Найпростіший спосіб охолодити будинок – встановити в ньому кондиціонер. Однак він дорогий і неефективний. Значно дешевше використовувати недорогу вентиляційну систему, яка в пер-еую чергу запобігає перегрів повітря в приміщенні і збільшення вологості. Вентиляційна система повинна встановлюватися таким чином, щоб видалити повітря з горища. Чому саме З горища? Тому що він джерело всіх проблем.

Все починається рано вранці, як тільки солнценачінает висвітлювати дах. Не знаю, відомо вам чи ні, але черепиця на даху досить ефективно поглинає сонячне випромінювання. Покриті бітумом даху особливо добре притягують і зберігають сонячне тепло.

Рис. 1

Потім тепло від даху передається повітрю, заповнює горище. Протягом дня все більше і більше тепла надходить у повітряний простір горища. Тепер усередині горища вступає в дію інший механізм, Добре відомо, що тепле повітря під приймається вгору, а холодний опускається вниз. Так як повітря на горищі не перемішується, то в будинку створюється розподіл температури, показане на рис. 1. Шарувату розподіл температури обумовлює накопичення тепла. Ми маємо величезний резервуар тепла, яке потрібно використовувати.

У багатьох будинках стає занадто спекотно через проникнення тепла з горища. При включенні кондиціонера ви намагаєтеся видалити тепло з житлових приміщень, щоб зробити умови більш комфортними. Однак у той же самий час горище продовжує нагрівати будинок. Таке протиборство є дорогим і не призводить до потрібних результатів.

Єдиний спосіб зупинити цей приплив тепла з горища в житлове приміщення – це теплоізолювати будинок від горища. Дуже ефективною теплоізоляція за допомогою скловати. Шар скловати товщиною не більше 15 см, встеляли стелю, помітно впливає на кількість тепла, яке проникає вниз.

Проте ніяка ізоляція не зможе повністю відгородити нижні приміщення від проникнення тепла з горища. Тепло буде проникати у житлові приміщення завдяки теплопередачі і випромінюванню.

Щоб проілюструвати це, розглянемо такий приклад. Припустимо, що горище вашого будинку має розміри 9х 12 м (площа 108 м2). Якщо температура на горищі складає в середньому 55 ° С, а ви хочете, щоб температура в житловому приміщенні не перевищувала 27 ° С, то краще, на що можна розраховувати – це на досягнення теплопередачі, що не перевищує 2000 Дж / ч. І це у випадку досконалої системи ізоляції. Для звичайного будинку з одношаровою ізоляцією стелі скловатою проникнення тепла складає близько 4500 Дж / ч.

Дослідним шляхом встановлено, що для нейтралізації 9000 Дж тепла кондиціонер повинен прокачати 1 т повітря. Таким чином, для усунення впливу нагріву горища нам буде потрібно прокачати кондиціонером зайві 0,5 т повітря!

Механізми охолодження

Однак фактична кількість тепла, яке проникає вниз, залежить від різниці температур на горищі і в будинку. Різниця температур в 5 ° С відповідає тисячам джоулів. Отже, чим холодніше на горищі, тим менше працює кондиціонер.

Як можна охолодити горище? Необхідно просто провітрювати його! Вельми рідкісні випадки, коли температура зовнішнього повітря більше температури повітря на горищі, де зазвичай жарко, як у грубці; можна охолодити горище, замінивши гарячий, застояне повітря в ньому більш холодним ззовні.

Це відносно просто здійснити, прорубавши вентиляційний отвір в даху близько її гребеня і встановивши в ньому витяжний вентилятор. Вентилятор нагнітає холодне повітря через виступаючий карниз даху і витягає з горища нагрітий, застояне повітря через вентиляційний отвір.

Рис. 2

Мешіваніе гарячого та холодного повітря і усуває перепади температур (рис. 2). Необхідно відзначити, як вона вплинула на температуру всередині горища. Тепер температура розподіляється більш рівномірно, а середня температура знизилася.

Хочу зауважити, що для провітрювання горища не буде потрібно дуже великий вентилятор. Мета буде досягнута, якщо обмін повітря на горищі здійснюватиметься приблизно кожні 3 хв.

Основні елементи вентилятора

Розмір вентилятора визначається розміром горища. Горище стандартних розмірів (9х 12 м2) має обсяг приблизно 135 м3. Для обміну такого об’єму повітря кожні 4 хв потрібно вентилятор, який буде відкачувати 34 м3/хв.

Якщо розмір горища менше, потрібно вентилятор меншої потужності. Співвідношення тут просте: обсяг горища в м3 ділиться на бажаний час зміни повітря (в хв) і виходить продуктивність вентилятора. Наприклад 135 м3 / 4 хв ~ 34 м3/хв. Вентилятор приводиться в рух невеликим електродвигуном постійного струму, характеристика якого зазвичай лінійна: чим більше подводимая до нього потужність, тим швидше він обертається.

Така циркуляція повітря всередині горища обумовлює перетікання. Зміна будь-який з цих величин викличе зміна потужності. Наприклад, мотор напругою 12 В при силі струму ЗА може обертатися зі швидкістю 6000 об / хв. Якщо ми зменшимо підводиться до мотору електричну енергію зниженням напруги до 6 В, то швидкість обертання зменшиться в 2 рази і стане рівною 3000 об / хв.

З іншого боку, якщо в тому ж моторі на 12 В при 3 А, обертовому з тією ж швидкістю 6000 об / хв, зменшити струм в 2 рази, зберігаючи напругу на колишньому рівні (12 В при 1,5 А), вийде той же результат: швидкість обертання мотора складе 3000 об / хв. Враховуючи принцип роботи фотоелектричних перетворювачів, розуміння причини зміни швидкості обертання мотора зі зміною споживаного струму особливо важливо.

Обсяг повітря, що будуть переганяти лопаті вентилятора, прямо пропорційний швидкості обертання. Це вказує на можливість регулювання потоку повітря простою зміною швидкості обертання мотора.

Безсумнівно, що для електроживлення витяжного вентилятора можна використовувати фотоелектричні перетворювачі. Такий вибір найбільш кращий. Слід зауважити при цьому, що при підключенні фотоелектричного джерела до електромотора вентилятора виникає цікава взаємозв’язок.

Фотоелектричні сонячні елементи зазвичай можна розглядати як джерела струму. При малій освітленості сонячна батарея генерує невеликий струм, хоча напруга залишається нормальним. В результаті вентилятор (якщо він обертається) обертається повільно і, отже, прокачує лише малий об’єм повітря.

Ця обставина якраз і відповідає завданню провітрювання горища. Вранці дах практично не нагріта, і в цей час дня в вентиляції немає необхідності або потрібна лише невелика вентиляція.

Днем зі збільшенням сонячної радіації все більша потужність подається на мотор вентилятора від фотоелектричних перетворювачів, і швидкість обертання вентилятора зростає. Зі збільшенням сонячної інсоляції в горищне приміщення надходить усе більша кількість тепла. Слід зазначити, що збільшення швидкості обертання вентилятора (обміну повітря) спостерігається саме тоді, коли в цьому є необхідність.

Ближче до вечора інтенсивність сонячного випромінювання знову зменшується, дах поглинає меншу кількість тепла і потреба у вентиляції зменшується. Це узгоджується зі зміною вихідний потужності фотоелектричних перетворювачів, які обертають вентилятор з меншою швидкістю.

В результаті нами розроблена саморегулююча система вентиляції горища, яка підтримує його температуру на відносно сталому рівні. Зазвичай управління вентилятором в залежності від нагріву горища здійснюється механічним термовимикачем.

Для згаданих цілей були відібрані два наявних у продажу серійних вентилятора, розроблені спеціально для подібних застосувань. Розташуємо наші фотоелектричні джерела поблизу вентиляторів. Пам’ятайте тим не менше, що можна використовувати будь-яку підходящу для вас комбінацію мотора і вентилятора.

Перший вентилятор – витяжний вентилятор фірми Solarex Corp. Адреси фірм, що випускають обидва вентилятори, можна знайти в списку деталей. (Слід зазначити, що при цьому ми не намагалися порівнювати один вентилятор з іншим.)

Сонячна батарея

Згаданий вентилятор обертається електродвигуном постійного струму напругою 12 В. Проте для збільшення терміну служби фірма Solarex рекомендує живити мотор напругою 6 В. При підключенні до фотоелектричної батареї, розвиваючої 6 В при струмі 1,2 А, вентилятор буде забезпечувати обмін повітря зі швидкістю 10 м3/хв.

Не складе труднощів розробка батареї потужністю 7 Вт, що задовольняє згаданим вимогам. Спочатку необхідно уявити собі необхідну максимальну силу струму. Як було згадано вище, вона відповідає 1,2 А.

Загальновідомо, що круглий сонячний елемент діаметром 7,5 см видає струм величиною 1,2 А. Фактично можна знайти досить дешеві некондиційні елементи 7,5 см, які розвивають «лише» 1 А. Ці елементи підходять для згаданих цілей.

Для досягнення потужності в 7 Вт при максимальній інтенсивності сонячного випромінювання буде потрібно 12 елементів. Елементи можна спаяти послідовно, розташувавши їх в 3 ряди по 4 елементи в кожному. При виготовленні батарей дотримуються рекомендацій, йзложенним в гл. 1. Якщо для використання в конструкції обрані некондиційні елементи на 1 А, то для компенсації їх дефектності необхідно збільшити кількість елементів в батареї на 2 і довести їх число до 14.

Другий вентилятор, який ми розглянемо, поставляється фірмою Wm. Lamb. Його діаметр становить 35 см; він забезпечений лінійним електродвигуном з шарикопідшипниками. Запресовані шарикопідшипники продовжують термін служби мотора. Живиться мотор будь-яким напругою: 6-48 В. Для наших цілей фірма-виробник рекомендує використовувати напруга 12В.

Сонячний генератор потужністю 30 Вт буде обертати вентилятор зі швидкістю, достатньою для обміну повітря, – близько 30 м3/хв, в той час як батарея потужністю 7 Вт забезпечить його енергією, достатньою для обміну повітря зі швидкістю 14 м3/хв. На рис. 3 представлена ​​залежність швидкості обміну повітря від потужності фотоелектричного перетворювача.

Рис. 3

Згідно з одним з варіантів установки вентиляційного пристрою буде потрібно виконати отвори в даху. Оскільки будь-які роботи на даху пов’язані з ризиком можливих протечек води, акуратність – застава успішного виконання роботи.

Спочатку ножівкою пропілівается круглий отвір в даху. Обидва вентилятора поставляються закріпленими в металевих кожухах, і отвір в даху має точно відповідати діаметру кожуха. Необхідно переконатися, що місце для отвори вибрано між кроквами даху!

Потім в отвір встановлюється вентилятор. Тепер металевий відбивач поміщається навколо пристрою, і рясно заливаються гудроном всі можливі щілини щоб уникнути протечек. Для запобігання потрапляння дощу через зроблений отвір венти-1 лятори накривається ковпаком конусоподібної або U-подібної форми.

Якщо немає бажання робити отвір у даху, є інший варіант. Вентилятор можна зміцнити над одним з вентиляційних отворів, розташованих під карнизом даху. Найкращий спосіб для цього – зміцнити вентилятор під кутом 45 ° до настилу горища. Рекомендується виготовити каркас з пари рамок, що мають співвідношення сторін 2: 1 (рис. 4), а потім прикріпити вентилятор до однієї з них (рис. 5). Після цього можна розмістити каркас над вентиляційним отвором. Переконайтеся, що отвір досить велике і весь обмінюваний повітря проходить через нього, інакше Вентилятор працюватиме не достатньо ефективно.

Рис. 4

Ряс. 5

Панель сонячної батареї закріплюється на частині даху, зверненої на південь, і приєднується до вентилятора. Краще опустити дроти до краю даху і провести їх через вентиляційний отвір в карнизі, ніж свердлити для них в даху спеціальний отвір: менше ймовірності порушити покрівлю.

Рис. 6

При підключенні сонячної батареї до вентилятора звертається увага на напрямок обертання електромотора. При одному напрямку обертання повітря буде витягуватися назовні, при іншому – втягуватися в приміщення. Якщо вентилятор не обертається в належному напрямку, необхідно поміняти місцями живлять дроти.

   Список деталей

Вентилятор діаметром 20 см поставляється фірмою Energy Sciences 832 Rockville Pike Rockville, MD 20852 Contact: Larry Miller

Вентилятор діаметром 30 см поставляється фірмою Wm. Lamb Co. 10615 Chandler Blvd. North Hollywood, CA 91601

Фотоелектрична батарея (див. текст)

Література: Байєрс Т. 20 конструкцій з сонячними елементами: Пер. з англ. – М.: Мир, 1988 рік.