Расчет солнечного коллектора
Солнечный коллектор — энергия Солнца в доме!
ООО Производственная компания «АНДИ Групп» телефон / факс +7(495)748-11-78
-
Расчет солнечной системы ГВС для коттеджей
Как и при подборе любого другого оборудования для системы теплоснабжения, при проектировании солнечной системы, прежде всего, определяют цель расчета. Поскольку солнечная система почти всегда является частью бивалентной установки, целью по существу, является определение доли нагрузки системы теплоснабжения, покрываемое за счет солнечной энергии. Часть системы теплоснабжения, подключается к традиционному источнику энергии, рассчитывается независимо от солнечной системы. Тем не менее, взаимодействие между различными источниками теплоты имеет важные значение для достижение максимальной эффективности системы в целом, и следовательно, для эффективности энергосбережения.
Целью расчета солнечной системы ГВС в коттеджах является покрытие годовой нагрузки на ГВС за счет солнечной энергии на 60%, при этом летом достигается практически полное расчетное покрытие нагрузки на ГВС .
С технической и экономической точки зрения более высокая доля покрытия нагрузки на ГВС в коттеджах доме нецелесообразна.
Для этого емкостный водонагреватель солнечной системы должен содержать количество воды, равное ожидаемому дневному потреблению на ГВС. Размеры коллектора солнечной энергии определяются из расчета, чтобы весь объем емкостного водонагревателя за солнечный день (около 5 полных солнечных часов) нагревался до 60°С. Это позволяет обеспечить нагрузку на ГВС в следующий день с более слабой инсоляцией. С этой точки зрения определяют соотношение между объемом водонагревателя и площадью коллектора.
В коттеджах среднесуточный расход воды на ГВС на человека выше, чем много-квартирном доме. Для расчета можно принимать значение расхода 30л на человека при температуре 60°С.
В качестве основного соотношения для выбора бивалентного водонагревателя можно принимать – на 100л объема водонагревателя — 1,5 м 2 или 1,0 м 2 вакуумированного трубчатого коллектора. Условие: поверхность крыши может иметь отклонение от кожного направления не более 45°С, а угол наклона крыши находится в пределах от 25° до 55° . Иначе потери производительности компенсируются небольшим увеличении площади коллектора.
Если к системе ГВС подключена посудомоечная машина, то расход воды увеличивается на 10л за один посудомоечный цикл.
Если стиральная машина подключена к системе ГВС, то расход увеличивается в среднем на 20л за одну стирку.
Пример. ГВС + Отопление
В таблице приведено ориентировочное количество труб вакуумного коллектора, которое необходимо для обеспечения ГВС различного количества человек.
Расчет окупаемости солнечного отопления
Солнечное отопление с использованием солнечных коллекторов уже становится обычным в Приморском крае. Тем не менее выгоды солнечных коллекторов пока далеко не очевидны для большинства потребителей. Абсолютное большинство новых зданий в Приморье не используют солнечное отопление. Рационально ли оно вообще в нашем климате? Как следует из наших расчетов и опыта, солнечное отопление экономически выгодно, а средний срок окупаемости обычно составляет 6-8 лет.
Солнечное отопление обладает рядом преимуществ:
- В полтора-два раза сокращает расходы на отопление. Чем выше ваши расходы, тем больше можно сэкономить, установив солнечные коллекторы.
- Позволяет без дополнительных затрат продлевать отопительный сезон — использовать отопление в начале осени, конце весны и даже в холодную погоду летом.
- Значительно сокращает трудозатраты на поддержку системы отопления — особенно в случае твердотопливных систем с использованием угля, дров и т. п.
- Попутно обеспечивает практически бесплатную в содержании систему горячего водоснабжения с возможностью использования больших объемов горячей воды (особенно летом) для нагрева воды в бассейне, бане и т.п.
- Уменьшает количество шума и вредных выбросов на вашем участке от использования традиционных твердо и жидкотопливных систем.
- Обеспечивает минимум энергии в декабре и январе — не более 30-50% тепла, остальную энергию для отопления требуется брать от традиционных источников.
- Эффективность повышается с улучшением теплоизоляции здания
- Эффективность выше с установкой системы «теплых полов»
- В пасмурную погоду солнечные коллекторы работают, но дают в два-три раза меньше тепла, поэтому в такие дни доля тепла от традиционных источников энергии возрастает.
- Сначала введите в первой графе отапливаемую площадь вашего дома.
- Затем оцените качество теплоизоляции здания и способ отопления, выбрав соответствующие значения.
- Укажите число членов семьи и расход горячей воды — это поможет оценить выгоды от горячего водоснабжения солнечных коллекторов.
- Введите цены на ваш обычный источник энергии для отопления — электроэнергию, дизельное топливо или уголь.
- Введите значение обычного заработка члена семьи, который в вашем хозяйстве занимается отоплением. Это помогает оценить трудозатраты за отопительный сезон и играет особенно большую роль для твердотопливных систем, где требуется привозить и разгружать уголь, забрасывать в топку, выбрасывать золу и т. п.
- Цена системы солнечных коллекторов будет определена автоматически, исходя из заданных вами параметров здания. Эта цена является приблизительной — реальные затраты на установку и параметры оборудования солнечного отопления могут отличаться и рассчитываются специалистами индивидуально в каждом случае.
- В графе «Расходы на установку» можно ввести стоимость оборудования и установки традиционной системы отопления — существующей или планируемой. Если система уже установлена, то можно ввести «0».
- Обратите внимание на количество расходов за отопительный сезон и сравните с вашими обычными расходами. Если они различаются, то попробуйте изменить параметры.
- Определить количество постоянных потребителей.
- Задать примерный объем расходуемой воды.
- На основании этих данных определить рекомендуемый объем бойлера.
- Задать оптимальную степень замещения суточных потребностей в тепле на энергию солнца.
- Выбрать грубо («Север» — «Юг») вашего месторасположения.
- Определить предполагаемую ориентацию гелиевых коллекторов.
- Задать угол наклона коллекторов по отношению к горизонту.
- 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.
Есть у солнечного отопления и ряд особенностей эксплуатации:
Как правило коэффициэнт полезного действия вакуумных солнечных коллекторов выше для систем отопления, чем плоских за счет меньших теплопотерь в зимнее время. В то же время производство вакуумных коллекторов более технологично. При уже довольно большом разнообразии такой продукции в Приморье или частном ввозе из Китая обычны случаи, когда солнечные коллекторы служат в соответствии с заявленными характеристиками не более одного-двух сезонов, потом ухудшается изоляция соединений, изделия становятся более хрупкими и т.д. Только качественные коллекторы могут служить долго — 15-25 лет. Это следует учесть при выборе системы отопления. Мы работаем только с проверенными поставщиками с высокими стандартами качества и даем трехлетнюю гарантию на устанавливаемые системы.
Как произвести расчет окупаемости солнечного отопления
Используя таблицу ниже, можно рассчитать насколько сократятся ваши расходы на отопление при использовании солнечных коллекторов, за какое время эта система может окупиться и какую выгоду можно получить за различные сроки эксплуатации. Данная модель разработана для Приморского края, но может также использоваться для оценки использования солнечного отопления в Хабаровском крае, Амурской области, Сахалина, Камчатки и южной части Сибири. В этом случае солнечные коллекторы будут иметь меньший эффект в декабре-январе в более высоких широтах, но общие выгоды будут не меньшими, учитывая более длительный отопительный сезон.
В первой таблице введите параметры вашего дома, системы отопления и цены на энергоносители. Все поля, что помечены зеленым можно изменять и моделировать существующий или планируемый дом.
В графе «Расходы на отопление за сезон» системы отопления на угле принимают в расчет денежное выражение затрат труда. Если вы не хотите их принимать в расчет, то можете уменьшить значение заработка члена семьи, занятого отоплением. Трудозатраты в меньшей степени учитываются для жидкотопливных систем и не учитываются для систем электрокотлов. Регулировка работы солнечных коллекторов осуществляется автоматически и не требует постоянного внимания.
В графе «Срок эксплуатации» по умолчанию стоит 20 лет — это обычный срок работы систем солнечного отопления с солнечными коллекторами. В зависимости от условий эксплуатации солнечные коллекторы могут служить и дольше этого срока. Вы можете изменять срок эксплуатации и в графе ниже будет отражаться разница между затратами на установку и содержание и выгодой от использования солнечных коллекторов для отопления. Таким образом вы увидите насколько сократятся расходы на отопление и за какой срок эта разница позволит окупить затраты на установку солнечных коллекторов.
Итоговые результаты являются приблизительными, но дают хорошее представление о том сколько может стоить система солнечного отопления и за какое время она может окупить себя. Обратите внимание, что расходы за отопительный сезон можно значительно сократить, используя солнечные коллекторы, систему «теплых полов» и улучшая теплоизоляцию здания. Также расходы на отопление можно уменьшить, если заранее проектировать здание для использования солнечного отопления и применяя технологии экодома.
Расчет солнечного коллектора
Установка вакуумного солнечного коллектора – выгодная инвестиция в будущее своей семьи. Круглогодичный доступ к горячей воде, бесплатная энергия для отопления дома, независимость от работы коммунальных служб и отсутствие перебоев в горячем водоснабжении – преимущества, которые особенно ощутимы в холодное время года.
Факторы влияния на работу вакуумного коллектора
Для того чтобы вакуумные коллектора эффективно функционировали и приносили пользу по назначению, необходимо точно рассчитать и подобрать всю комплектацию оборудования для решения той или иной задачи. Недостаточная производительность коллекторов приведет к нехватке тепловой энергии для отопления дома, бани, теплицы и других сооружений, подогрева воды для ежедневного использования или для наполнения бассейна. Установка коллекторов избыточной мощности не только не рациональна с точки зрения лишних финансовых затрат , но и может вызвать дополнительную нагрузку на систему в летний период, когда потребности в энергии снижаются, а активность солнца возрастает. Необходим некий оптимальный вариант и, поэтому, расчет и подбор комплекта оборудования на основе солнечных коллекторов следует доверить специалистам, так как на дальнейшую эффективность работы такой системы влияет немало факторов.
При подборе гелиоустановки важно учитывать следующие данные:
1) Уровень инсоляции (солнечного излучения) в той географической точке и те месяцы, в которые рассчитывается эксплуатация оборудования;
2) КПД коллектора (зависит от типа установки; для вакуумных солнечных коллекторов коэффициент, в среднем, колеблется в пределах 67-80%. Для большей достоверности рекомендуется ориентироваться на минимальный результат);
3) Угол наклона коллектора (от данного показателя зависит количество солнечной энергии, которую поверхность коллектора будет поглощать в течение светового дня. Необходимый угол наклона, под которым будет установлен коллектор, индивидуален и зависит от региона, географических и климатических особенностей местности);
4) Эффективная площадь поглощения коллектора.
Кроме того, важно учитывать и площадь отапливаемого помещения, хорошо ли оно утеплено или нет, потребляемый объем горячей воды, тип отопительной системы (радиаторы или теплые полы), тип самого коллектора, характер теплоносителя в системе и дополнительные условия, которые влияют на эффективную работу вакуумной гелиоустановки.
Характеристики вакуумных трубок – исходная точка расчета ее мощности
При расчете эффективности применения солнечных коллекторов для целей отопления и ГВС необходимо учитывать характеристики вакуумных трубок. Стандартная вакуумная трубка имеет 1800 мм в длину, внешний диаметр – 58 мм, внутренний – 47 мм. Конструкция двух стеночная. Цилиндры имеют различную толщину: внешний более прочный – 1,8±0,15мм, внутренний – 1,6±0,15мм. Пространство между стенками заполнено вакуумом (менее 5х10-3 Па) и создает преграду для потерь тепла (принцип работы колбы термоса).
В качестве материала для изготовления применяют боросиликатное стекло. Селективное покрытие на наружной поверхности внутреннего цилиндра – напыление композита из нержавеющей стали, алюминия и меди – способствует улучшенному поглощению солнечного излучения.
Цилиндрическая форма стеклянной трубки при соблюдении основных требований установки обеспечивает более 91% поглощения всей поступившей на поверхность энергии. Теплопотери при этом не превышают 8% (при температуре носителя около 80°C). Коэффициент таких потерь для вакуумной солнечной установки не более 0,6Вт/м 2 .
Определяем площадь эффективного поглощения
Расчет площади эффективного поглощения солнечного коллектора сделаем на примере популярной модели солнечного коллектора модели SCH-30, имеющей в своем составе 30 вакуумных трубок стандартного типоразмера. Определив эффективную площадь поглощения одной трубки и умножив ее на 30 получим общую эффективную площадь поглощения коллектора. Площадь поглощения одной трубки – фактически площадь «тени» , создаваемой трубкой при ее освещении солнцем. Это проекция трубки на плоскость , проходящую через ее диаметр. Поскольку диаметр трубки 58 мм или 0,058 м, а длина трубки участвующая в приеме солнца порядка 1600 мм или 1,6 м (общая длина трубки 1800 мм, но верхняя и нижняя ее часть закрыты элементами конструкции и в работе участия не принимают), тогда площадь «тени» составит 0,058 м * 1,6 м = 0,092 м 2 . А общая эффективная площадь поглощения коллектора 0,092 м 2 * 30 шт. = 2,77 м 2 . Аналогичным образом можно получить, что у коллектора модели SCH-18 (18 вакуумных трубок) эффективная площадь поглощения составит 1,66 м 2 , у модели SCH-20 (20 вакуумных трубок) – 1,86 м 2 , а у модели SCH-24 (24 вакуумных трубки) – 2,21 м 2 .
Расчет вырабатываемой энергии солнечным коллектором
Годовая вырабатываемая солнечным коллектором энергия определяется географической точкой установки коллектора и статистическими данными по годовой солнечной инсоляции в этом регионе. Так, для Москвы и Московской области показатель солнечной инсоляции за год составляет 1173,7кВт*час/м 2 . Используя полученное значение эффективной площади поглощения коллектора мы можем рассчитать вырабатываемую им за год энергию. Так коллектор модели SCH-30 выработает 2,77 м 2 * 1173,7 кВт*ч/м 2 = 3251,15 кВт*ч, но с учетом кпд=80 % только примерно 2600,0 кВт*ч.
По такому же методу легко произвести расчет производимой вакуумным солнечным коллектором энергии с любым другим количеством трубок. Например, вакуумный коллектор модели SCH-20 (20 вакуумных трубок) выработает за год 1173,7 кВт*ч/м 2 * 1,86 м 2 * 0,8 =1746,0 кВт*ч.
Беря статистические данные по солнечной инсоляции за месяц можно подсчитать количество вырабатываемой энергии за месяц.
Тем ни менее хочется сказать, что подбор оборудования – процесс сугубо индивидуальный для каждого клиента. Самостоятельный просчет мощности дает лишь весьма приблизительные значения, а риск не учесть один, казалось бы, незначительный фактор, может заметно снизить КПД системы. Доверяя расчет солнечного коллектора профессионалам, легко стать обладателем максимально эффективного оборудования. Но в любом случае все расчеты носят условный характер. Погодный условия на планете меняются, солнечная активность тоже. Данные по солнечной инсоляции носят очень усредненный показатель и год от года могут сильно меняться.
Для заказа обратного звонка или связи со специалистом воспользуйтесь формой ниже или звоните по телефону
+7 (495) 640-70-49, +7 (985) 923-35-37
Бесплатно произведем расчеты и ответим на все Ваши вопросы.
Расчет солнечного коллектора для ГВС
Солнечная энергетика – это не только свет, преобразованный в электричество. Это еще и горячая вода, и тепло в доме. Чтобы преобразовать энергию солнечного излучения в тепло, нужны специальные установки – солнечные коллекторы. В период с апреля по октябрь эти установки снабжают дома горячей водой, а в осенне-зимний период совместно с традиционными источниками энергии отапливают помещения.
Владельцам коттеджей, загородных домов использование солнечных коллекторов дает существенную экономию средств, так как горячая вода поступает в дом практически бесплатно. Но для того, чтобы эти установки работали в самом оптимальном режиме, перед тем, как выбрать тип установки, ее месторасположение, необходимо выполнить хотя бы приблизительный, прикидочный расчет солнечного коллектора для ГВС (горячего водоснабжения).
Пример расчета для плоского гелиевого конвертера
Для начала нужно установить, какое количество солнечной энергии попадает на поверхность, установленную перпендикулярно лучам солнца. Известно, что на один квадратный метр поверхности, находящейся за пределами атмосферы, попадает 1367 ватт энергии Солнца.
Проходя через атмосферу, солнечное излучение теряет в мощности от трехсот до пятисот ватт. Поэтому на поверхность Земли в ясную безоблачную погоду в средних широтах на один квадратный метр попадает от 800 до 1000 ватт мощности. Для расчетов принимается среднее значение – 900 ватт. Для упрощения расчетов в качестве модели используется условный солнечный конвертер площадью в один квадратный метр.
Схема тепловых потерь плоского солнечного коллектора
Модель коллектора, принятая для расчетов, представляет собой установку, рабочая поверхность которой защищена специальным закаленным противоударным стеклом с антибликовым покрытием. Абсорбер покрыт жаропрочной селективной черной краской. Тем самым обеспечивается практически 100% поглощение тепловой энергии. Тыльная сторона коллектора представляет собой слой теплоизоляции толщиной в десять сантиметров. Теплоизоляция чаще всего выполняется на основе минеральной ваты. Чтобы рассчитать потери тепла, неизбежно возникающие на теневой стороне, необходимо знать коэффициент теплопроводности минеральной ваты. Для легкой минеральной ваты этот коэффициент составляет 0.045.
Для расчета предполагается, что разница температур на лицевой и тыльной сторонах теплоизоляции составляет до 50°. Следовательно, при толщине теплоизоляции десять сантиметров потери тепла составят:
Примерно такие же потери тепла возможны с торцевых поверхностей коллектора и от труб. Таким образом, суммарные потери тепла составят 45 ватт. Для расчета необходимо внести корректировочные поправки на возможную облачность, загрязнение стекла коллектора, налипание посторонних предметов (например, листьев с деревьев). Поэтому в расчете следует принять нижнюю границу значения мощности солнечной энергии, приходящейся на один квадратный метр — 800 ватт на один квадратный метр. В качестве теплоносителя в плоских солнечных конвертерах используется вода. Чтобы нагреть один литр воды на один градус, необходимо затратить энергию в 4200 джоулей, что соответствует мощности в 1.16 ватта.
Зная эти величины, можно рассчитать то количество воды, которое будет нагрето в течение одного часа в условном солнечном коллекторе с рабочей площадью в один квадратный метр:
То есть за один час гелиевый коллектор площадью в один квадратный метр сможет нагреть на один градус почти 700 литров воды. Из этого расчета следует, что если необходимо нагревать воду на два, три, десять градусов, то расходуемую мощность необходимо соответственно увеличивать.
800 : (1.16 × 10) = 68.96
Следовательно, чтобы в течение часа нагреть воду на десять градусов, через условный солнечный коллектор нужно пропустить не более 69 литров воды (вес одного литра воды равен одному килограмму). Согласно санитарным правилам и нормам (СанПиН), принятым в 2009 году, температура горячей воды, подаваемой в дома, должна находиться в пределах от +60°С до +75°С.
Как показывает практика, для поддержания комфортных условий среды обитания на одного человека требуется в среднем примерно 50 литров горячей воды в день. Для расчета количества энергии принимаем это значение и верхнее значение температуры — +75°С. Поскольку холодная вода, поступающая в коллектор, имеет начальную температуру порядка +10°С, мы получаем ту разницу температур, на которую необходимо нагреть воду:
Коллектор следует расположить таким образом, чтобы угол наклона его примерно соответствовал географической широте местности, а ориентация была бы на юг. Возможны небольшие отклонения на юго-восток или юго-запад.
Для определения количества тепла, необходимого для нагрева 50 литров воды на 65°, применима формула:
W = Q × V × Tp = 1,16 × 50 ×65 = 3770 (ватт энергии)
Теперь остается вычислить площадь гелиевого коллектора. По таблицам метеорологов для данной конкретной местности следует уточнить то количество энергии Солнца, которое получает здесь один квадратный метр поверхности. Для нашего расчета это значение принято 800 ватт. Разделив вычисленное значение W количества энергии на 800 ватт, мы получим искомую площадь коллектора:
3770 : 800 = 4.71 (квадратных метров)
Это значение соответствует значению площади гелиевого коллектора, который обслуживает одного человека. Для нагрева воды для двух, трех или более человек эту площадь следует увеличить в соответствующее число раз. При стандартных размерах рабочей площади в 2.0 м² — 2.2 м² для нагрева воды на семью из трех человек необходимо установить шесть плоских солнечных коллекторов.
Аналогичным образом производится расчет площади и количества гелиевых коллекторов для организации отопления. Единственное, на что нужно будет сделать поправку, так это на объем теплоносителя, так как в данном случае его потребуется больший объем.
Графический метод расчета системы горячего водоснабжения
Поскольку для определения количества оборудования, которое необходимо приобрести для организации солнечного нагрева воды и подачи ее в дом, особая точность не требуется, многие изготовители и поставщики систем горячего водоснабжения разработали собственные методики расчета, воплотив их в простейшие графики.
По таким графикам любой потенциальный покупатель может самостоятельно определить свои потребности в тех или других компонентах системы нагрева воды. Ниже приведен один из таких графиков. Чтобы определиться с составом оборудования, необходимо выполнить несколько последовательных шагов.
Графическое определение состава оборудования для горячего водоснабжения
Выполнив эти действия, вы получите примерный состав оборудования, которое необходимо для удовлетворения ваших потребностей в горячей воде, а именно объем бойлера, количество коллекторов. А уж за вами остается решение, как именно использовать это оборудование – в качестве основной или вспомогательной системы горячего водоснабжения.
Зная состав системы ГВС, можно легко рассчитать стоимость всех компонентов, а также приблизительно рассчитать сроки окупаемости этого оборудования.
Приблизительный расчет солнечного коллектора
При 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:
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:
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.
Если расчеты показывают, что полученная температура является недостаточно высокой, для ее увеличения необходимо изменить площадь СК: установить дополнительные вакуумные трубки или панели.