ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ЗДАНИЕ "СОЛАР-С"

Полезная модель относится к области архитектуры и строительства малоэтажных зданий и сооружений с круглогодичным режимом эксплуатации, рассчитанных на повторное и многократное воспроизведение, и может быть использована при разработке проектов и последующей застройке территорий пригородных и сельских систем расселения постоянного жительства, для умеренного климатического пояса северного полушария.
Известны отечественные и зарубежные модели энергоэффективных зданий, архитектурные решения которых способствуют повышению эффективности размещенных на этих зданиях солнечных систем отопления.
Известны энергоэффективные здания, содержащие плоскую кровлю и коллекторы солнечной системы отопления как панельного, так и трубчатого типа, угол наклона которых к горизонту при установке на плоской кровле здания не связан с ее конфигурацией и конструктивным решением, при этом оптимальный для широты участка строительства здания угол наклона коллекторов солнечной системы отопления к горизонту при их установке на кровлю подбирается согласно выражению ф+15 градусов, где ф - географическая широта местности строительства. (См.: Sonnenhouse-Institute: "Sonnenhouse Seibold", Stuttgart, Германия, 2009: www.sonnenhouseinstitut.de/solar-hauser), (См.: Solar energy for my home / Chine architecture and building press. Begin, 2007., p.134-135, "Waving with sunlight house"), (См.: В.Н.Богословский, С.Г.Булкин «Конструирование и расчет тепловых систем солнечных энергоактивных зданий». В кн. Энергоактивные здания, под ред. Н.П.Селиванова: М., С/И. 1988., с.147-173).
Недостатком этих моделей в умеренном климатическом поясе северного полушария является открытое для ветрового воздействия с северных румбов горизонта размещение коллекторов, что способствует повышению их тепловых потерь во внешнюю среду зимой.
Известно энергоэффективное здание, содержащее скат односкатной кровли, обращенный на север, и коллекторы панельного типа солнечной системы отопления здания под обращенным на юг козырьком этого ската кровли (См.: Sun & Wind energy. International issue 3/2007., p.16 : "Sonnenhouse Stroubing", Ruhmannsfelden, Германия).
Недостатком этой модели является размещение коллекторов вдоль линии южного фасада здания под козырьком односкатной кровли, что исключает использование южного ската кровли в качестве экрана для дополнительного облучения коллекторов отраженными солнечными лучами.
Известно энергоэффективное здание, содержащее двускатную кровлю и коллекторы панельного типа солнечной системы отопления здания, размещенные в плоскости верхней части южного ската кровли под козырьком ската кровли, обращенного на север (См.: Solarhouse 50+, Sonnenhouse-Institute, InterSolar 2009., p.12-13, "Sonnenhouse Dirschedl", Oberpfalz, Германия).
Недостатками описанного прототипа являются: размещение коллекторов панельного типа солнечной системы отопления здания в плоскости ската кровли, что исключает изменение угла наклона коллекторов к горизонту при изменении широты расположения здания в случае его повторного и многократного воспроизведения согласно выражению ф+15 градусов, где ф - географическая широта местности строительства. Кроме того, использование более совершенных трубчатых коллекторов системы солнечного отопления вместо коллекторов панельного типа при таком их размещении в плоскости ската кровли ограничено территориями строительства с незначительным объемом осадков зимой. Кроме того, матовое покрытие поверхности обращенного на юг ската кровли исключает дополнительное облучения коллекторов отраженными солнечными лучами.
Решаемая техническая задача - повышение эффективности солнечной системы отопления здания в зимний период эксплуатации совокупностью архитектурных средств и приемов решения его кровли в условиях повторного или многократного воспроизведения проекта здания в умеренном климатическим поясе северного полушария от 35° до 55° с.ш.
Ожидаемый технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении 10-25% повышения мощности солнечной системы отопления здания.
Для решения поставленной задачи энергоэффективное здание, содержащее стены, сплошные и вентилируемые оконные проемы, двускатную кровлю с карнизами и уклоном скатов от конька кровли наружу, и коллекторы трубчатого типа солнечной системы отопления здания, смонтированные на его кровле, отличается тем, что верхняя кромка ската кровли, обращенного на север выступает за линию конька кровли к югу в виде козырька на величину не более чем на половину ширины ската кровли, обращенного на юг, при этом в пространстве между козырьком и скатом кровли, обращенным на юг размещены вне плоскости двускатной кровли коллекторы трубчатого типа солнечной системы отопления здания под углом к горизонту ф+15+-5 градусов, где ф - географическая широта местности строительства.
Кроме того, по меньшей мере часть ската кровли, обращенного на юг имеет светоотражающее покрытие.
Кроме того, по меньшей мере часть нижней поверхности выступающего за конек кровли козырька также имеет светоотражающее покрытие.
Кроме того, при устройстве за плоскостью коллекторов трубчатого типа солнечной системы отопления здания в пространстве между козырьком и скатом кровли, обращенным на юг, коньковых окон верхнего света они также должны быть снабжены светоотражающим покрытием.
Кроме того, коллекторы трубчатого типа солнечной системы отопления здания крепятся к козырьку и скату кровли, обращенному на юг только в своей верхней и нижней части.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки формулы полезной модели решают заявленную техническую задачу обеспечивают повышение эффективности солнечной системы отопления здания в зимний период эксплатации.
На фиг.1 и фиг. 2 схематически представлен поперечный разрез энергоэффективного здания с двускатной кровлей и смонтированными на кровле коллекторами трубчатого типа солнечной системы отопления здания.
На чертежах показаны: конек кровли энергоэффективного здания (1), скат кровли, обращенный на север (2), верхняя кромка ската кровли, обращенного на север, выполненная в виде козырька (3), скат кровли, обращенный на юг (4), коллекторы трубчатого типа солнечной системы отопления здания (5) размещенные в пространстве между козырьком и скатом кровли, обращенным на юг под углом к горизонту ф+15+-5 градусов (6).
Кроме того, на чертежах показано светоотражающее покрытие (7) ската кровли, обращенного на юг.
Кроме того, на чертежах показано светоотражающее покрытие (8) нижней поверхности выступающего за конек кровли козырька.
Кроме того, на чертежах показаны коньковые окна верхнего света (9), и светоотражающее покрытие (10) коньковых окон верхнего света.
Кроме того, на чертежах показано крепление коллекторов в их верхней части (11) к козырьку (3) и крепление коллекторов в их нижней части (12) к скату кровли, обращенному на юг (4).
Решению заявленной технической задачи способствуют: решение верхней кромки ската кровли, обращенного на север (2) в виде козырька (3) выступающего за линию конька кровли (1) к югу на величину не более чем на половину ширины ската кровли, обращенного на юг (4), при этом в пространстве между козырьком и скатом кровли, обращенным на юг размещены вне плоскости двускатной кровли коллекторы трубчатого типа солнечной системы отопления здания (5) под углом к горизонту ф+15+-5 градусов (6), где ф - географическая широта местности строительства, что обеспечивает снижение тепловых потерь коллекторов трубчатого типа солнечной системы отопления здания во внешнюю среду при ветровом воздействии с северных румбов горизонта и способствует сохранению КПД системы солнечного отопления независимо от объема выпадающих зимой осадков.
Кроме того, решению технической задачи способствует светоотражающее покрытие (7) ската кровли, обращенного на юг (4), обеспечивающее увеличение КПД коллекторов трубчатого типа солнечной системы отопления здания (5) в околополуденные часы независимо от высоты солнцестояния за счет дополнительного их облучения отраженными от покрытия (7) солнечными лучами.
Кроме того, решению технической задачи способствует светоотражающее покрытие (8) нижней поверхности выступающего за конек кровли козырька (3), обеспечивающее увеличение КПД коллекторов трубчатого типа солнечной системы отопления здания (5) в утренние и вечерние часы при низкой высоте солнца над горизонтом за счет дополнительного их облучения отраженными от покрытия (8) солнечными лучами.
Кроме того, решению технической задачи способствует светоотражающее покрытие (10) коньковых окон верхнего света (9), обеспечивающее увеличение КПД коллекторов трубчатого типа солнечной системы отопления здания (5) в течение всего светового дня независимо от высоты солнцестояния.
Кроме того, решению технической задачи способствует крепление коллекторов трубчатого типа солнечной системы отопления здания (5) к козырьку (3) только в их верхней части (11) и к скату кровли, обращенному на юг (4) только в их нижней части (12), что позволяет выбирать оптимальный для инсоляции коллекторов угол их наклона к горизонту независимо от угла наклона скатов двускатной кровли.