Приблизительный расчет солнечного коллектора


расчет солнечного коллектораПри использовании солнечных коллекторов (СК) в системе горячего водоснабжения необходимо правильно определить их количество или площадь: от этого зависит производительность. Расчет солнечного коллектора любого типа базируется на потребностях, которые известны заранее. В основном поставщики, предлагающие подобное оборудование, готовы не только установить, но и рассчитать необходимое количество СК, а также дать некоторые консультации. Конечно, можно полностью довериться фирме-установщику, а можно еще до обращения прикинуть самому, сколько же понадобиться коллекторов для обеспечения себя горячей водой исходя из своих условий.



Расчет плоского солнечного коллектора

Практика показывает, что на квадратный метр поверхности, установленной перпендикулярно ярким солнечным лучам, приходится в среднем 900 Вт тепловой энергии (при безоблачном небе). Расчет СК будем производить на основе модели площадью 1 м². Лицевая сторона – матовая, черная (обладает близким к 100% поглощением тепловой энергии). Тыльная сторона утеплена 10 см слоем пенополистирола.
Требуется рассчитать теплопотери, которые происходят на обратной, теневой стороне. Коэффициент теплоизоляции пенополистирола – 0,05 Вт/м × град. Зная толщину и предположив, что разница температур на противоположных сторонах материала – в пределах 50 градусов, высчитаем теплопотери:

0,05/0,1 × 50 = 25 Вт.

Такие же приблизительно потери ожидаются со стороны торцов и труб, то есть суммарное количество составит 50 Вт.
Безоблачным небо бывает редко, кроме того следует учитывать влияние налета грязи на коллекторе. Поэтому снизим количество тепловой энергии, приходящейся на 1 м², до 800 Вт. Вода, используемая в качестве теплоносителя в плоских СК, обладает теплоемкостью, равной 4200 Дж/кг × град или 1,16 Вт/ кг × град. Это означает, что для того, чтобы повысить температуру одного литра воды на один градус, потребуется затратить 1,16 Вт энергии.
Учитывая эти расчеты, получаем следующую величину для нашей модели солнечного коллектора 1 м² площади:



800/1,16 = 689,65.

Округляем для удобства до 700 /кг × град. Это выражение обозначает количество воды, которое можно нагреть в коллекторе (модель площадью 1 м²) в течение часа. При этом не учитываются потери тепла с лицевой стороны, которые будут возрастать по мере разогрева. Эти потери будут ограничивать разогрев теплоносителя в солнечном коллекторе в пределах 70-90 градусов. В связи с этим, величина 700 может быть применена к низким температурам (от10 до 60 градусов).
Расчет солнечного коллектора показывает, что система площадью 1 м² способна нагреть 10 литров воды на 70 градусов, что вполне достаточно для обеспечения дома горячей водой. Можно уменьшить время нагревания воды за счет уменьшения объема солнечного коллектора при сохранении его площади. Если же количество проживающих в доме требует большего объема воды – следует применить несколько коллекторов такой площади, которые соединяют в одну систему.
Для того, чтобы солнечный свет воздействовал на радиатор максимально эффективно, коллектор необходимо ориентировать под углом к линии горизонта, равным широте местности. Об этом уже говорилось в статье Как рассчитать мощность солнечных батарей, действует тот же самый принцип.
В среднем, для обеспечения жизнедеятельности одного человека необходимо 50 л горячей воды. Учитывая, что вода до подогрева имеет температуру около 10 °С, разница температур составляет 70 – 10 = 60 °С. Количество тепла для подогрева воды необходимо следующее:

W=Q × V × Tp = 1,16 × 50× 60 = 3,48 кВт энергии.

Разделив W на количество солнечной энергии, приходящейся на 1 м² поверхности в данной местности (данные гидрометцентров), получим площадь коллектора.
Расчет солнечного коллектора для отопления производится аналогично. Но объем воды (теплоносителя) необходим больший, что зависит от объема обогреваемого помещения. Можно сделать вывод, что улучшения эффективности водонагревательной системы такого типа возможно достичь методом уменьшения объема и одновременном увеличении площади.

Расчет вакуумного солнечного коллектора

Проектирование системы должно проводиться с учетом:

  • особенностей климата в данной местности;
  • объема отапливаемого помещения и этажности здания;
  • количества проживающих (работающих) людей;
  • типа установленных отопительных приборов;
  • коэффициента теплопроводности стен (определяется исходя из толщины и материала);
  • места размещения теплообменника и т.п.

Проектные работы выполняются в два этапа. Первый предполагает расчет солнечного коллектора для отопления, а именно определение их количества, необходимого для отопления. Второй этап – привязка полученных результатов к существующей системе отопления.
Подробнее о первом этапе: определяем количество энергии, которое вырабатывается коллектором за день. Для этого следует использовать данные о среднемесячном уровне солнечного излучения (сведения из гидрометцентра) в данной местности. Умножив это значение на площадь коллектора и его КПД (примем равным 0,8), получим:

Ек= Ес.× Sр.× 0,8 (кВт/день)

Затем определяем количество расходуемой воды (Vдн, л.), которая нагреется коллектором в течение дня. Это зависит от параметров отопительной системы.
Известно, что для повышения температуры 1л воды на 1 градус требуется затратить 1,16 Вт мощности. Разделив числовое значение количества вырабатываемой энергии за день на теплоемкость воды, получим температуру, до которой солнечный коллектор данной модели может нагреть теплоноситель.

Тк= Ек./ (Vдн.× с), °С

Если расчеты показывают, что полученная температура является недостаточно высокой, для ее увеличения необходимо изменить площадь СК: установить дополнительные вакуумные трубки или панели.

Это интересно:

Расчет ветрогенератора, что нужно учитывать?
Солнечный коллектор как альтернативное отопление дома
Солнечный коллектор своими руками

Источники: http://dom.delaysam.ru/voda/voda2.html; www.windsolardiy.com



Обсуждение: есть 1 комментарий
  1. Александр пишет:

    Появился магазин от портала энергетикус в котором изобретатели продают на прямую свои творения . Так что думаю скоро можно совсем перестать платить за электричество.


Поделитесь своим мнением
Для оформления сообщений Вы можете использовать следующие тэги:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>


АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
это источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов
ИДЕЯ
Этот сайт был создан с той целью, чтобы следить за развитием альтернативной энергии. Этот сайт для тех, кто смотрит в будущее. Для тех, кто, не смотря на все сложности, верит в успех новой экологически чистой и неисчерпаемой энергии.
СОТРУДНИЧЕСТВО
Тем, кто также увлекается альтернативной энергетикой, желает поделиться опытом или задать вопрос, предлагаем писать на электронный адрес: info1@energya.by

© 2017 Альтернативные источники энергии Sitemap.xml