Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Вентиляция с использованием солнечной энергии
технология выработки энергии
Ventilation using solar energy
the power generation technology
Солнечный дымоход, часто называемый тепловым дымоходом, – это способ улучшения естественной вентиляции зданий за счет конвекции воздуха, нагреваемого пассивной солнечной энергией. По сути, солнечный дымоход представляет собой вертикальный шахту, использующую солнечную энергию для усиления естественной тяговой вентиляции в здании. Солнечные дымоходы использовались на протяжении веков, особенно на Ближнем и Среднем Востоке персами, а также в Европе римлянами.
A solar chimney often referred to as a thermal chimney is a way of improving the natural ventilation of buildings by using convection of air heated by passive solar energy. A simple description of a solar chimney is that of a vertical shaft utilizing solar energy to enhance the natural stack ventilation through a building. The solar chimney has been in use for centuries, particularly in the Middle East and Near East by the Persians, as well as in Europe by the Romans.
Описание
В своей простейшей форме солнечный дымоход состоит из дымохода, окрашенного в черный цвет. В течение дня солнечная энергия нагревает дымоход и воздух внутри него, создавая восходящий поток воздуха в дымоходе. Разряжение, создаваемое у основания дымохода, может использоваться для вентиляции и охлаждения здания, расположенного ниже. В большинстве регионов мира проще использовать энергию ветра для такой вентиляции, как, например, с помощью бадьи (ветроуловителя), но в жаркие безветренные дни солнечный дымоход может обеспечить вентиляцию там, где в противном случае она была бы невозможна. Однако существует ряд вариантов конструкции солнечных дымоходов. Основные элементы конструкции солнечного дымохода:
In its simplest form, the solar chimney consists of a black painted chimney. During the day solar energy heats the chimney and the air within it, creating an updraft of air in the chimney. The suction created at the chimney's base can be used to ventilate and cool the building below. In most parts of the world it is easier to harness wind power for such ventilation as with a windcatcher, but on hot windless days a solar chimney can provide ventilation where otherwise there would be none. There are however a number of solar chimney variations. The basic design elements of a solar chimney are:
Солнечная коллекторная поверхность: она может располагаться в верхней части дымохода или охватывать весь шахтный ствол. Ориентация, тип остекления, изоляция и тепловые характеристики этого элемента имеют решающее значение для поглощения, удержания и использования солнечного тепла. Основной вентиляционный шахтный ствол: его расположение, высота, поперечное сечение и тепловые свойства также очень важны. Входные и выходные воздушные отверстия: размеры, расположение, а также аэродинамические характеристики этих элементов также имеют значение. Был предложен принцип генерации солнечной энергии с использованием большой теплицы в основании, а не только за счет нагрева самого дымохода. (Дополнительную информацию по этому вопросу можно найти в статье «Солнечная башня с восходящим потоком воздуха»). Солнечные дымоходы окрашивают в черный цвет для более эффективного поглощения солнечного тепла. Когда воздух внутри дымохода нагревается, он поднимается вверх и вытягивает холодный воздух из-под земли через теплообменные трубы.
The solar collector area: This can be located in the top part of the chimney or can include the entire shaft. The orientation, type of glazing, insulation and thermal properties of this element are crucial for harnessing, retaining and utilizing solar gains. The main ventilation shaft: The location, height, cross section and the thermal properties of this structure are also very important. The inlet and outlet air apertures: The sizes, location as well as aerodynamic aspects of these elements are also significant. A principle has been proposed for solar power generation, using a large greenhouse at the base rather than relying solely on heating the chimney itself. (For further information on this issue, see Solar updraft tower.) Solar chimneys are painted black so that they absorb the sun's heat more effectively. When the air inside the chimney is heated, it rises and pulls cold air out from under the ground via the heat exchange tubes.
Прецедентный анализ: экологическое здание
Офисное здание Building Research Establishment (BRE) в Гарстоне, Уотфорд, Великобритания, включает в себя пассивные вентиляционные стеки с использованием солнечной энергии как часть своей стратегии вентиляции. Офисы BRE, спроектированные архитекторами Feilden Clegg Bradley, призваны снизить потребление энергии и выбросы CO2 на 30% по сравнению с текущими передовыми практиками и поддерживать комфортные условия окружающей среды без использования кондиционирования воздуха. Ключевыми особенностями этого здания являются пассивные вентиляционные стеки, солнцезащитные устройства и полые бетонные плиты с встроенной системой охлаждения под полом. Системы вентиляции и отопления управляются системой управления зданием (BMS), при этом пользователям предоставляется возможность корректировать условия в соответствии со своими потребностями. В здании используются пять вертикальных шахт как неотъемлемая часть стратегии вентиляции и охлаждения. Основными компонентами этих стеков являются стеклянная стена, ориентированная на юг, стены с большой теплоемкостью и круглые выхлопные трубы из нержавеющей стали, возвышающиеся на несколько метров над уровнем крыши. Дымоходы соединены с изогнутыми полыми бетонными плитами, которые охлаждаются посредством ночной вентиляции. Трубы, встроенные в пол, могут обеспечивать дополнительное охлаждение за счет использования грунтовых вод. В теплые ветреные дни воздух поступает через проходы в изогнутых полых бетонных плитах. Естественная тяга в вентиляционных стеках, поднимающаяся вверх по дымоходам из нержавеющей стали, усиливает воздушный поток в здании. Движение воздуха над вершинами дымоходов усиливает эффект тяги. В теплые, безветренные дни здание в основном полагается на эффект тяги, при этом воздух забирается с затененной северной стороны здания. Для улучшения воздушного потока также могут использоваться маломощные вентиляторы, расположенные в верхней части стеков. Ночью системы управления обеспечивают прохождение воздуха через полые бетонные плиты, удаляя тепло, накопленное в течение дня, которое затем остается холодным на следующий день. Открытый изогнутый потолок имеет большую площадь поверхности, чем плоский, и действует как теплоотвод, обеспечивая дополнительное охлаждение летом. Исследования, основанные на фактических измерениях производительности пассивных стеков, показали, что они улучшают охлаждающую вентиляцию помещений в теплые и безветренные дни и могут также способствовать ночному охлаждению благодаря своей высокой теплоемкости.
The Building Research Establishment (BRE) office building in Garston, Watford, United Kingdom, incorporates solar assisted passive ventilation stacks as part of its ventilation strategy. Designed by architects Feilden Clegg Bradley, the BRE offices aim to reduce energy consumption and CO2 emissions by 30% from current best practice guidelines and sustain comfortable environmental conditions without the use of air conditioning. The passive ventilation stacks, solar shading, and hollow concrete slabs with embedded under floor cooling are key features of this building. Ventilation and heating systems are controlled by the building management system (BMS) while a degree of user override is provided to adjust conditions to occupants' needs. The building utilizes five vertical shafts as an integral part of the ventilation and cooling strategy. The main components of these stacks are a south facing glass block wall, thermal mass walls and stainless steel round exhausts rising a few meters above roof level. The chimneys are connected to the curved hollow concrete floor slabs which are cooled via night ventilation. Pipes embedded in the floor can provide additional cooling utilizing groundwater. On warm windy days air is drawn in through passages in the curved hollow concrete floor slabs. Stack ventilation naturally rising out through the stainless steel chimneys enhances the air flow through the building. The movement of air across the chimney tops enhances the stack effect. During warm, still days, the building relies mostly on the stack effect while air is taken from the shady north side of the building. Low energy fans in the tops of the stacks can also be used to improve airflow. Overnight, control systems enable ventilation paths through the hollow concrete slab removing the heat stored during the day, which then remains cold for the following day. The exposed curved ceiling gives more surface area than a flat ceiling would, acting as a heat sink, again providing summer cooling. Research based on actual performance measurements of the passive stacks found that they enhanced the cooling ventilation of the space during warm and still days and may also have the potential to assist night time cooling due to their thermally massive structure.
Пассивная охлаждающая башня с понижающим притоком
Технология, тесно связанная с солнечным дымоходом, – это испарительная башня с нисходящим потоком воздуха. В районах с жарким и засушливым климатом этот подход может способствовать устойчивому обеспечению зданий кондиционированным воздухом. Принцип заключается в том, чтобы обеспечить испарение воды на вершине башни, либо с помощью испарительных охлаждающих панелей, либо путем распыления воды. Испарение охлаждает поступающий воздух, создавая нисходящий поток прохладного воздуха, который снижает температуру внутри здания. Воздушный поток можно усилить, используя солнечный дымоход на противоположной стороне здания для отвода горячего воздуха наружу. Эта концепция была применена в Центре для посетителей Национального парка Зайон. Центр для посетителей был спроектирован отделом исследований высокоэффективных зданий Национальной лаборатории возобновляемой энергетики (NREL). Принцип работы башни с нисходящим потоком воздуха также был предложен для выработки солнечной энергии. (Подробнее см. в разделе «Энергетическая башня»). Испарение влаги из панелей на крышах зданий тогуна, построенных народом догонов в Мали (Африка), способствует ощущению прохлады у людей, отдыхающих под ними. Женские здания на окраине города функционируют как более традиционные солнечные дымоходы.
A technology closely related to the solar chimney is the evaporative down draft cooltower. In areas with a hot, arid climate this approach may contribute to a sustainable way to provide air conditioning for buildings. The principle is to allow water to evaporate at the top of a tower, either by using evaporative cooling pads or by spraying water. Evaporation cools the incoming air, causing a downdraft of cool air that will bring down the temperature inside the building. Airflow can be increased by using a solar chimney on the opposite side of the building to help in venting hot air to the outside. This concept has been used for the Visitor Center of Zion National Park. The Visitor Center was designed by the High Performance Buildings Research of the National Renewable Energy Laboratory (NREL). The principle of the downdraft cooltower has been proposed for solar power generation as well. (See Energy tower for more information.) Evaporation of moisture from the pads on top of the Toguna buildings built by the Dogon people of Mali, Africa, contribute to the coolness felt by the men who rest underneath. The women's buildings on the outskirts of town are functional as more conventional solar chimneys.