IMG02

6.17. Materiały na ściany akumulujące ciepło

Istnieje wiele koncepcji wykorzystania energii słonecznej do ogrzewania domów: ogniwa słoneczne, wymienniki ciepła z ciekłym medium oraz akumulatory ciepła. Najprostszym rozwiązaniem jest ściana akumulująca ciepło. Jest to gruba ściana, której zewnętrzna powierzchnia nagrzewana jest bezpośrednio promieniami słonecznymi w ciągu dnia i z której ciepło jest odbierane w ciągu nocy przez nawiew powietrza na jej powierzchnię wewnętrzną (rys. 6.32). Istotne w tym rozwiązaniu jest to, że stała czasowa przepływu ciepła przez ścianę wynosi ok. 12 godzin. Ściana nagrzewa zatem swoją wewnętrzną powierzchnię przez ok. 12 godzin, po tym, jak słońce nagrzeje jej zewnętrzną powierzchnię. Przyjmijmy, że ściana nie powinna być grubsza niż 1/2 m. Jaki materiał zapewnia maksymalizowanie ciepła zakumulowanego w ścianie?

rysunek 6.32. Ściana akumulująca ciepło. Słońce nagrzewa jej powierzchnię zewnętrzną w ciągu dnia. Ciepło jest odbierane przez wnętrze domu w ciągu nocy. Czas przenikania ciepła przez ścianę powinien wynosić ok. 12 godzin

Model

Funkcją celu jest pojemność cieplna Q na jednostkę powierzchni ściany nagrzewanej w przedziale temperatury *47"

Q = wp c_pAT    (6.51)

gdzie w jest grubością ściany, a pc_p objętościowym ciepłem właściwym (gęstość p pomnożona przez ciepło właściwe c~).