Зимний сад, как альтернативный источник энергии (+Фото)
Зимний сад может работать как альтернативный источник энергии.
Зимний сад, расположенный между отапливаемыми помещениями и холодной улицей, выполняет функцию буферной зоны – уменьшает потребность дома в тепле. Если его конструкция выполнена верно с технологической точки зрения, то он может сыграть важную роль в системе отопления дома.
Обычно зимний сад или оранжерея представляют собой помещения, предназначенные для выращивания растений. Здесь можно создать такой интерьер, что даже зимой можно будет чувствовать себя как на отдыхе в жарких странах. Но мы не будем его рассматривать только в этом аспекте. Не все понимают, что в холодное время года, при соблюдении определенных условий и благодаря зимнему саду, дому понадобится меньше энергии, которую поставляют конвекционные источники тепла.
Влияние зимнего сада на отопление дома заключается в ограничении теплопотерь через наружные стены дома и его защите от неблагоприятного влияния атмосферных факторов. При этом одновременно сквозь его застекленные поверхности происходит получение солнечной энергии, что дает возможность использовать ее для обогрева прилегающих помещений.
Сад без растений
Если зимний сад способствует уменьшению расходов на обогрев дома, то он не должен отапливаться. Иначе выгода от полученной солнечной энергии не будет компенсировать больших потерь тепла, которое дают обогревательные устройства. Тепло будет уходить через огромные окна. В этом случае использование системы отопления в зимнем саду, который должен играть роль теплового буфера, приведет не к уменьшению, а к увеличению потребления энергии. Единственный источник тепла для зимнего сада в данном случае – это солнце. Это нужно учитывать при определении функции эксплуатации этого помещения, так как температура внутри него зимой может опускаться ниже нуля. Тогда здесь нельзя будет выращивать растения, которые не переносят холод.
Как использовать зимний сад для обогрева
Если мы заинтересованы в наилучшем энергетическом эффекте, то должны отделить зимний сад от отапливаемой части дома массивной глухой стеной. Лучше, если она будет иметь темный цвет, чтобы более эффективно поглощать солнечное излучение. Она не должна быть ничем закрыта, чтобы на нее падало как можно больше лучей. Это будет содействовать поглощению и аккумулированию тепла, а также отдаче его соседним помещениям. В ночное время или когда солнце закрыто тучами, температура в помещении будет снижаться. Тогда нагретая стена начнет выделять тепло, и понижение температуры в помещении будет происходить медленнее. Чем больше поверхность стены, тем больше можно получить энергии.
Стена должна быть выполнена из плотного, тяжелого материала, имеющего большую тепловую емкость, то есть способного аккумулировать тепло. Ячеистый бетон или поризованная керамика, а также различные пустотелые блоки не подходят для ее возведения. Лучшими являются полнотелый керамический, клинкерный, силикатный кирпич, бетон, камень и глина. С целью увеличения площади, поглощающей излучение, на поверхности стены можно выполнить ребра, складки или другие пространственные структуры.
Наилучшие стороны
Выбирая проект дома или вводя в него изменения, стоит позаботиться о том, чтобы в отопительный сезон инсоляция зимнего сада была обеспечена по крайней мере в период с 9 до 15 часов. Лучше всего, если зимний сад будет находиться с южной стороны дома, расположенного в северной части участка. Зимний сад, размещенный на востоке или западе, не даст столь значительного энергетического эффекта, а находящийся с северной стороны, не будет способствовать получению тепла. При этом он является буферным помещением, благодаря которому зимой уменьшается утечка тепла через наружные ограждающие конструкции, так как зимой температура в нем на 5°C выше, чем снаружи. Система получения энергии (сад расположен с южной стороны) будет действовать эффективно, если зимой окна сада не будут затенены.
Поэтому на участке с южной стороны лучше сажать только низкие растения: кусты, цветы, зелень. Можно посадить и более высокие растения, но теряющие листья зимой. Что касается планировки участка, то наиболее выгодной будет та, которая отражает солнечные лучи, направляя их в сторону сада. Поэтому хорошо сделать во дворе откос, уложить светлый гранулят, бетон, сделать водоем или бассейн, который летом будет дополнительно охлаждать воздух вокруг дома за счет испарения находящейся в нем воды.
Массивная стена плюс окна
Помещения, к которым примыкает зимний сад, обычно должны быть освещены естественным светом. Поэтому в стене между ними и оранжереей устанавливают окна, а это противоречит принципу функционирования стеклянной пристройки как солнечного коллектора.
Преимуществом больших окон и дверей в стене, отделяющей зимний сад от остальных помещений в доме, является возможность его интенсивного проветривания.
Стена, аккумулирующая тепло
Кроме того, что тепло из зимнего сада передается внутрь дома через массивную стену, важную роль играет приток тепла непосредственно через открытые окна и двери или через специальные закрываемые отверстия в глухой стене.
Форма
Зимние сады, пристроенные к дому, со стеклянными наклонными крышами позволяют оптимально использовать солнечное излучение. Из-за того, что зимой выпадает снег, угол наклона кровельных скатов не может быть слишком пологим: скапливаясь на крыше, снег ограничивает доступ солнечных лучей внутрь помещения. Самопроизвольное сползание снега возможно при уклоне, превышающем 60°. Наилучшие результаты получения энергии имеются в зимних садах, имеющих форму сегмента шара. Но они сложны в реализации и к такой форме нелегко приспособить архитектуру дома.
Материалы
Конструкции зимних садов выполняют из древесины, алюминия, стали или композитного материала. Древесина – это хороший теплоизоляционный материал, но чтобы обеспечить нужную прочность, конструктивные элементы из нее должны иметь относительно большие сечения. А это уменьшает доступ света внутрь. То же самое и с композитными материалами. Наиболее подходящим материалом для возведения конструкции зимних садов является алюминий. Он легкий, устойчивый к коррозии и прост в уходе.
Остекление зимнего сада, выполняющего функцию солнечного коллектора, должно быть сделано из теплоизоляционного стекла, неокрашенного, с высоким коэффициентом пропускания солнечного излучения G. Если его значение больше 60%, оно считается очень хорошим для получения энергии. Стекло можно заменить прозрачным композитом. Но плиты из него легко поцарапать – тогда они хуже пропускают свет и их трудно содержать в чистоте.
Стены зимнего сада должны иметь сопротивление теплопередаче R больше, чем 0,38 (м²•K)/Вт. Чем больше значение R, тем лучше.
Разные формы оранжереи
Наклон стеклянных стен зимнего сада влияет на количество получаемого тепла. Чем больше угол падения солнечных лучей на стекло будет приближаться к 90°, тем больше их проникнет внутрь. Оптимальный угол наклона застекленных поверхностей составляет от 20 до 75°. Принимая во внимание изменяющийся с осени до весны угол падения солнечных лучей, можно получить наибольшее количество тепла.
Остекление
Зимний сад – это помещение, в котором значительную площадь стен или потолка составляют застекленные поверхности. Это может быть оранжерея, прилегающая к наружной стене дома, или помещение, частично или полностью интегрированное в объем здания. Таким образом, зимний сад может иметь застекленные стены и крышу или только одну стену.
То очень холодно, то слишком жарко
Днем большие застекленные поверхности способствуют получению солнечного тепла, но ночью и в пасмурные дни они являются причиной его значительных потерь. Считается, что окна, выполняющие функцию солнечных коллекторов, должны быть стандартно укомплектованы теплоизоляционными экранами, которые лучше всего устанавливать с наружной стороны. Это могут быть ставни или роллеты из искусственного материала. Их использование приводит к уменьшению утечки тепла через окна приблизительно на 70%.
Они рекомендованы также еще по одной причине. Летом большие остекленные поверхности, расположенные с южной стороны, благодаря которым экономится энергия зимой, создают значительный перегрев в помещениях. Это цена, которую приходится платить за снижение энергопотребления зимой. Наружные теплоизоляционные экраны позволят минимизировать этот эффект. Следовательно, уменьшение потребления энергии зимой оборачивается тем, что днем в летний период приходится проводить время за закрытыми окнами.
Иногда жильцы, плохо переносящие жару, устанавливают в доме кондиционер. Если зимний сад сделан с целью экономии энергии, то такое решение не имеет смысла. Наличие больших застекленных поверхностей не позволяет сэкономить зимой столько, сколько придется потратить летом на работу кондиционера.
120