Возобновляемая энергетика, эффективно снижающая экологические риски, становится все более востребованной, особенно в районах, где отсутствует надежная система транспортировки и доставки ресурсов. При имеющемся выборе в возможных способах альтернативного энергообеспечения солнечная радиация в качестве повсеместно доступного и неисчерпаемого источника остается на лидирующих позициях как в области теплоснабжения, так и в электроснабжении зданий и сооружений.
Несмотря на достаточно обширный общемировой опыт успешной утилизации солнечного излучения [1, 2, 3], в РФ, как правило, отдается предпочтение традиционным ресурсам по причине существующей нестабильности в воспроизводстве возобновляемой энергии, часто возникающей из-за сложных климатических условий. Если для большинства территорий РФ сохраняется обозначенная тенденция, то в южных регионах широкой популярностью пользуются установки солнечного горячего водоснабжения [4, 5]. Их часто применяют для объектов сезонной эксплуатации, так как обеспечивается полная автономность в получении тепловой энергии. Учитывая это обстоятельство, рассмотрим перспективы утилизации солнечной энергии для систем тепло- и холодоснабжения зданий, расположенных в климатической зоне Центрального федерального округа.
Для возможности анализа результатов расчетов гелиосистем разного назначения принят базовый вариант планировки одноэтажного жилого дома, изображенного на рис. 1 и условно размещенного в климатических условиях Воронежской области. Его размеры (рис. 1) позволяют получить удельное количество солнечных коллекторов, требуемых для тепло- и холодоснабжения помещений с общей площадью пола 100 м2.
Выполненные в соответствии со строительными нормами и правилами расчеты наружных ограждений, теплопотерь и теплопоступлений в помещениях позволили определить нагрузку на системы отопления и холодоснабжения. Учитывая, что отопительный период, как правило, начинается в октябре, а заканчивается в апреле, следует при проектировании гелиоустановок для режима теплоснабжения здания предварительно сравнить актинометрические данные этих двух месяцев и выбрать из них в качестве расчетного с преобладающим поступлением солнечной энергии. Подбирать оборудование на достигаемую энергооблученность в другие месяцы нецелесообразно по причине возникновения избыточной теплоты в начале и в конце отопительного периода, для сохранения которой с целью последующего использования потребуются дорогостоящие сезонные аккумуляторы. В Воронежской области поступления солнечной радиации в апреле превышают достигаемую облученность в октябре, поэтому за расчетный период нетрадиционной системы отопления принят апрель. Нагрузку на альтернативное холодоснабжение зданий и ресурсы солнечной энергии следует определять для самого жаркого месяца, то есть для июля. Тогда для других летних месяцев будет обеспечено полное покрытие потребностей при незначительных избытках, которые могут быть востребованы при превышении температурой среднестатистических климатических показателей.