут изменить его. Для этого достаточно перенастроить термостаты, первый с 69°F (20,56 С) на 72°F (22,22 С), второй с 75°F (23,89С) на 78°F (25,56 С).

ИСКЛЮЧЕНИЕ: Оба вентилятора работают, тогда когда температура наверху в верхней системе аккумулирования превышает выбранный верхний предел, он составляет 145°F (62,78 С). Предполагается, что эта ситуация будет возникать редко. В том случае если это все же случится, и в комнатах станет очень жарко, то жители могут - для повышения комфорта открыть окна или двери.
Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Пт, 30 мар 2012 14:10

ПУТЬ ПОТОКА ВНУТРИ ГАЛЕЧНОГО АККУМУЛЯТОРА

Когда побуждаемый вентилятором теплый воздух движется с чердака по воздуху вниз и входят в галечный аккумулятор, он входит почти оп середине северной стены дома опускаясь в стене маленького туалета, смежного с кухней. Нижний вентилятор расположен на уровне пола, где можно открыть его.

Воздух сначала попадает в полость, напоминающую длинный узкий язык - пустота образованная в галечном аккумуляторе. Отсюда воздух расходится в разных направлениях в пределах галечного аккумулятора. Двигаясь на выход из пустоты, он опускается немного ниже, теряя при этом высокую температуру. Таким образом дальние, нижние области в пределах галечного аккумулятора могут остаться очень прохладными от 60 ° (15,56С) до 70°F (21,11С).

В конечном счете воздух в галечном аккумуляторе попадает в канал между югом и севером длинной 27ft. расположенный в нижней части западной стены цоколя откуда и выходит. Около середины канала сделано отверстие, через которое поступает воздух вверх к грилю на кухне. Канал объединяет три вещи (a) западная стена цоколя, (b) поверхность скалы уступа и (c) решетку состоящую из пластин установленных с зазором в 2 дюйма. (5см) и размерами 1 1/2 фута (45см) x 2 фута (60см).
Так как в решетке есть промежутки между пластинами и соответственно тут канал заканчивается, и воздух может свободно выходить наружу.

Изображение
Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Вт, 03 апр 2012 14:35

ОБРАТНЫЙ ПОТОК

Теплый воздух с чердака, который подается в комнаты первого этажа, возвращается на чердак через лестничные клетки. Сначала это идет лестничная клетка, идущая на верхний этаж, где теплый воздух расходится в разные стороны и способствует поддержанию комфортной температуры. Потом подымается на лестничную клетку, под чердаком. Где входит в южную часть чердака (верхняя система аккумулирования) через щель в его основании ; соответственно, этот воздух, который относительно прохладен, сталкивается сначала с самой нижней (самой прохладной) частью множества заполненных водой баков и поглощая некоторое количество тепла из этого аккумулятора и таким образом поддерживается тепловая стратификация.

Воздух, который поступает из галечного аккумулятора в кухню, проходит тем же самым путем; он распространяется по комнатам и подымается вверх через лестничные клетки и возвращаясь входит в верхнюю систему хранения.

Изображение

Заметьте что возможен альтернативный обратный путь для воздуха первого этажа. Альтернативным путем является (1) горизонтальный канал, который расположен ниже пола первой этажа и идет вдоль восточной стены цоколя, к каналу внутри массивной структуры дымохода, а потом (2) вертикальный канал, проходящий в восточной части этой структуры дымохода. Это обсуждалось ранее и имеет отношение к охлаждению дома летом.
Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Чт, 05 апр 2012 12:03

ДРУГИЕ КОМПОНЕНТЫ

У дома есть много других интересных компонентов, они будут здесь описаны только кратко.

Вестибюль, это главный вход в дом, он находится на юго-западном - уголе гаража и примыкает к восточной стене гостиной-столовой.

Изоляция стен стены дома изолированы приблизительно R-30, это 3 1/2 дюйма (8,89 см) из стекловаты и 2 дюйма (5,08 см) из пенополиуретанового утеплителя . Южная стена фасада включающая ряды 2 x 4 = 16 окон. Колонны и перемычки данного фасада изолированы снаружи 2 дюймами (5,08 см) пенополистирола.

Восточные, западные и северные окна общая их площадь 108 кв. ft. (10,034 м2), или приблизительно 5% от общей площади остекления южного фассада. У всех этих окон используется многослойное остекление специального типа, который обеспечивает изоляцию R-5 (Прим. В нашей стране сейчас - это называется стеклопакетами).

Паробарьер Все внешние стены, а так же крыша чердака и фронтоны, проложены полиэтиленовой пленкой которая служит парабарьером. Во внешних стенах паробарьер располагают с внутренней стороны стены, сразу за гипсокартоном.

Полная герметичность дома. Проведенные тесты показали полную герметичность. При низкой наружной температуре и ветре, уровень воздухообмена изменяется с 0.25 на 0.5 воздухообменов в час. (Tests made with blowers that pressurize the house indicate that it is reasonably air-tight. Under typical conditions of outdoor temperature and wind, the rate of air change is estimated at 0.25 to 0.5 air changes per hour.)

Рекурпиратор типа воздух-воздух будет ли необходим? Ответ на этот вопрос будет зависеть от результатов тестов уровня потерь, которые запланированны в течение весны 1983. Если рекурпиратор будет необходим, он может быть легко установлен на чердаке.

Количество камней ниже пола атриума. Оно приблизительно равно 20ти тоннам, это камни диаметром 2 - 4 дюймов. (5 - 10 см) расположены ниже пола атриума. Они будут способствовать регулированию температуры пола атриума. Хотя и есть проход (2 фута x 2 фута.) между этим массивом камней и большим количеством в нижней системе аккумулирования, этот "порт" 2 фута x 2 фута. к атриуму закрыт; никакой циркуляции потоков воздуха не происходит, и соответственно мало высокой температуры будет уходить из низкотемпературной системы хранения к камням ниже пола атриума. Считается, что никакое обращение воздуха здесь не нужно. (Если это необходимо, обратный проход может быть открыт. Это было сделано для того, чтобы установить там маленький вентилятор. Если более нижняя часть атриума становится слишком горячей, то вентилятор мог бы помочь, поставляя воздух, который, подымается из камней подпола, и был бы по температуре равен, или немного ниже, 70°F. (21,11С))

Система DHW.(Прим. Domestic Hot Water Systems - Горячее водоснабжение) Вода для внутреннего горячего водоснабжения предварительно подогревается горячим воздухом в верхней системе аккумулирования. Сам 80 гал. (302,83 л) DHW-резервуар ( Прим. накопитель косвенного нагрева) непосредственно не находится в верхней системе хранения - южном чердачном помещении. Он находится в отдельно изолированной комнате в центральной части чердака, где температура приблизительно 70°F (21,11 С). Резервуар хорошо изолирован. Предварительный солнечный нагрев происходит в линии циркуляции резервуара; эта линия, расположена в южном чердачном помещении, и состоит из начального более низкого сегмента, расположенного около воздуха, который только не сильно горяч, и заключительный верхний сегмент, расположенный в самом горячем воздухе. Этот последний сегмент включает маленький, предварительно подогреваемый резервуар (объемом приблизительно 40 гал. (150л))
(Прим. Здесь использована классическая замкнутая система циркуляции с теплообменниками котора позволяет в контурах использовать антифриз)

Электронагреватель. По просьбе владельца, как дополнительная страховка, на чердаке на верхнем конце воздуховода был установлен электротен для электрического отопления на 5 кВт, который подогревает воздух идущий вниз к гостинной-столовой. Если вдруг по каким то причинам солнечная система обогрева не будет справляться, этот нагреватель может бы использован, чтобы сохранить дом теплым. Ожидается, что этот нагреватель не будет использоваться.

Проветриватели С двух сторон чердака сделаны клапаны с общей площадью 20 кв. ft (6 м2). Зимой эти клапаны закрываются утеплителем R-40. Летом восточный клапан будет открыт, чтобы позволить горячему воздуху из атриума уходить. (См. главу 23 по охлаждению в летний период.)

Порт для поступления наружного воздуха. В северной стене цоколя - размером 2 фута x 2-фута порт, который на зиму закрывается, но открыт летом, чтобы пускать прохладный наружный воздух.
Здесь можно установить маленький вентилятор, что бы поддерживать скорость притока холодного воздуха ночью. (См. главу 23 про охлаждение в летний период.)

Компьютерные вычисления. В ходе проектирования тепловой системы Дома Клифа, и в ходе наладки и балансировки основных параметров, Сондерс сделал много компьютерных расчетов. Они дают уверенность, в том, что различные компоненты, как и ожидалось, будут поддерживать комнаты в длинные, холодные, облачные периоды зимой с температурой около 70°F (21,11С) постоянно - без потребности в дополнительной высокой температуре. Я не рассматриваю компьютерные вычисления здесь, частично потому, что они не были описаны в формальной и понятной манере и частично потому, что многие из них были основаны на различных предположениях относительно проектирования и строительства. Даже в момент написания этой книги (май 1983г) некоторые детали дизайна все еще находятся в процессе изменений.

При ознакомлении с некоторыми расчетами я понял, что они очень сложны. Сондерс очень изобретателеный и великий экспериментатор, его проекты базируются в основном на интуиции, надежде и оптимизме. Каждый заключительный дизайн был проработан очень детально и глубоко, и является качественной разработкой.
Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Чт, 05 апр 2012 15:15

РАБОТА ЗИМОЙ

Поскольку во время написания этой книги (май 1983г) строительство дома не совсем закончено, и дом еще не был заселен, и системы солнечного обогрева не работала как должна, то нет проверенной информации, которая может подтвердить ее работу.

Цель 100%-ого солнечного отопления (с помощью свойственной высокой температуры), как ожидается, будет достигнута. Полный тепловой дизайн был нацелен на наличие, в самом трудном месяце года (декабре), 20%-ый излишек при получении солнечной энергии. Часть этого излишка будет использована, если изоляция и воздухонепроницаемость не будет полностью соответствовать техническим требованиям. Другая часть излишка будет израсходована, если окажется, что какой то месяц зимы, имеет, через несколько лет, климат, намного более серьезный, чем ожидалось. Определенно, ожидается, что обычной зимой комнатная температура редко будет ниже 67°F (19,44С) и скорее всего никогда не будет ниже 62°F (16,67С).

Ожидается, что, очень холодными ночами зимой, атриум остынет почти до 32°F (0С).
Такими ночами, высокая температура будет поддерживаться в атриуме за счет, (1) количества тепла пола и массивной структуры дымохода атриума , (2) с южной стороны гостиной, и (3) теплого потока с потолка атриума от верхней системой хранения. Однако, атриум потеряет большое количество тепла, через ее 450 кв. ft. окон с двойным остеклением на юге, востоке и западе.

Относительная влажность в жилых комнатах, как ожидается, зимой, будет находиться в диапазоне от 20% до 40%. Одним из факторов, по причине которого она будет такой низкой, является факт, что дом расположен на выступе около вершины утеса; таким образом область ниже пола первого этажа, как ожидается, будет относительно суха в течение зимы. Если окажется что воздухонепроницаемость дома, ниже, чем ожидается, угроза высокой относительной влажности фактически устранена.

Другие достойные упоминания технические характеристики:
• Северными гостиными не пренебрегают: они также остаются близко к 70°F даже в длинные, холодные, облачные периоды.
• Нет никаких значимых воздушных потоков в живущем регионе - даже когда вентиляторы работают на максимальной мощности.
• Есть окна на всех четырех сторонах дома. Дневное освещение и вид со всех сторон.
• Нет никаких тепловых перепадов, которые были бы заметны вечером или утром. Благодаря особому устройству восточных, западных и северных окон (коэффициент около R-5), люди, сидящие близко к этим окнам, чувствуют себя комфортно.
• Автоматическое управление. Даже если жители отсутствуют в течение недели, датчики и вентиляторы продолжают делать свою работу, регулируя показатели воздушного потока, как необходимо, чтобы поддерживать в комнатах приблизительно 70°F (21.11С).
• Вся жилая площадь имеет совершенно нормальный вид. Нигде на этой площади нет стены "Тромба" или стены с воденными контейнерами, или другого "солнечного" оборудования
• система горячего водоснабжения в значительной степени использует солнечную энергию для подогрева. В какой степени? Возможно, от 80 до 90%.
• стоимость дома (около $ 120,000) примерно такая же, как и у обычного дома сопоставимого размера. Экономия из-за отсутствия котла, нет бака для горючего, нет котельной, нет радиаторов и т.д., по стоимости это примерно соответствует добавленной теплоизоляции, тепловых аккумуляторов и вентиляторов.
• Ежегодные эксплуатационные расходы только на обслуживание вентиляторов, оцененные приблизительно 100$ в год.
Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Чт, 05 апр 2012 16:41

СОХРАНЕНИЕ ПРОХЛАДЫ ЛЕТОМ

Проблема сохранения жилой области Дома Клифа, прохладной летом, решается относительно легко, (1) тепловая солнечная энергия почти не проникает в жилую область с юга из-за защиты, обеспеченной атриумом, и (2), дом очень хорошо изолирован (стены хорошо изолированы, с востока, запада, и северные окна имеют коэффициент R-5).

Нижняя часть галечного аккумулятора остается холодиной, приблизительно 70°F (21,11С), и принудительный маршрут движения воздуха от этой области до комнат сохраняет их более прохладными, ниже чем 78°F (25,56С) почти во всех случаях.

Если галечный аккумулятор угрожает стать слишком горячим, житель может открыть порт с северной стороны цоколя воздуховода в полу и тем самым позволить поступать прохладному ночному воздуху. Дополнительный вентилятор наружного воздуха, расположенный в этом порту, может быть использован для увеличения подачи воздуха, небольшая часть которого будет поступать в бункер с камнями напрямую.

Большая часть подаваемого вентиляторами прохладного воздуха поступает на кухню и на чердак. Чтобы добраться до чердака, воздух движется по каналу под полом вдоль западной стены цоколя, а оттуда до канала в массивной конструкции дымохода (канал, параллельный дымоходу камина на 3 фута к востоку от него). Прохладный воздух выходит под чердаком и, будучи прохладным, быстро спускается вдоль лестничных клеток, с верхнего этажа на нижние этажи, таким образом, охлаждая все этажи.

Изображение


Конечно, если верхняя система хранения угрожает стать слишком горячей, жители могут открыть один или оба клапана во фронтонах. Если оба клапана открыты, преобладающий западный ветер может понизить температуру очень быстро. Так как жители хотят использовать предварительный солнечный нагрев внутренней горячей воды, то им придется поддержать верхнюю систему аккумулирования при температуре приблизительно 130°F (54,44С) в течение всего лета. Они могут решить открыть только один клапан, вероятно восточный клапан - потому что (так как в данной местности преобладающим ветром является западный), поэтому давление будет немного отрицательным, облегчая выход горячего воздуха из атриума.

Изображение

КОНЕЦ.
Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Чт, 05 апр 2012 17:10

Еще один проект Нормана Сандерса http://www.warrendesign.com/solarhouse.htm
Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Re: Супер солнечный дом - Вильяма Шарлкиффа

Сообщение Oakim » Чт, 05 апр 2012 17:26

Oakim
 
Сообщения: 36
Зарегистрирован: Вт, 27 мар 2012 12:37

Пред.

Вернуться в Копилка знаний

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron