CC BY
1
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Д.Е. Путинцева, студент
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (Россия, г. Санкт-Петербург)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-12-3-175-178
Аннотация. В статье освещаются перспективы развития вентиляционных систем, работающих на солнечной энергии. Рассмотрено применение современных материалов и улучшенные теплоизоляционные технологии, которые позволяют повысить производительность данных решений. Рассматриваются возможности интеграции солнечных систем с концепцией «умного дома» и гибридными комплексами, объединяющими различные виды возобновляемой энергии. Анализируются экономические параметры и динамика рынка - удешевление компонентов и поддержку со стороны государства.
Ключевые слова: солнечная энергия, системы вентиляции, возобновляемые источники, энергоэффективность, инновационные материалы, гибридные технологии; умный дом.
Применение возобновляемых источников энергии в современных системах воздухообмена приобретает все большую значимость в условиях изменения климата, увеличения потребления ресурсов и стремления к сокращению углеродных выбросов. Разработки, основанные на использовании солнечной энергии, предоставляют экологически безопасные и энергоэффективные решения, позволяющие снизить расходы на эксплуатацию и минимизировать влияние на природу. Внедрение таких технологий в вентиляционные системы дает возможность не только уменьшить зависимость от традиционных энергетических источников, но и повысить их автономность и надежность.
На сегодняшний день разработано множество способов использования солнечной энергии в системах вентиляции. Среди них особое место занимают воздушные коллекторы и дымовые трубы, которые функционируют благодаря преобразованию солнечного излучения в полезную энергию. Каждый из этих видов имеет свои специфические конструктивные особенности и области применения. Воздушные коллекторы представляют собой устройства, которые превращают излучение в тепловую энергию для нагрева воздушных потоков. Тёплый воздух используется для вентиляции или отопления помещений. К основным преимуществам таких систем можно отнести простоту конструкции, низкие эксплуатационные расходы и широкую применимость - от частных домов до промышленных зданий.
Солнечные дымовые трубы действуют на основе принципа естественной тяги, возникающей при нагреве воздуха в вертикальной трубе излучением. Нагретый воздух поднимается вверх, создавая тягу, которая вытягивает застоявшийся воздух из помещения. Технология особенно эффективна в регионах с интенсивным солнечным излучением и высокой потребностью в естественной вентиляции.
Использование солнечной энергии в системах вентиляции открывает широкие экологические и экономические перспективы, поддерживая задачи устойчивого развития. Главным достоинством таких решений является снижение зависимости от традиционных энергоресурсов, помогая уменьшить выбросы углекислого газа. В условиях увеличения стоимости источников энергии внедрение механизмов, основанных на солнечной потенциале, позволяет сократить эксплуатационные издержки, делая их востребованными как среди частных пользователей, так и в промышленной сфере. Методы повышают энергетическую эффективность зданий, соответствуя международной сертификации LEED и BREEAM [4].
Финансовая выгода достигается благодаря минимальным затратам на эксплуатацию и уменьшению расходов на электроэнергию. Солнечные коллекторы или дымовые трубы, практически не требуют регулярного обслуживания и обладают длительным сроком службы, который нередко превышает 20 лет. В ряде государств действуют программы финан-
совой поддержки (субсидии и налоговые льготы), стимулирующие внедрение возобновляемых энергоресурсов, что делает такие технологии еще более привлекательными и доступными для различных категорий пользователей [5].
Тем не менее, массовое внедрение солнечных вентиляционных систем сопряжено с рядом препятствий. В местностях с низкой инсоляцией или продолжительным зимним периодом рациональность таких подходов снижается, требуя комбинирования с традиционными комплексами вентиляции или отопления. Первоначальные затраты на разработку и монтаж нередко превышают стоимость стандартных методов. Необходимость точного расчета угла наклона и оптимальной ориентации оборудования, увеличивают сложность проектирования и могут повысить итоговую стоимость.
Интеграция солнечных систем вентиляции в здания требует тщательной проработки архитектурных и инженерных решений. В новых строениях важно заранее выделить участки для установки солнечных панелей, коллекторов или дымовых труб, чтобы обеспечить их максимально эффективное расположение. Размещение относительно частей света имеет большое значение: наибольшая производительность достигается при установке оборудования на южной стороне с учетом широты региона. В случае существующих зданий процесс адаптации может сопровождаться потребностью укрепления конструкций для размещения элементов системы или изменения конфигурации коммуникаций.
При внедрении солнечных вентиляционных установок следует учитывать особенности используемых строительных материалов. Так, здания с качественной теплоизоляцией позволяют сохранять тепло, полученное от коллекторов, минимизируя теплопотери. Воздуховоды должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить равномерный поток воздуха во всех помещениях, что актуально для крупных объектов: образовательные учреждения, медицинские центры или административные здания [2].
Производительность солнечных вентиляционных систем во многом определяется архитектурным решением. Инженеры и проектировщики обязаны учитывать ориентацию
здания и наличие препятствий (соседние строения, растительность или особенности рельефа). В условиях плотной урбанизации монтаж может оказаться сложным, требуя альтернативных подходов, включая использование фасадных солнечных коллекторов или гибридных вентиляционных проектов.
Современные разработки в области технологий повышают гибкость и производительность солнечных установок. Интеграция с умными системами управления позволяет автоматически адаптировать работу вентиляции в зависимости от времени суток, погодных условий или уровня загрязнения воздуха. Совмещение солнечных инноваций с другими источниками возобновляемой энергии (ветро-генераторы или геотермальные) расширяет возможности создания полностью автономных комплексов [1].
Перспективы развития солнечных вентиляционных разработок напрямую связаны с внедрением передовых технологий и материалов, направленных на улучшение их эффективности и расширение возможностей. Использование наноструктурированных покрытий на поглощающих элементах солнечных коллекторов увеличивает их способность улавливать солнечную энергию, а усовершенствованные теплоизоляционные материалы уменьшают теплопотери, способствуя росту общей производительности.
Интеграция с проектом «умного дома» открывает дополнительные перспективы для их автоматизации и повышения функциональности. Благодаря применению Интернета вещей (IoT), вентиляционные системы могут взаимодействовать с датчиками, фиксирующими параметры микроклимата: температура, влажность и уровень загрязнения воздуха. На основе полученных параметров комплекс настраивает режимы работы, что наращивает энергоэффективность и создает комфортные условия в жилых или рабочих пространствах. Более того, пользователи получают доступ к управлению системой дистанционно через мобильные устройства [2].
Финансовая целесообразность использования солнечных вентиляционных установок остаётся важным аргументом в их пользу. Несмотря на то, что начальные инвестиции в проект могут быть выше по сравнению с традиционными методами, невысокие затраты на
эксплуатацию и продолжительный срок службы делают их выгодными в перспективе. Период окупаемости этих технологий зависит от затрат на монтаж, местные тарифы на электроэнергию и наличие государственных программ поддержки. По данным экспертов, в ряде регионов окупаемость достигается в течение 5-7 лет, что делает их экономически привлекательными для частных и для коммерческих объектов [4].
Рыночная динамика демонстрирует устойчивый рост интереса к солнечным вентиляционным решениям. Постепенное снижение стоимости компонентов ведет к их широкой доступности для разных категорий потребителей. Установка солнечных панелей обходится в среднем от 50 000 до 200 000 рублей, в зависимости от мощности, выбранного оборудования и региональных условий. Такое удешевление технологий расширяет варианты их
Усиление экологических требований и растущая осведомленность общества о необходимости перехода на альтернативные источники энергии увеличивает популярность подобных проектов. Прогнозы развития отрасли солнечной вентиляции подтверждают её дальнейший рост, чему способствует внедрение инноваций и благоприятная экономическая ситуация.
Таким образом, перспективы расширения эксплуатации солнечных вентиляционных комплексов напрямую связаны с активным применением современных материалов, интеграцией с умными системами управления и развитием гибридных подходов. Высокая экономическая рентабельность и положительные рыночные тенденции стимулируют их распространение, повышая энергоэффективности зданий и снижая негативное воздействие на окружающую среду.
использования.
Библиографический список
1. Би Жуйпу, Кун Цзюнь. Использование солнечной энергии для повышения энергоэффективности во временных зданиях на строительных площадках в дальневосточном регионе РФ // Инновации и инвестиции. - 2023. - №7.
2. Зайнутдинова Л.Х, Зайнутдинов Р.А., Лиманский С.А., Полонский Д.Г. Повышение энергоэффективности эксплуатируемых административно-торговых зданий путем использования сетевых солнечных электростанций // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. - 2023. -№2 (44).
3. Пермяков М.Б. Использование солнечной энергии для интенсификации твердения бетона / М.Б. Пермяков, Т.В. Краснова, С.О. Курочкина // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. - 2019. - Т. 10, № 2. - С. 711.
4. Селезнев П.П. «Зеленое» строительство коммерческой недвижимости // Инновации и инвестиции. - 2023. - №8.
5. Юдаев И.В. Солнечная электроэнергетика Юга России: имеющийся потенциал, эксплуатируемые объекты, перспективы развития / И.В. Юдаев, Ю. Даус // Альтернативная энергетика в регионах России: материалы молодежной научной конференции «АЭР-2018» (г. Астрахань, 5-7 декабря 2018 г.). - Астрахань: Сорокин Роман Васильевич, 2018. - С. 45-49.
- TexnuHecKue nayHU -
PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF SOLAR-POWERED VENTILATION SYSTEMS D.E. Putintseva, Student
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (Russia, Saint Petersburg)
Abstract. The article covers the prospects for the development of ventilation systems operating on solar energy. The use of modern materials and improved thermal insulation technologies that can increase the performance of these solutions is considered. The possibilities of integrating solar systems with the concept of a "smart home" and hybrid complexes that combine various types of renewable energy are considered. Economic parameters and market dynamics are analyzed - cheaper components and government support.
Keywords: solar energy, ventilation systems, renewable sources, energy efficiency, innovative materials, hybrid technologies, smart home.
