СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА 5. Теплогазоснабжение и вентиляция

Баканова С.В., Ушкина О.А., Сорокин Д.С.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Солнечная черепица как альтернативная система отопления

Новые технологии производства современных строительных материалов позволили в солнечной черепице удачно объединить, с одной стороны, надежность, долговечность традиционного кровельного материала, с другой стороны, возможность собственного производства энергии солнечными батареями. Солнечная черепица - прочный кровельный материал, который обеспечивает надежную защиту конструкции, не хуже обычной.

Солнечная черепица вырабатывает электричество, которое может быть использовано либо в общей электросети, либо в автономной системе отопления.

 Постоянный электрический ток, вырабатываемый фотоэлектрическими элементами, передаётся системой в конвертер, где преобразуется в переменный ток для домашнего использования. Стоимость такой черепицы, достаточно высока, но, тем не менее, ниже традиционных солнечных батарей. Финансовые затраты на инновации, как правило, окупаются в течение первых 5 лет. Рассмотрим преимущества, недостатки нового материала для кровли.

Преимущества:

- Срок эксплуатации свыше 20 лет;

- Полностью сочетается с внешним дизайном дома;

- Внешний вид, как у обычной  кровельной черепицы;

- Нет необходимости иметь большие площади, по сравнению с установкой традиционных солнечных панелей;

- Несколько видов на выбор: по размеру, форме панелей, а также системы с тонкопленочным покрытием;

- Простота монтажа, установки и подключения;

- Стандартные узлы примыкания к обычной системе отопления;

- Способность выдерживать сильную ветровую нагрузку;

- Высокая энергоэффективность по сравнению с обычными панелями (некоторые солнечные черепицы могут производить около 13-17 ватт каждая).

Недостатки:

- Необходимость выбора типа системы отопления;

- Наличие хорошей  солнечной освещённости кровли и достаточной площади для выработки электроэнергии;

- Монтаж возможен только при новом строительстве;

С каждым годом все чаще можно увидеть на крышах или фасадах различных зданий разнообразные по величине и форме панели солнечных батарей. Но не прошло и двух десятилетий как украшенная солнечными батареями крыша уже не вызывает удивления у жителей далеко не южных стран.

Техногенные катастрофы на АЭС в Чернобыле и Фукусиме, прогнозируемое исчерпание запасов и беспокойство за будущее в связи с изменением климата привело к тому, что правительства и частные компании многих стран начали вкладывать значительные суммы в разработку альтернативных источников энергии. Также начали предоставлять ощутимые льготы тем, кто принял решение воспользоваться этими разработками. И результаты не заставили себя долго ждать. Сегодня солнечные батареи стали реальным конкурентом традиционным источникам электроэнергии. Используют их как для сооружения мощных электростанций, так и для обеспечения электричеством загородных домой или даже отдельных фонарей. Развитие производства солнечных батарей привело к появлению фотогальванической черепицы.

Фотогальваническая черепица появилась в результате объединения фотоэлектрических ячеек с элементами черепичной кровли. Такая черепица способна одновременно генерировать электрический ток подобно солнечной батарее и защищать здание аналогично классической черепице. При этом дизайн крыши здания не нарушается чужеродными элементами. Основным элементом любой солнечной батареи являются фотоэлементы, которые напрямую преобразуют кванты падающего солнечного излучения в свободные электроны электрического тока за счет фотоэффекта (кстати, именно за разработку теории этого явления А. Эйнштейн и был удостоен в 1921 году Нобелевской премии). Для изготовления фотоэлементов используются различные полупроводники, перспективность которых определяется стоимостью изготовления и эффективностью преобразования в электричество солнечной энергии.

Однако за последнее десятилетие достижения ученых и инженеров позволили как существенно удешевить технологию производства тонкопленочных панелей, так и увеличить эффективность преобразования их фотогальваническими ячейками солнечной энергии.

Проанализировав информацию по солнечной черепице, мы решили разрабатывать энегросберегающие установки в своей выпускной квалификационной работе для конкретного здания, применяя солнечную черепицу.