ОПТИМИЗАЦИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ НА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ

Аннотация

При реконструкции (термомодернизации) существующих и проектировании новых энергоэффективных зданий возникает задача повышения эффективности использования гелиосистем (коллекторов и фотоэлектрических модулей). Они могут снабжать здание горячим водоснабжением, отоплением и электрической энергией.

Проведенный анализ показал, что повышение эффективности использования гелиосистем возможно за счет оптимизации пространственной ориентации гелиоприемников, которые могут быть как совмещены с ограждающими конструкциями зданий, так и расположенными отдельно. При невозможности изменения ориентации здания возникает задача оптимизации ориентации гелиоприемников за счет соответствующего их расположения на гранях здания, что возможно сделать, используя разработанные полярные модели зависимости поступления солнечной радиации Q_срки на гелиоприемник от азимута A_б при заданном угле наклона ω = const и для фотоэлектрического модуля – E_i = f(A_б) при ω = const).

 Для определения оптимального расположения гелиоприемников на ограждающих конструкциях разработан пакет прикладных программ Gelioopt. Разработаны плоскостные полярные модели поступления тепла от солнечной радиации в зависимости от азимутальной ориентации Q_ксри = f(A_б) при ω = const (угол наклона 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90°). В центре модели выделена зона для расположения чертежей здания (плана этажа или плана крыши).

Разработаны типы геометрических моделей поступления солнечной радиации на поверхности гелиоприемников и фотоэлектрических модулей, модели энергопоступления за счет преобразования солнечной радиации в тепловую или электрическую энергию.

Предложены методика и графический способ решения задач по оптимальному расположению гелиоприемников на их гранях зданий. Совмещая чертеж здания с геометрической моделью поступления солнечной радиации на гелиоприемник, производятся нормали к грани здания и определяется величина поступления солнечной энергии на грань гелиоприемника. Используя чертежи энергоэффективного здания, план этажа и план крыши, можно определить уровень преобразованной (тепловой) энергии при расположении гелиоприемников на его гранях. При этом гелиоприемники могут быть расположены на склонах крыши здания и стенах, модель Q_ксри = f(A_σ) при ω = const.

Ключевые слова: энергоэффективные дома, гелиоприемник, геометрическая модель, солнечная радиация, фотоэлектрические модули, графический способ, полярная модель, термомодернизация, архитектурное проектирование.