Виды солнечной радиации, попадающей на стены здания и внутрь помещения. Понятие и нормы инсоляции

Виды солнечной радиации, попадающей на стены здания и внутрь помещения. Понятие и нормы инсоляции.

1.  
   Основным источником энергии на Земле для всего живого ( растений, животных и человека) является энергия солнца. 

 
Солнце представляет собой газовый  шар радиусом 695300км. Радиус Солнца в 109 раз больше радиуса Земли (экваториальный 6378,2км, полярный 6356,8км). Солнце состоит  в основном из водорода (64%) и гелия (32%). На долю остальных приходится всего 4% его массы. 
 
. Солнечная энергия является основным условием существования биосферы и одним из главных климатообразующих факторов. За счет энергии Солнца воздушные массы в атмосфере непрерывно перемещаются, что обеспечивает постоянство газового состава атмосферы. Под действием солнечной радиации испаряется огромное количество воды с поверхности водоемов, почвы, растений. Водяной пар, переносимый ветром с океанов и морей на материки, является основным источником осадков для суши. 
 
Солнечная энергия — непременное условие существования зеленых растений, превращающих в процессе фотосинтеза солнечную энергию в высокоэнергетические органические вещества. 
 
Рост и развитие растений представляют собой процесс усвоения и переработки солнечной энергии, поэтому сельскохозяйственное производство возможно только при условии поступления солнечной энергии на поверхность Земли. Русский ученый К.А. Тимирязьев писал: « Дайте самому лучшему повару сколько угодно свежего воздуха, солнечного света, целую речку чистой воды, попросите, чтобы из всего этого он приготовил вам сахар, крахмал, жиры и зерно, и он решит, что вы над ним смеетесь. Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрепятственно совершается в зеленых листьях растений под действием энергии Солнца». Подсчитано, что 1 кв. метр листьев за час продуцирует грамм сахара. В связи с тем, что Земля окружена сплошной оболочкой атмосферы, солнечные лучи, прежде чем достичь поверхности земли, проходят всю толщу атмосферы, которая частично отражает их, частично рассеивает, т.е. изменяет количество и качество солнечного света, поступающего на поверхность земли. Живые организмы чутко реагируют на изменение интенсивности освещенности, создаваемой солнечным излучением. Вследствие различной реакции на интенсивность освещенности все формы растительности делят на светолюбивые и теневыносливые. Недостаточная освещенность в посевах обусловливает, например, слабую дифференциацию тканей соломины зерновых культур. В результате уменьшаются крепость и эластичность тканей, что часто приводит к полеганию посевов. В загущенных посевах кукурузы из-за слабой освещенности солнечной радиацией ослабляется образование початков на растениях. 
 
Солнечная радиация влияет на химический состав сельскохозяйственной продукции. Например, сахаристость свеклы и плодов, содержание белка в зерне пшеницы непосредственно зависят от числа солнечных дней. Количество масла в семенах подсолнечника, льна также возрастает с увеличением прихода солнечной радиации. 
 
Освещенность надземной части растений существенно влияет на поглощение корнями питательных веществ. При слабой освещенности замедляется перевод ассимилятов в корни, и в результате тормозятся биосинтетические процессы, происходящие в клетках растений. 
 
Освещенность влияет и на появление, распространение и развитие болезней растений. Период заражения состоит из двух фаз, различающихся между собой по реакции на световой фактор. Первая из них - собственно прорастание спор и проникновение заразного начала в ткани поражаемой культуры — в большинстве случаев не зависит от наличия и интенсивности света. Вторая - после прорастания спор — наиболее активно проходит при повышенной освещенности. 
 
Положительное действие света сказывается также на скорости развития патогена в растении-хозяине. Особенно четко это проявляется у ржавчинных грибов. Чем больше света, тем короче инкубационный период у линейной ржавчины пшеницы, желтой ржавчины ячменя, ржавчины льна и фасоли и т. д. А это увеличивает число генераций гриба и повышает интенсивность поражения. В условиях интенсивного освещения у этого патогена возрастает плодовитость  
 
Некоторые заболевания наиболее активно развиваются при недостаточном освещении, вызывающем ослабление растений и снижение их устойчивости к болезням (возбудителям разного рода гнилей, особенно овощных культур). 
 
Продолжительность освещения и растения. Ритм солнечной радиации (чередование светлой и темной части суток) является наиболее устойчивым и повторяющимся из года в год фактором внешней среды. В результате многолетних исследований физиологами установлена зависимость перехода растений к генеративному развитию от определенного соотношения длины дня и ночи. В связи с этим культуры по фотопериодической реакции можно классифицировать по группам: короткого дня, развитие которых задерживается при продолжительности дня больше 10... 12 ч. Короткий день способствует закладке цветков, а длинный день препятствует этому. К таким культурам относятся соя, рис, просо, сорго, кукуруза и др.; 
 
длинного дня до 12-13час., требующие для своего развития продолжительного освещения. Их развитие ускоряется, когда продолжительность дня составляет около 20 ч. К этим культурам относятся рожь, овес, пшеница, лен, горох, шпинат, клевер и др.; 
 
нейтральные по отношению к длине дня, развитие которых не зависит от продолжительности дня, например томат, гречиха, бобовые, ревень. 
 
Установлено, что для начала цветения растений необходимо преобладание в лучистом потоке определенного спектрального состава. Растения короткого дня быстрее развиваются, когда максимум излучения приходится на сине-фиолетовые лучи, а растения длинного дня - на красные. Продолжительность светлой части суток (астрономическая длина дня) зависит от времени года и географической широты. На экваторе продолжительность дня в течение всего года равна 12 ч ± 30 мин. При продвижении от экватора к полюсам после весеннего равноденствия (21.03) длина дня увеличивается к северу и уменьшается к югу. После осеннего равноденствия (23.09) распределение продолжительности дня обратное. В Северном полушарии на 22.06 приходится самый длинный день, продолжительность которого севернее Полярного круга 24 ч. Самый короткий день в Северном полушарии 22.12, а за Полярным кругом в зимние месяцы Солнце вообще не поднимается над горизонтом. В средних же широтах, например в Москве, продолжительность дня в течение года меняется от 7 до 17,5 ч. 
 

2.  
   Виды солнечной радиации.

 
Солнечная радиация состоит из трех составляющих: прямой солнечной радиации, рассеянной и суммарной. 
 
^ ПРЯМАЯ СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ S –радиация, поступающая от Солнца в атмосферу и затем на земную поверхность в виде пучка параллельных лучей. Ее интенсивность измеряется в калориях на см² в минуту. Она зависит от высоты солнца и состояния атмосферы (облачность, пыль, водяной пар). Годовая сумма прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность территории Ставропольского края составляет 65-76 ккал/ см²/мин. На уровне моря при высоком положении Солнца (лето, полдень) и хорошей прозрачности прямая солнечная радиация составляет 1,5 ккал/ см²/мин. Это коротковолновая часть спектра. При прохождении потока прямой солнечной радиации через атмосферу происходит его ослабление, вызванное поглощением (около 15 %) и рассеянием (около 25 %) энергии газами, аэрозолями, облаками. 
 
 
Поток прямой солнечной радиации, падающий на горизонтальную поверхность называют инсоляцией ^ S=S sin ho – вертикальная составляющая прямой солнечной радиации.  
 
S – количество тепла, получаемого перпендикулярной к лучу поверхностью,  
 
ho – высота Солнца, т.е. угол, образованный солнечным лучом с горизонтальной поверхностью.  
 
^ На границе атмосферы интенсивность солнечной радиации составляет So= 1,98 ккал/ см²/мин. – по международному соглашению 1958г. И называется солнечной постоянной. Такой бы она была у поверхности, если бы атмосфера была абсолютно прозрачной. 
 
 

 
 
Рис. 2.1. Путь солнечного луча в атмосфере при разной высоте Солнца 
 
 
^ РАССЕЯНАЯ РАДИАЦИЯ D – часть солнечной радиации в результате рассеяния атмосферой уходит обратно в космос, но значительная ее часть поступает на Землю в виде рассеянной радиации. Максимум рассеянной радиации + 1 ккал/ см²/мин. Отмечается при чистом небе, если на нем высокие облака. При пасмурном небе спектр рассеянной радиации сходен с солнечным. Это коротковолновая часть спектра. Длина волны 0,17—4мк.  
 
^ СУММАРНАЯ РАДИАЦИЯ Q- состоит из рассеянной и прямой радиации на горизонтальную поверхность. Q= S+ D.  
 
Соотношение между прямой и рассеянной радиацией в составе суммарной радиации зависит от высоты Солнца, облачности и загрязненности атмосферы, высоты поверхности над уровнем моря. С увеличением высоты Солнца доля рассеянной радиации при безоблачном небе уменьшается. Чем прозрачнее атмосфера и чем выше Солнце, тем меньше доля рассеянной радиации. При сплошной плотной облачности суммарная радиация полностью состоит из рассеянной радиации. Зимой вследствие отражения радиации от снежного покрова и ее вторичного рассеяния в атмосфере доля рассеянной радиации в составе суммарной заметно увеличивается. 
 
Свет и тепло, получаемые растениями от Солнца, — результат действия суммарной солнечной радиации. Поэтому большое значение для сельского хозяйства имеют данные о суммах радиации, получаемых поверхностью за сутки, месяц, вегетационный период, год. 
 
^ Отраженная солнечная радиация. Альбедо. Суммарная радиация, дошедшая до земной поверхности, частично отражаясь от нее, создает отраженную солнечную радиацию (RK), направленную от земной поверхности в атмосферу. Значение отраженной радиации в значительной степени зависит от свойств и состояния отражающей поверхности: цвета, шероховатости, влажности и др. Отражательную способность любой поверхности можно характеризовать величиной ее альбедо (Ак), под которым понимают отношение отраженной солнечной радиации к суммарной. Альбедо обычно выражают в процентах: 
 
А = %. 
 
Наблюдения показывают, что альбедо различных поверхностей изменяется в сравнительно узких пределах (10...30 %), исключение составляют снег и вода. 
 
Альбедо зависит от влажности почвы, с возрастанием которой оно уменьшается, что имеет важное значение в процессе изменения теплового режима орошаемых полей. Вследствие уменьшения альбедо при увлажнении почвы увеличивается поглощаемая радиация. Альбедо различных поверхностей имеет хорошо выраженный дневной и годовой ход, обусловленный зависимостью альбедо от высоты Солнца. Наименьшее значение альбедо наблюдают в околополуденные часы, а в течение года — летом.

3. Спектральный состав радиации. 
    
   Солнце, как источник излучения, обладает многообразием испускаемых волн. Потоки лучистой энергии по длине волн условно делят на коротковолновую (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. > 4 мкм) радиацию. Спектр солнечной радиации на границе земной атмосферы практически заключается между длинами волн 0,17 и 4 мкм, а земного и атмосферного излучения — от 4 до 120 мкм. Следовательно, потоки солнечного излучения (S, D, RK) относятся к коротковолновой радиации, а излучение Земли (£3) и атмосферы (Еа) — к длинноволновой. 
    
   Спектр солнечной радиации можно разделить на три качественно различные части: ультрафиолетовую (Y < 0,40 мкм), видимую (0,40 мкм < Y < 0,75 мкм) и инфракрасную (0,76 мкм < Y < 4 мкм). До ультрафиолетовой части спектра солнечной радиации лежит рентгеновское излучение, а за инфракрасной — радиоизлучение Солнца. На верхней границе атмосферы на ультрафиолетовую часть спектра приходится около 7 % энергии солнечного излучения, 46 — на видимую и 47 % — на инфракрасную. 
    
   Радиацию, излучаемую Землей и атмосферой, называют дальней инфракрасной радиацией. 
    
   Биологическое действие разных видов радиации на растения различно. ^ Ультрафиолетовая радиация замедляет ростовые процессы, но ускоряет прохождение этапов формирования репродуктивных органов у растений. 
    
   Значение инфракрасной радиации, которая активно поглощается водой листьев и стеблей растений, состоит в ее тепловом эффекте, что существенно влияет на рост и развитие растений. 
    
   ^ Дальняя инфракрасная радиация производит лишь тепловое действие на растения. Ее влияние на рост и развитие растений несущественно. 
    
   Видимая часть солнечного спектра, во-первых, создает освещенность. Во-вторых, с областью видимой радиации почти совпадает (захватывая частично область ультрафиолетовой радиации) так называемая физиологическая радиация (А, = = 0,35...0,75 мкм), которая поглощается пигментами листа. Ее энергия имеет важное регуляторно-энергетическое значение в жизни растений. В пределах этого участка спектра выделяется область фотосинтетически активной радиации.
4. Прямая солнечная радиация — это та часть радиации, которая исходит от Солнца и, проникнув через атмосферу, достигает Земли.
5. Некоторая часть солнечной энергии, попадая в атмосферу, под влиянием облачности, водяного пара и пыли, содержащихся в воздухе, рассеивается и поступает на земную поверхность не от солнечного диска, а со всех точек небосвода. Это и есть рассеянная солнечная радиация.
6. Суммарная солнечная радиация — это общее количество тепла, поступающего на земную поверхность в виде прямой и рассеянной солнечной радиации. Величина суммарной радиации зависит от высоты солнца над горизонтом, продолжительности дня, от количества и формы облаков, прозрачности атмосферы.
7. Виды солнечной радиации
8. Прямая радиация — солнечная радиация, доходящая до земной поверхностив виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от солнечного диска. 
   Рассеянная радиация — солнечная радиация, которая была рассеяна в атмосфере, поступает на земную поверхность по всему небесного свода. В пасмурные дни она является единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. 
   Суммарная радиация — совокупность прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей в естественных условиях на земную поверхность. Она зависит от географической широты, высоты над уровнем моря, прозрачности атмосферы и облачности. В горных районах распределение солнечной радиации очень сложный, потому что ее величина определяется также еще экспозицией и крутизной склонов. Распределение суммарной радиации представлено для равнин и предгорий с абсолютными высотами до 600 м. 
   Количество суммарной радиации уменьшается от экватора к полюсам, поскольку количество радиации, достигла земной поверхности, зависит от угла падения лучей, т.е. от широты местности. На всей территории СССР , кроме некоторых районов Средней Азии , юга Восточной Сибири и Дальнего Востока , зимой преобладает рассеянная радиация, летом — прямая солнечная радиация. 
   Отношение отраженной радиации к той, что поступила на данную поверхность, называется альбедо . Различные типы поверхности обладают различными показателями отражения солнечной радиации. Например, влажный чернозем имеет альбедо всего 5-10%, снег отражает 80-90% солнечной энергии.

Солнечная радиация при пасмурной  погоде. 
 
Интенсивность солнечной радиации при облачном небе зависит от степени 
облачности, которая чрезвычайно переменчива, поэтому мгновенные значения 
солнечной радиации при облачном небе непредсказуемы. Меры по 
регулированию солнечной радиации основаны на максимальной (или близкой к 
максимальной) интенсивности солнечного излучения, которому подвергается 
здание и которое возможно лишь в ясную погоду, следовательно, обсуждение 
солнечной радиации в пасмурные дни выходит за пределы тематики данного 
вопроса.  
 
Солнечная радиация и ориентация здания. 
 
Сравнение суточной солнечной радиации на фасадах зданий различных 
ориентаций показывает, что компонента рассеянной радиации при ясном небе 
изменяется от какого-то процента общей тепловой нагрузки до ее полной 
величины. При вычислении изменяющихся в течение дня тепловых нагрузок 
компонента рассеянной радиации становится значительной, когда какой-либо 
определенный фасад здания не подвергается воздействию прямой солнечной 
радиации.  
 
Это особенно важно при проектировании с целью обеспечения теплопередачи: 
правильный выбор подходящего стекла и пленок давал приращение солнечного 
тепла на северном фасаде здания в Нью-Йорке зимой даже в том случае, 
когда на этот фасад не попадала прямая солнечная радиация. В некоторых 
районах Великобритании компонента рассеянной радиации составляет более 
50% общего количества радиации.  
 
Интенсивность прямой радиации сильно изменяется в течение года на каждом 
из фасадов здания. На рис. 9 показаны годовые изменения прямой радиации 
на фасадах различной ориентации для 9( с.ш., 23(с.ш. и 35(с.ш. при 
атмосфере с содержанием 300 частиц пыли на 1 см2, 15 мм слоя водяных 
паров и 2,5 мм озона. 
 
Рис.9 Суточные суммы прямой солнечной радиации на различно 
ориентированные поверхности для 9( с.ш. (а), 23(с.ш. (б) и 35(с.ш. (в) 
 
1- горизонтальная плоскость; 2- вертикальная плоскость, обращенная на 
юг; 3- вертикальная плоскость, обращенная на юго-восток или 
юго-запад; 4- вертикальная плоскость, обращенная на восток или запад;  
5- вертикальная плоскость, обращенная на северо-восток или 
северо-запад; 6- вертикальная плоскость, обращенная на север. 
 
Следующие общие наблюдения применимы к условиям радиации при ясной 
погоде. 
 
Дневное количество прямой радиации на горизонтальной поверхности 
значительно больше, чем на вертикальной, особенно в летние месяцы. Это 
означает, что защита от солнечной радиации более важна для кровли, чем 
для стен. Радиация на единицу площади этажа здания уменьшается по мере 
увеличения количества этажей, так же, как и отношение площади кровли к 
площади стены. 
 
В местностях, близких к экватору, интенсивность солнечной радиации на 
стенах, обращенных к востоку и западу, высока в течение всего года (рис. 
9, а). Поэтому на этих фасадах устраивают лишь очень небольшие проемы. 
 
На удаленных от экватора широтах обращенные к экватору стены здания 
получают значительное количество солнечной радиации в зимние месяцы и 
очень малое – в летние (это действительно только на географических 
широтах южнее 30( с.ш.) (см. рис. 9). Если солнечная радиация необходима 
только зимой, проемы в обращенной к экватору стене идеально отвечают 
этим требованиям, так как экранирование стекла летом можно легко 
обеспечить при помощи простых жалюзи. 
 
Хотя вертикальные поверхности, ориентированные на восток и запад, 
получают равные количества дневной радиации, более важно защищать 
западные стены: когда солнце светит на восточную стену, температура 
воздуха снаружи довольно низкая после прохладной ночи. Когда солнце 
светит на западную стену, температура воздуха высока. Стена, обращенная 
на запад, подвергается совместному воздействию радиации и высокой 
температуры окружающего воздуха.

. Приращение тепла от  солнца. 
 
Приращение тепла от солнца является только одним из факторов, 
определяющих тепловую характеристику здания. В число других входят 
вентиляция, относительная влажность, внутреннее приращение тепла от 
искусственных источников света, людей, технологии и т.д. Для оценки 
общей нагрузки холода или тепла на здание необходимо учитывать все эти 
факторы. 
 
Конструктивными элементами, влияющими на приращение тепла от солнца в 
здании, являются кровли, окна и стены. Через окна и кровли происходят 
основные поступления солнечного тепла. Поступление тепла через стены 
обычного здания составляет небольшой процент общего приращения. Поэтому 
при выборе средств для снижения перегрева от солнца важно оборудовать 
солнцезащитой главным образом окна и кровли. 
 
Прирост или потери тепла в здании происходят в результате совокупного 
действия теплопроводности, конвекции и радиации. Причиной перехода 
потока тепла в здание или, наоборот, из помещения наружу в любом из этих 
процессов является разница температур двух сред. 
 
Некоторые понятия и определения.

Пассивная и активная системы  солнцезащиты. 
 
В литературе по солнечной энергии имеется упоминание о пассивной и 
активной системах. Некоторые авторы термину «пассивная» предпочитают 
термин «взаимодействующая», так как он более правильно выражает подход 
проектировщиков к проблеме солнцезащиты для повышения ее эффективности. 
 
Пассивной обычно называют систему солнцезащиты здания, 
сориентированного для обеспечения необходимого уровня попадания прямой 
солнечной радиации и затененного тем или иным средством. 
 
В активной системе солнечная тепловая энергия используется для 
нагревания воды, для обогрева пространства или для других целей. Новая 
активная система разработана Национальным австралийским университетом. В 
ней солнечная тепловая энергия используется для превращения жидкости в 
газ. По мере надобности используется тепловая энергия, которая 
высвобождается при обратном переходе газа в жидкое состояние. 
 
Подробный обзор пассивно взаимодействующих систем приводится в статье 
«Энергия Тоуна Уилера». Ниже дается краткое описание некоторых пассивных 
систем. 
 
Система «Бидуолл». Ограждающая конструкция здания системы «Бидуолл» 
состоит из двух оконных стекол с полым пространством между ними, которое 
заполняют полистирольными гранулами. В солнечные дни гранулы убирают из 
полости, чтобы обеспечить доступ сролнечного тепла. В ночное время 
заполненная гранулами полость эффективно снижает теплопотери из здания. 
 
Система «Скайлид» представляет собой кровельный фонарь с расположенными 
под ним тремя центрально сбалансированными заслонками (жалюзи). 
Центральная заслонка оборудована с каждой стороны черной трубкой с 
фреоновой жидкостью, расположенной таким образом, что при прохождении 
прямой солнечной радиации через кровельный фонарь и попадании на лопасти 
фреон расширяется, переходит в другую трубку и выводит из равновеся 
лопасти, которые открываются и пропускают прямое солнечное тепло. Когда 
прямое солнечное излучение не попадает на лопасти, фреон охлаждается, 
лопасти выходят из равновесия и закрываются. Лопасти снабжены изоляцией, 
поэтому потери тепла из здания замедляются. 
 
Система «Стена Тромб-Мишель» (рис. 14), разработанная во Франции, 
состоит из массивной бетонной стены, окрашенной снаружи в черный цвет, и 
остекленного экрана, отстоящего от стены на расстоянии 50 мм, в 
результате чего образуется вертикальная полость. Бетонная стена 
изолирована с внутренней стороны, остальные элементы ограждающей 
конструкции также изолированы. «Стену Тромб-Мишель» ориентируют на 
экватор. Вентиляционные отверстия расположены в верхней части панели 
остекления и в верхней и нижней частях бетонной стены. 
 
Рис. 14 Стена «Тромб-Мишель» 
 
а - зима; б – лето; 1 –панель остекления; 2 – теплый воздух; 
 
3 – теплоизоляция; 4 – холодный воздух. 
 
Зимой вентиляционные отверстия в панели остекления закрыты, а в стене 
открыты. Нагретый в вертикальной полости под воздействием прямого 
солнечного излучения воздух поднимается вверх и на уровне потолка входит 
в помещение. В результате этого более холодный воздух выходит из комнаты 
в полость. Устанавливается цикличный процесс нагревания, при котором 
температура в помещении во второй половине дня постепенно повышается до 
максимума. 
 
Летом охлаждающая вентиляция осуществляется следующим образом. 
Вентиляционные отверстия в стене, обращенной в противоположную от 
экватора сторону, в нижней части бетонной стены и в верхней части панели 
остекления открыты, а отверстие в верхней части стены закрыто. Воздух в 
полости поднимается и через отверстие в панели остекления выходит 
наружу, в результате чего воздух из помещения втягивается в полость. 
Затем процесс повторяется 
 
«Марсельская стена». В этой системе также используется массивная стена, 
поглощающая солнечное тепло. Она также обращена к экватору. 
Использованные наружные жалюзи можно открыть, чтобы дать доступ прямому 
солнечному излучению, падающему на стену. В ночное время жалюзи 
закрывают, чтобы снизить скорость утечки тепла (тепло, поглощенное 
стеной, ночью повторно отражается на здание). Летом в течение дня жалюзи 
могут закрываться для защиты от притока солнечного тепла. Ночью в летнее 
время при открытых жалюзи поглощенное днем тепло через стену 
высвобождается наружу. Недостаток этой системы заключается в том, что 
жалюзи будут затенять часть стены, если их постоянно не регулировать по 
мере изменения положения солнца на небосводе. 
 
В системе «Скайтерм Хаус», спроектированной Гарольдом Хейем (США), для 
сбора лучистого солнечного тепла используют мешки для воды, 
расположенные на кровле здания. В зимнее время солнцезащитные экраны 
снижают скорость утечки тепла. Тепло, заключенное внутри наружного 
ограждения, обогревает здание. Летом происходит обратный процесс. Днем 
солнцезащитные экраны применяют для защиты здания и мешков от солнечной 
радиации. В ночное время солнцезащитные экраны убирают, и тепло, 
поглощенное мешками из здания в течение дня, посредством повторного 
излучения выходит наружу. 
 
Флигель школы Сент-Джорджа в Уолласи (Англия), построенный в 1961 году, 
спроектирован А.Е.Морганом для получения возможно большего количества 
солнечного тепла (рис.15). Здание находится в Чешире на 53? с.ш. и в 
зимнее время подвергается воздействию сильных ветров и пасмурной погоды. 
Здание имеет массивную конструкцию и изоляцию, что максимально сокращает 
теплопотери через стены, кровлю и перекрытия. Стена, обращенная к 
экватору, представляет собой двойную панель остекления с промежутком 
между стеклами 0,6 м. Длина остекленной стены 70 м, высота 8,2 м. Все 
остальные стены глухой массивной конструкции; даже кровля сооружена из 
бетона. Кровля и стены, за исключением южной, имеют изоляцию из 
пенополистирола. 
 
Рис. 15 Флигель школы Сент-Джорджа в Уолласи, Англия (53? с.ш.), схема 
 
1 – панель остекления; 2 – бетон; 3 – кирпич; 4 – теплоизоляция. 
 
«…Почти во всех условиях основным источником тепла является солнечная 
радиация. Средним приростом солнечного тепла за один день можно получить 
120 Вт/м2 (по сравнению со средним приращением тепла от людей, равным 21 
Вт/м2, и средним приращением от зимнего освещения, равным 38 Вт/м2 )» 
(«Архитекрурный проект», октябрь 1973г.) 
 
Несмотря на то, что использование такой системы эффективно, к ее 
недостаткам относится отсутствие вентиляции (что вызвало жалобы на 
духоту), отсутствие обзора из здания, перегрев в летнее время, высокая 
влажность, перенасыщенность воздуха запахами и шумом. Слишком многим 
было пожертвовано ради солнечного обогрева! 
 
Этот пример демонстрирует недостаток опыта использования солнечной 
радиации в искусственно созданной среде; эффективность лишь одной из 
функций здания обеспечивается за счет других, не менее важных. Чтобы 
решить здание как единую энергетическую систему, при проектировании 
необходимо использовать всесторонние прогнозирующие модели. 
 
Дом с естественной вентиляционной системой Альтенкирха. Интересный 
пример естественной вентиляции здания показан на рис.16. Принцип этой 
системы был предложен Альтенкирхом, а прототип построен в Израиле в 50-е 
годы. В отличие от «стены Тромб-Мишель» и флигеля школы Сент-Джорджа 
естественно вентилируемый дом Альтенкирха ориентирован относительно оси 
«север-юг», а работающие стены обращены на восток и запад. 
 
Рис. 16 Дом с естественной системой вентиляции Альтенкирха 
 
1 – регененрируемое сорбирующее вещество; 2 – испарительный охладитель; 
3 – холодный воздух; 4 – регулирующий клапан; 5- сорбирующее 
вещество осушает воздух. 
 
Восточные и западные пустотелые стены заполнены сорбирующим материалом, 
не препятствующим вертикальному потоку воздуха между наружной и 
внутренней оболочками стены. В верхней и нижней частях каждой стены 
находится регулирующий клапан, который можно отрегулировать для 
пропускания воздуха через помещение как с востока на запад, так и с 
запада на восток. В верхней части каждой стены расположены 
испарительные охладители. 
 
Утром солнечные лучи нагревают восточную стену и вызывают подъем воздуха 
внутри нее. При помощи клапанов поток воздуха направлен через помещениес 
запада на восток. Поднимающийся нагретый воздух в восточной стене 
вызывает движение воздуха с западной стороны дома через помещение. 
Сорбирующий материал, находящийся внутри западной стены, высушивает 
поступающий наружный воздух до того, как он проходит через испарительный 
охладитель. Охлажденный воздух опускается к полу помещения и затем 
вытягивается через нагретую восточную стену, в это время удаляется 
влага, поглощенная сорбирующим материалом в восточной стене за 
предыдущий день. Во второй половине дня регулирующие клапаны настраивают 
для пропускания потока воздуха через помещение с востока на запад.