Расчет коллекоров. Солнечные панели для нагрева воды.
Дата добавления: 11.05.2016
На сегодняшний день в Украине солнечные коллекторы преимущественно используются для нагрева воды. Реже для подогрева бессейнов или еще меньше для поддержки отопления (далеко не во всех существующих системах это возможно). Сейчас же для нашего примерного рассчета зададимся исходными данными для случая, когда необходимо приготовить горячую воду для собственного потребления.
Исходные данные:
Количество проживающих в доме (n) | 4 человека |
Суточная потребность в воде (V1) | 50 л/чел/сутки |
Желаемая температура горячей воды (tг) | 55 °С |
Температура холодной воды с водопровода (tх) | 10 °С |
Место нахождения дома | г. Киев |
Ориентация крыши | Юг, с азимутом 0°, угол наклона 35° |
Рассмотрим методику подбора и расчета гелиосистемы для ГВС:
1. Для начала, необходимо определится с необходимым количеством горячей воды:
V = V1 × n
V = 50л/сутки × 4 = 200 л/cутки (0,2 м3/cутки).
2. Исходя из расхода 200 л/сутки подберем бойлер косвенного нагрева подходящего объема. Как мы знаем вода нагревается солнцем на протяжении всего дня, поэтому чтобы перестраховаться в случае длительного пасмурного периода или большого разбора воды объем бойлера выбирается с запасом от 20 до 80%:
Vб — от 1,2V до 1,8V
В нашем случае объем бойлера:
Vб — от 240 до 360 л.
Выбираем с полученного диапазона бойлер объемом 300 л (0,3 м3). Руководствуемся наличием моделей и доступными ресурсами. В данном случае бойлер объемом 300 л — один из самых часто-используемых вариантов.
Температуру в бойлере лучше выбрать выше температуры потребляемой воды. Во-первых, это даст возможность аккумулировать больше тепла и полностью использовать потенциал гелиосистемы, а во вторых температура выше 60°С предотвращает образованию вредных для здоровья бактерий – легионеллы.
Настраиваем бойлер на температуру tб = 60 °С.
3. Рассчитываем необходимое количество тепла, которое нужно затратить для нагрева воды в бойлере:
Q = G ×Сp × (tб – tх)
Q – необходимое количество тепла для нагрева бойлера, кВт*ч
G – Расход горячей воды. Принимается равным объему бойлера Vб = 0,3 м3/cутки
Сp – удельная теплоемкость воды, Ср = 1,161 кВт/кг×°С
Q = 0,3 × 1,161 × (60 – 10) = 17,4 кВт×ч/сутки.
4. Теперь выбираем солнечный коллектор и просчитываем его площадь, для обеспечения необходимого количества тепла.
Просчитаем необходимое количество коллекторов Buderus SKN 4.0 (характеристики коллектора берем из паспорта):
- Площадь абсорбера одного коллектора F1 = 2,18 м2
- Оптический КПД коллектора η = 0,77
Средний месячный уровень солнечной радиации (солнечная постоянная) в городах Украины (кВч/m2/день)
Средний показатель за последние 22 года (По данным NASA)
Регионы / Месяцы | янв | фев | март | апр | май | июнь | июль | авг | сент | окт | ноя | дек | Средний |
Симферополь | 1,27 | 2,06 | 3,05 | 4,30 | 5,44 | 5,84 | 6,20 | 5,34 | 4,07 | 2,67 | 1,55 | 1,07 | 3,58 |
Винница | 1,07 | 1,89 | 2,94 | 3,92 | 5,19 | 5,3 | 5,16 | 4,68 | 3,21 | 1,97 | 1,10 | 0,9 | 3,11 |
Луцк | 1,02 | 1,77 | 2,83 | 3,91 | 5,05 | 5,08 | 4,94 | 4,55 | 3,01 | 1,83 | 1,05 | 0,79 | 2,99 |
Днепропетровск | 1,21 | 1,99 | 2,98 | 4,05 | 5,55 | 5,57 | 5,70 | 5,08 | 3,66 | 2,27 | 1,20 | 0,96 | 3,36 |
Донецк | 1,21 | 1,99 | 2,94 | 4,04 | 5,48 | 5,55 | 5,66 | 5,09 | 3,67 | 2,24 | 1,23 | 0,96 | 3,34 |
Житомир | 1,01 | 1,82 | 2,87 | 3,88 | 5,16 | 5,19 | 5,04 | 4,66 | 3,06 | 1,87 | 1,04 | 0,83 | 3,04 |
Ужгород | 1,13 | 1,91 | 3,01 | 4,03 | 5,01 | 5,31 | 5,25 | 4,82 | 3,33 | 2,02 | 1,19 | 0,88 | 3,16 |
Запорожье | 1,21 | 2,00 | 2,91 | 4,20 | 5,62 | 5,72 | 5,88 | 5,18 | 3,87 | 2,44 | 1,25 | 0,95 | 3,44 |
Ивано-Франковск | 1,19 | 1,93 | 2,84 | 3,68 | 4,54 | 4,75 | 4,76 | 4,40 | 3,06 | 2,00 | 1,20 | 0,94 | 2,94 |
Киев | 1,07 | 1,87 | 2,95 | 3,96 | 5,25 | 5,22 | 5,25 | 4,67 | 3,12 | 1,94 | 1,02 | 0,86 | 3,10 |
Кировоград | 1,20 | 1,95 | 2,96 | 4,07 | 5,47 | 5,49 | 5,57 | 4,92 | 3,57 | 2,24 | 1,14 | 0,96 | 3,30 |
Луганск | 1,23 | 2,06 | 3,05 | 4,05 | 5,46 | 5,57 | 5,65 | 4,99 | 3,62 | 2,23 | 1,26 | 0,93 | 3,34 |
Львов | 1,08 | 1,83 | 2,82 | 3,78 | 4,67 | 4,83 | 4,83 | 4,45 | 3,00 | 1,85 | 1,06 | 0,83 | 2,92 |
Николаев | 1,25 | 2,10 | 3,07 | 4,38 | 5,65 | 5,85 | 6,03 | 5,34 | 3,93 | 2,52 | 1,36 | 1,04 | 3,55 |
Одесса | 1,25 | 2,11 | 3,08 | 4,38 | 5,65 | 5,85 | 6,04 | 5,33 | 3,93 | 2,52 | 1,36 | 1,04 | 3,55 |
Полтава | 1,18 | 1,96 | 3,05 | 4,00 | 5,40 | 5,44 | 5,51 | 4,87 | 3,42 | 2,11 | 1,15 | 0,91 | 3,25 |
Ровно | 1,01 | 1,81 | 2,83 | 3,87 | 5,08 | 5,17 | 4,98 | 4,58 | 3,02 | 1,87 | 1,04 | 0,81 | 3,01 |
Сумы | 1,13 | 1,93 | 3,05 | 3,98 | 5,27 | 5,32 | 5,38 | 4,67 | 3,19 | 1,98 | 1,10 | 0,86 | 3,16 |
Тернополь | 1,09 | 1,86 | 2,85 | 3,85 | 4,84 | 5,00 | 4,93 | 4,51 | 3,08 | 1,91 | 1,09 | 0,85 | 2,99 |
Харьков | 1,19 | 2,02 | 3,05 | 3,92 | 5,38 | 5,46 | 5,56 | 4,88 | 3,49 | 2,10 | 1,19 | 0,9 | 3,26 |
Херсон | 1,30 | 2,13 | 3,08 | 4,36 | 5,68 | 5,76 | 6,00 | 5,29 | 4,00 | 2,57 | 1,36 | 1,04 | 3,55 |
Хмельницкий | 1,09 | 1,86 | 2,87 | 3,85 | 5,08 | 5,21 | 5,04 | 4,58 | 3,14 | 1,98 | 1,10 | 0,87 | 3,06 |
Черкассы | 1,15 | 1,91 | 2,94 | 3,99 | 5,44 | 5,46 | 5,54 | 4,87 | 3,40 | 2,13 | 1,09 | 0,91 | 3,24 |
Чернигов | 0,99 | 1,80 | 2,92 | 3,96 | 5,17 | 5,19 | 5,12 | 4,54 | 3,00 | 1,86 | 0,98 | 0,75 | 3,03 |
Черновцы | 1,19 | 1,93 | 2,84 | 3,68 | 4,54 | 4,75 | 4,76 | 4,40 | 3,06 | 2,00 | 1,20 | 0,94 | 2,94 |
Количество тепла Q вырабатываемое системой определяется по формуле:
Q = q × Fсум × η где
q — средний месячный уровень радиации, кВт×ч/м2/день (с таблицы)
Fсум – суммарная площадь гелиополя, м2
η — оптический КПД коллектора
Для предотвращения перегрева, систему необходимо рассчитывать на летний пик, то есть брать максимальное значение месячного уровня радиации за год. В данном случае у нас это МАЙ и ИЮЛЬ со значением 5,25.
5. Найдем необходимую площадь гелиополя:
Fсум = Q / (q × η)
Fсум = 17,4 / (5,25 × 0,77) = 4,3 м2.
6. Необходимое количество солнечных коллекторов:
n = Fсум / F1
n= 4,3 / 2,18 = 1,97 » 2 шт.
Таким образом мы подсчитали, что для семьи из 4 человек проживающих в Киеве, основными компонентами гелиосистемы будут бак аккумулятор на 300л и 2 солнечных коллектора SKN 4.0. Таким способом можно просчитать необходимое количество коллекторов для любой системы – будь то подогрев басейна, поддержка отопления или же приготовление горячей воды. Нужно только знать необходимое количество тепла и характеристики коллектора.
Нужны солнечные панели для нагрева воды? Обращайтесь.
org/Rating»> |
Бесплатная консультация
Пожалуйста, включите Javascript для просмотра комментариев.
Солнечный коллектор для отопления дома
В этой статье: Требования к характеристикам и параметрам солнечных систем для отопления дома.
Отопление с помощью Солнца.
Со стремительно растущей стоимостью природного газа у многих владельцев частных домов, использующих газовые котлы для отопления, растет интерес к одному вопросу: как минимизировать затраты на отопление частного дома? Одним из ответов на этот вопрос является использование бесплатной солнечной энергии с помощью солнечных коллекторов. При этом потребители зачастую переоценивают реальные возможности данных установок, не учитывая важнейшие требования, соответствие которым гарантирует эффективную работу гелиосистем для отопления дома. Итак, о каких требованиях к объекту, параметрам и конструкции гелиосистемы необходимо знать, чтобы эффективно поддерживать систему отопления с помощью Солнца?
Требования к объекту отопления.
Говоря о гелиосистемах для отопления, следует отметить, что они в основном выполняют функцию поддержки системы отопления, а не полного замещения традиционного источника тепла – котла. Это связано с тем, что во время отопительного периода при использовании солнечной энергии для поддержки системы отопления теплопотребление дома не соответствует предложению – уровню инсоляции от Солнца (рис. 1).
Рисунок 1 ― Теплопотребление и производительность гелиосистемы
Е – производительность плоского коллектора при площади пятнадцать квадратных метров;
D – тоже самое при площади пять квадратных метров;
С – нагрузка на ГВС;
В – нагрузка на отопление постройки нового образца;
А – тоже, но постройки старого образца.
Исходя из этого, отапливаться энергией Солнца можно, но сложно. Потенциальные трудности минимизируются соответствием отапливаемого дома двум требованиям ― малая площадь и высокая степень теплоизоляции. При таких условиях доля тепловой нагрузки, покрываемой гелиосистемой, может составлять до 30%. Кроме того должны быть учтены требования к параметрам гелиосистемы.
Требования к параметрам гелиосистемы
Общие особенности. Говоря о гелиосистемах для поддержки системы отопления, следует помнить, что:
- гелиосистема не заменяет традиционный источник теплоты и не уменьшает его мощность;
- гелиосистема должна рассматриваться как составная часть системы теплоснабжения, в которой большое значение имеет эффективность традиционного источника теплоты ― котла. Использование солнечных коллекторов повышает эффективность всей системы теплоснабжения, но не может заменить ее;
- без сезонного аккумулирования возможности использования солнечных систем для поддержки систем отопления ограничены;
- каждая гелиосистема для поддержки системы отопления летом простаивает в течение долгого времени, если к системе не подсоединены исключительно летние потребители теплоты. Связанное с этим парообразование теплоносителя в коллекторах требует очень тщательного проектирования и монтажа гелиосистем.
Площадь гелиополя.
Основой для определения параметров гелиосистемы для поддержки системы отопления является тепловая нагрузка в летнее время. Она состоит из тепловой нагрузки на горячее водоснабжение и тепловых нагрузок других потребителей (в зависимости от объекта), которые также могут покрываться гелиосистемой, например, для предотвращения конденсации в подвальных помещениях. Для такого летнего теплопотребления рассчитывается соответствующая площадь коллектора. Эта площадь коллектора умножается на коэффициент 2 ― 2,5 – результаты умножения образуют диапазон, в котором должна находиться площадь коллектора для поддержки системы отопления. Точное определение площади гелиополя производится с учетом строительных размеров и проектирования надежного в эксплуатации гелиополя.
Альтернативный расчет гелиополя на основании отапливаемой жилой площади здания не является полностью объективным, т. к., если учесть значительные изменения тепловой нагрузки на отопление в течении года, становится ясно, что общие рекомендации по расчету должны охватывать очень широкий диапазон тепловых нагрузок: интервал рекомендуемой площади коллектора 0,1 ― 0,2 м2 на квадратный метр отапливаемой площади означает изменение размеров гелиополя в 2 раза, что усложняет возможность четкого и понятного определения размеров гелиополя. Кроме того, влияние потребности в горячей воде в летний период не учитывается соответствующим образом при проектировании – не существует четкого соотношения между отапливаемой жилой площадью и расходом воды на горячее водоснабжение.
Если в доме с гелиосистемой, которая поддерживает систему отопления, имеется необогреваемый плавательный бассейн, то температура в нем может поддерживаться за счет излишков теплоты в летний период, и это никак не повлияет на размеры гелиосистемы.
Угол наклона коллекторов.
Если для гелиосистемы с поддержкой системы отопления есть возможность выбора угла наклона коллектора (на плоской крыше или на грунте), следует установить коллектор под углом 60 °. Такой несколько больший угол наклона, по сравнению с гелиосистемами горячего водоснабжения, дает – наряду с более высокой производительностью в переходный период – меньшие излишки теплоты в летнее время.
Если гелиополе может быть смонтировано только на горизонтальной крыше, с углом наклона < 30°, то поддержка системы отопления плоскими коллекторами нецелесообразна. В этом случае целесообразно использовать вакуумированные трубчатые коллекторы (горизонтальный монтаж), трубки которых могут быть индивидуально ориентированы.
Объем емкостного водонагревателя
Для того чтобы гелиосистема в летнее время могла покрыть нагрузку системы горячего водоснабжения в течение нескольких дней плохой погоды, оптимальный диапазон объема водонагревателя на квадратный метр площади гелиополя должен составлять 50 ― 70 л для гелиосистемы с плоскими коллекторами, и 70 ― 90 л для гелиосистемы с вакуумированными трубчатыми коллекторами.
Требования к конструкции гелиосистемы
При конструировании системы теплоснабжения существует две возможности – аккумулировать солнечную энергию или направлять ее в отопительный контур: нагрев бака-аккумулятора или нагрев обратного трубопровода системы отопления. В установках с аккумулированием (рис. 2) бак-аккумулятор доводится до температуры подающего трубопровода с помощью солнечной системы или отопительного котла. Отопительный контур подключается через бак-аккумулятор.
Рисунок 2 – Гелиосистема с нагревом воды в баке-аккумуляторе
Рисунок 3 – Гелиосистема с нагревом обратного трубопровода
В установках с нагревом обратного трубопровода (рис. 3) вода, подогретая за счет солнечной энергии, отбирается тогда, когда температура в водонагревателе выше температуры обратного трубопровода отопительного контура. Если температура воды в подающем трубопроводе недостаточна, подключается котел.
Требования к котлу
Считается, что в устаревших, работающих с низким КПД котлах следует как можно быстрее нагревать буферную емкость системы отопления для предотвращения частых включений горелки котла, что снижает тепловые потери за счет снижения тепловых потерь при остывании в состоянии простоя. Такие котельные установки не следует комбинировать с солнечными системами, а следует заменять современными.
В современных котлах этот аргумент не действует. Они вырабатывают такое количество энергии, какое необходимое для достижения расчетной температуры в подающем трубопроводе системы отопления. Нагрев емкостного водонагревателя за счет котла повышает потери теплоты, выработанной традиционным способом, – и это независимо от качества тепловой изоляции бака. Кроме того, повышается температура на входе в солнечную систему, что автоматически уменьшает эффективность ее работы. По этой причине рекомендуется использование схемы с нагревом обратного трубопровода – если не требуется другое схемное решение (например, системы с котлом, работающим на твердом топливе).
Распространенным заблуждением является утверждение, что солнечные системы не комбинируются с конденсационными котлами. Это также неверно. Правильно то, что гелиосистема всегда как первая ступень нагревает холодную воду (для горячего водоснабжения или отопительного контура). Если «догрев» воды должна осуществлять котельная установка, котел в действительности – при повышении температуры горячей воды, например, с 50 °С (предварительный нагрев солнечной энергией) до 60 °С (температура на входе в котел) – уже не работает в режиме конденсации. Хотя без гелиосистемы конденсационный котел смог бы работать в конденсационном режиме. При поддержке системы отопления гелиосистемой совместная работа с конденсационным котлом принципиально не влияет на эффективность и эксплуатационную надежность котла. Верно то, что годовой коэффициент полезного действия котла немного падает, зато КПД всей системы – значительно возрастает. Решающим фактором является абсолютная экономия энергии.
Требования к отопительным приборам
Частым заблуждением является предположение, что использование солнечной энергии для поддержки системы отопления возможно только для систем напольного отопления (теплых полов). Такое предположение ошибочно. Производительность гелиосистемы при радиаторном отоплении в среднем за год всего лишь немного меньше. Причина этого – более высокая температура на входе в солнечную систему, которая всегда определяется температурой в обратном трубопроводе отопительного контура. При сравнении различных отопительных приборов необходимо иметь в виду, что в переходный период тепловую нагрузку системы отопления должна покрывать в основном гелиосистема. Однако в это время отопительные приборы работают не в диапазоне расчетных температур, а обратный трубопровод может иметь более низкую температуру.
Очень важно обеспечить правильное гидравлическое уравнивание отопительных контуров радиаторов!
Вывод:
- Оптимальными объектами для поддержки системы отопления с помощью Солнца являются дома малой площади и с высокой степенью теплоизоляции
- Гелиосистема может покрыть до 30% нагрузки на отопление дома
- В системе теплоснабжения дома обязательно должен быть использован традиционный источник тепла – котел, желательно конденсационный
- Необходимая площадь гелиополя для поддержки системы отопления в 2-2,5 раза больше, чем для системы горячего водоснабжения
- Оптимальный угол наклона солнечных коллекторов ― 60°
- Необходимый удельный объем емкостного водонагревателя для системы отопления и ГВС – 50 – 90 л/ м2 гелиополя (в зависимости от типа коллекторов)
- Солнечные коллекторы могут успешно поддерживать систему отопления, как с радиаторами, так и с системой напольного отопления.
Солнечные водонагреватели для отопления и горячего водоснабжения купить > > >
Предлагаем ознакомиться с рекомендациями производственной компании «АНДИ Групп» по выбору солнечной водонагревательной системы для горячего водоснабжения (ГВС) и отопления, загородных домов, дач и коттеджей. Смотреть > > >
ЗАКАЗАТЬ РАСЧЁТ
Если выбор солнечного коллектора для отопления дома вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную систему удовлетворяющую Вашим потребностям.
Системы автономного отопления от солнечной энергии ТОО ПроФит г. Алматы
Солнечный коллектор с тепловыми вакуумными трубами.
Это новые технологии в области отопления и горячего водоснабжения, преобразующие солнечную энергию в тепло. Основные компоненты системы — солнечные коллекторы, резервуары-теплообменники и аппаратура управления. В комплексе, солнечное оборудование может подключатся в уже действующую систему отопления и горячего водоснабжения, независимо от источника тепла. Система может работать полностью автономно, даже если у Вас кончилось топливо и отключилось элекричество.
Все компоненты системы выполнены в типичном Европейском стиле.
Экономичность и другие преимущества активных солнечных систем теплоснабжения.
Активные солнечные системы теплоснабжения наиболее эффективны при круглогодичном использовании, поэтому наилучшие результаты достигаются в холодном климате с хорошими солнечными ресурсами. Являясь альтернативой системам отопления, использующим электричество, пропан и др., солнечное отопление представляет собой весьма энергоэффективное решение теплоснабжения дома.
Использование солнечного коллектора может способствовать существенному снижению энергозатрат на отопление в зимнее время. Помимо этого, в отличие от нагревателей, использующих ископаемое топливо, солнечное отопление отличается экологичностью, так как не производит вредных выбросов в атмосферу.
Солнечная система площадью 18кв.м. может сэкономить Вам от 250 000 до 500 000 тенге в год.
Упрощённый тепловой расчет солнечного коллектора.
Почему выгодно использовать солнечное тепло ?
Надеемся, вы согласитесь, что современный дом не может существовать без горячей воды. Так как вода, которая поступает в ваш дом из водопровода имеет начальную температуру примерно 10 °С. Использование воды для собсвенных нужд требует её подогрев (умывание, душ, отопление, мытьё посуды, стирка белья, приготовление пищи, уборка помещений и т.д. ). Естественно, что бы разогреть воду хотя бы до 40 °С вам потребуется затратить энергию (газ, дрова, электроэнергия и т.д.), то есть заплатить за её потребление. В зимний период солнечный коллектор сможет обеспечить вам подогрев воды от 40оС до 60°С, а в летний период до 95°С .
За тепло, полученное от соллнца, платить никому не нужно.
Теперь попытаемся разобраться насколько может быть эффективным солнечное отопление.
Известно, что в солнечный день на каждый квадратный метр поверхности, установленный перпендикулярно солнечным лучам, за один час падает от 700 до 1350 Ватт солнечной тепловой энергии (в зависимости от состояния атмосферы). Возьмем усредненное значение в 1000 Вт/м2.
Для нагревания 1 кг воды (1 литр) на один градус требуется примерно 1,16 Вт.
Представим некий условный солнечный коллектор, площадью в 1 м2. Сторона обращенная к солнцу имеет практически 100%-е поглощение тепла. Следовательно наш условный солнечный коллектор площадью в 1 м2 за один час подогреет на один градус:
1000 Вт / 1,16 Вт = 862,07 кг воды.
Для удобства будем считать К=862 кг*ОС*м2*час. Формально, это соотношение, сколько килограммов воды на сколько градусов можно нагреть за 1 час в солнечном коллекторе площадью в 1 м2.
Солнечный коллектор представляет комплект состоящий из 15 вакуумных труб с площадью 3 м2. Оптимальный объем емкости термоса для воды данного коллектора составляет около 150 л. В холодное время года продолжительность нагрева 150 л воды поступающей в дом до 45оС составит:
(150 л х (45°С — 10°С)) / (3 м2 х 862 кг*оС*м2*час) = 5250 /2586=2,03 час.
Солнечная установка может обеспечить нагрев 150 литров воды до температуры 45°С примерно за 2 часа. Учитывая все теплопотери коллектора, а также, что атмосфера не всегда бывает чистой и прозрачной, а солнечный коллектор не всегда идеально чистым, время нагрева в зимний период может увеличится до 4 часов.
Сделаем расчёт для нагрева заданного объема воды элекроэнергией.
t = (m ∙ c ∙ ∆ϑ) / (P ∙ η)
t — время нагрева в часах=1ч.
c = 1,163 (Ватт/час) / (кг ∙ К)
m — количество воды 150 кг
P — мощность в Вт
η — КПД = 0,98
∆ϑ — разность температур в К (ϑ2 — ϑ1)=35°C
ϑ1 — температура холодной воды в10 °C
ϑ2 — температура горячей воды в 45°C
P = (m ∙ c ∙ ∆ϑ) / (t ∙ η)=(150∙ 1,163 ∙ 35) / (1 ∙ 0,98)=6230Вт.=6,23 кВт/ч.
Значит на разогрев 150 литров воды электроэнергией с учетом потерь Вам пройдется заплатить от 7 до 8 кВт. ч. х 10 тенге. = от 70 до 80 тенге. Соответственно заразогрев 300 литров от140 до 160 тенге. Теперь можно сделать первый вывод, что зимой один солнечный коллектор пл. 3 кв.м. может сэкономить Вам в один день от 70 до 160 тенге. Сделаем расчет расхода горячей воды на примере семьи, состоящей из трех человек. Допустим, день начинается с десятиминутного душа для каждого члена семьи с расходом теплой воды 8 л/мин. Получается, что на душ уходит: 3 чел.×10 мин.×8 л/мин = 240 литров теплой воды. После душа — завтрак. На мытье посуды может потребоваться еще 15 минут с расходом примерно 3 л/мин. Таким образом, чтобы посуда стала чистой понадобится: 15 мин×3 л/мин = 45 литров теплой воды. Допустим, что вечером расход воды будет примерно таким же. Ещё добавятся расходы на уборку, стирку и т.д. примерно 100 л. В итоге получаем утренний (или вечерний) расход теплой воды: 240 + 45 + 100 = 385 литров. В среднем один человек использует 100 -150 литров горячей воды в день. Значит для обеспечения горячей водой на зимний период Вам потребуется два коллектора и бак на 300 литров. Если вы хотите максимально использовать солнечное тепло и подключить его для разогрева отопления, рекомендуемое число коллекторов должно быть шесть и бак накопитель на 500 литров. Такая солнечная установка максимально эффективна и позволит Вам сэкономить значительные материальные средства.Конечно это упрощенный расчет и применительно к зимним месяцам, а с наступлением весеннего и летнего периода солнечная активность возрастает в разы. Значит в разы возрастает и эффективность солнечных коллекторов. Летом как правило человек начинает использовать большее количество горячей воды. Летом мы чаще пользуемся душем, бассейн, мытьё посуды, стирка, и т.д. температура аккумулируемой воды возрастает от 60°С до 95°С и теперь уже встает вопрос куда девать излишнюю горячую воду, за нагрев которой вы не будете платить никому. Значит в теплые солнечные месяцы эффективность условно возрастет в два раза.
Делаем второй вывод, шести коллекторная солнечная установка площадью 18 кв.м. поможет сэкономить вам в холодые время от 420 до 960 тенге в день, а в теплые солнечные месяцы эффективность условно возрастет в два раза от 840 до 1920 тенге в день. Учитывая условия нашего климата можно принять количество теплых и холодных дней за равное. Значит усредненная экономия может состовлять от (420 +960) : 2 = 690, до (840 +1920) : 2 = 1380, теперь умножим на 365 дней и получим сумму от251 850 до 503 700 тенге в год.
Полная окупаемость затрат на приобретение солнечной установки может составлять от одного до двух лет. Покупая коллекторную солнечную установку, Вы платите один раз. А при сроке её эксплуатации, который составляет от 15 до 25 лет,всё это время она будет работать на Вас.
Упрощённая схема подключения солнечного вакуумного коллектора.
Системы отопления и горячего водоснабжения на солнечной энергии — это экономичные, комфортные и экологически чистые системы.
Самое главное преимущество использования солнечных систем — это существенная экономия Ваших средств.
Солнечные системы отопления и ГВС — это полная независимость от теплосетей, электросетей, инфляции и нестабильности в бизнесе!
При всей кажущейся простоте подключения к внутренним коммуникациям, желательно грамотное инженерное решение для подключения и автоматического управления этой высокотехнологичной системой.
Соблюдая это правило, вы сможете максимально эффективно получать и использовать солнечное тепло.
По всем возникшим вопросам, вы можете получить квалифицированную консультацию на нашем сайте http://www.tooprofit.kz/
Экономим электричество: расчеты производительности солнечного коллектора
В статье будет рассмотрен наиболее простой метод расчета количества энергии, которую можно получить путем применения солнечного коллектора. Статистика гласит, что в среднем в домашнем хозяйстве для использования горячей воды требуется от 2 до 4 кВт. Тепловой энергии в день на 1 человека.
Расчет мощности солнечного коллектора
В качестве примера будут приведены расчеты коллектора для Московской области.
Данные для расчетов:
- Место применения – Московская область Площадь поглощения – 2,35м2 (на основе таблицы о среднем количестве поступления солнечной энергии для регионов РФ)
- Величина инсоляция в Московской области – 1173,7кВт*час/м2
- КПД – от 67% до 80% (будут использованы минимальные показатели, актуальные для устаревших коллекторов, поэтому результаты будут слегка занижены).
- Угол наклона коллектора – в расчетах будут использованы оптимальные данные угла наклона.
карта инсоляции россии
Рассчитываем площадь поглощения для одной трубки:
15 трубок = 2,35 м. кв.; 1 трубка = 2,35 / 15 = 0,15 м. кв.
Теперь, когда известна площадь, которую поглощает одна трубка, определим количество трубок, составляющий 1 м. кв. поверхности коллектора: 1 / 0,15 = 6, 66. Иными словами, на один метр поверхности поглощения требуется 7 трубок коллектора.
Далее производим расчет тепловой мощности одной трубки коллектора. Это даст возможность рассчитать число трубок, необходимых для получения достаточной тепловой энергии на периоды в один день и один год:
Получаемая мощность в расчете на один день рассчитывается следующим образом: 0,15 (S поглощения 1 трубки) x 1173,7 (величина инсоляции в Московской области) x 0,67 (КПД солнечного коллектора) = 117,95 кВт*час/м. кв.
Для расчета годовой эффективности одной трубки в выбранном регионе в формуле для расчета дневной мощности следует использовать годовые инсоляционные данные. Иначе говоря, на место 1173, 7 необходимо поставить региональное значения инсоляции.
Мощность, вырабатываемая при помощи одной трубки в Москве, составляет от 117,95 (при использовании КПД в размере 67%) до 140кВт*час/м.кв. (при использовании КПД в размере 80%).
В среднем за сутки одна вакуумная трубка теплового коллектора вырабатывает 0,325кВт*час.
В наиболее солнечные месяцы (июнь, июль) одна трубка будет производить 0,545кВт*час.
Работа солнечного коллектора без света невозможна, по этой причине указанные показатели нужно использовать при расчете светового дня.
Сколько можно сэкономить электроэнергии в Москве при использовании одного м. кв. коллектора (как мы выяснили, это 7 вакуумных трубок)?
Годовая экономия энергии составит:
117,95 кВт*час/м2 * 7 = 825,6 кВт*час/м.кв.
Наибольшую мощность солнечный коллектор, соответственно, будет вырабатывать в летние месяцы. К примеру, в июне при использовании 1 м.кв. коллектора выработка электроэнергии составит около 115–117 кВт*час/м.кв.
Иначе говоря, энергетическая польза при использовании солнечного коллектора с 15-ю вакуумными трубками, где S=2,35 м.кв. за период с марта по август при суммарном значении инсоляции за весь указанный период в 874,2 кВт*час/м. кв. составит: 874,2 * 2,35 * 0,67 = 1376 кВт, то есть, практически 1,4 МегаВт. энергии, что в день составляет примерно 8 кВт.
Вспомним статистическую информацию, приведенную в первой части статьи – в домохозяйстве используется от 2 до 4 кВт энергии при потреблении горячей воды одним человеком ежедневно. Данные показатели подразумевают использование коллектора для нагрева горячей воды и, в частности, таких нужд как принятие душа, мытье посуды и т.п.
Расчеты солнечного коллектора, состоящего из 15 вакуумных трубок, позволяют сделать вывод о том, что в огородный сезон данного устройства будет достаточно для того чтобы обеспечить горячей водой семью, состоящую из трех человек. В результате, при учете всех неблагоприятных обстоятельств, таких как пасмурная или дождливая погода, на электроэнергии, используемой для подогрева воды, можно очень неплохо сэкономить.
Если же говорить об оптимальных условиях (солнечная погода и отсутствие дождей), то в данном случае выработка тепловой энергии солнечным коллектором позволит вообще избежать необходимости платить за электроэнергию.
Примечания
Если в таблице с расчетами солнечной энергии в различных регионах РФ нет точной информации о регионе, в котором Вы проживаете, то можно воспользоваться информацией, которая указана на инсоляционной карте России. Это позволит узнать приблизительное значение получаемой тепловой энергии в расчете на один квадратный метр.
Эмпирическим путем определено: чтобы рассчитать инсоляцию для наиболее оптимального угла наклона солнечного коллектора, следует данные, указанные для выбранной площади, умножить на коэффициент 1,2.
Определение угла наклона солнечных коллекторов
К примеру, в таблице указано, что для Москвы значение энергии, которое доступно на протяжении светового дня, составляет 2,63 кВт*ч/м.кв. Иначе говоря, доступная годовая энергия составляет 2,63 * 365 = 960 кВт*ч/м.кв.
Таким образом, при оптимальном наклоне площадки в Москве коллектор будет вырабатывать приблизительно 1174 кВт*ч/м.кв.
Конечно, данный метод расчета не является высоконаучным, однако, с другой стороны, полученные данные вполне можно использовать для определения необходимого количества вакуумных трубок на бытовом уровне.
Итоги
Солнечные коллекторы из года в год обретают все большую популярность среди владельцев дачных участков. Очевидно, что это говорит о том, что данное устройство позволяет существенно сэкономить электроэнергию при нагреве воды, что подробно описано и доказано в вышеизложенных расчетных примерах.
Данный агрегат является актуальным практически для любого региона России. Но прежде чем купить солнечный коллектор, лучше посчитать рентабельности и сроки окупаемости этого оборудования, что позволит убедиться в актуальности представленного инновационного оборудования для применения в Вашем регионе.
Дата публикации: 30 мая 2014
Оставить комментарий
Вы должны быть Войти, чтобы оставлять комментарии.
Солнечный коллектор. Расчет окупаемости.
Современное развитое общество трудно представить без использования альтернативных источников энергии. Япония, Австралия, США, Греция и другие, экономически развитые страны уже давно активно используют солнечную энергию при конструировании комбинированных котельных установок, а также для нагрева воды. На сегодняшний день использование в Европе солнечных коллекторов – это уже не призрачная перспектива, а реальное настоящее. Учитывая, нестабильность макроэкономической среды, стоимость традиционных видов топлива и электроэнергии будет возрастать. Следовательно, установка гелиосистемы — это надежные инвестиции в будущее.
Популярным заблуждением является мнение о том, что солнечные водонагреватели реально использовать лишь в теплое время года, ведь достижения научно-технического прогресса позволяют использовать энергию Солнца даже зимой.
Как показывает практика, благоприятные климатические условия в сфере использования альтернативных источников энергии играют менее важную роль, чем социально-экономические. Ярким тому примером можно назвать Кипр, где площадь установленных гелиосистем на душу населения является одной из наибольших в Европе. Данный успех объясняется принятым в государстве благоприятным законодательством. Грамотная законодательная база в поддержку широкого использования солнечной энергии существует также и в Израиле. Практически во всех новых домах Израиля и Кипра установлены солнечные водонагреватели.
Солнечный коллектор или гелиосистема представляет собой конструкцию для сбора энергии Солнца, переносимой видимыми лучами света и ближним инфракрасным излучением. И даже в пасмурную погоду солнечный коллектор будет функционировать, так как поглощает солнечную энергию через облака, однако, при необходимости, система способна автоматически переключится на традиционные источники энергии.
Существуют солнечные коллекторы разных конструкций, в зависимости от сферы их применения. Сегодня рынок предлагает множество моделей коллекторов. Условно существует несколько классификаций. Например, в зависимости от температуры, которую дают коллекторы, различают следующие их виды:
— низкотемпературные — вырабатывают низкопотенциальное тепло, ниже 50 градусов Цельсия, применяются в основном для подогрева воды в бассейнах;
— среднетемпературные коллекторы, производящие высоко- и среднепотенциальное тепло (60-80 С), используются для нагревания воды в жилых массивах;
— высокотемпературные коллекторы — параболические тарелки, используемые в основном электрогенерирующими предприятиями, производящими электричество для электросетей.
Наиболее распространенными типами солнечных коллекторов можно назвать вакуумные и плоскопанельные.
Особенностью вакуумных коллекторов является использование вакуума в качестве достаточно эффективного теплоизолятора. Вакуум поддерживается между внешним стеклянным покрытием и теплопоглощающим слоем. Это минимизирует потери тепла и снижает зависимость КПД гелиосистемы от разности между температурой коллектора и температурой окружающей среды.
Конструктивно вакуумные коллекторы могут быть:
— трубчатыми, которые состоят из герметичных труб;
— плоскими, вакуум в которых поддерживается при помощи насосов.
Трубчатые вакуумные коллекторы являются более распространенными. Для них характерен так называемый «зеркальный эффект», т.е. минимизация зависимости теплоотдачи коллектора от высоты, на которой находится Солнце. Это содействует выравниванию тепловой мощности трубчатого коллектора на протяжении всего года. Возможно повышение температур теплоносителя до 250—300 °C при условии ограничения разбора тепла.
Вакуумные солнечные коллекторы являются довольно интересным высокотехнологичным видом гелиосистем в техническом отношении.
Плоскопанельные солнечные коллекторы — более распространенный вид коллекторов. Следует отметить, что пройдя ряд научно-технических усовершенствований, коллекторы данного типа, вероятно, практически достигли максимальных показателей в плане эффективности, срока эксплуатации и стоимости.
В основе работы плоских солнечных коллекторов лежит парниковый эффект: солнечный свет, попадающий на поверхность панельного коллектора, полностью пропускается стеклом. В качестве верхнего прозрачного слоя используется обычное или закаленное стекло, также может использоваться поликарбонат, ударопрочное стекло, стекло с низким содержание железа. Передачу теплоты к теплоносителю осуществляют алюминиевые или медные элементы. Отвод теплоты осуществляется с помощью воды или раствора незамерзающей жидкости.
Плоский солнечный коллектор — достаточно простое устройство. Покрытие, являющееся наиболее высокотехнологичным элементом во всей конструкции, должно поглощать большую часть энергии солнечных лучей, излучая при нагреве в инфракрасном спектре минимально возможную часть поглощенной энергии. При отсутствии разбора тепла плоские коллекторы нагревают воду до 190 °C.
В настоящий момент, наиболее перспективными для России являются плоскопанельные солнечные коллекторы горячего водоснабжения, т.к. имеют четыре неоспоримых преимущества: всесезонность, простоту, надежность конструкции при относительно невысокой цене и, несомненно, срок службы — 50 лет в сравнении с 20-30 годами работы вакуумных. Необходимо также акцентировать внимание на том факте, что срок окупаемости вложенных в гелиосистему средств, зависит от цен на ископаемые энергоносители. В европейских странах обычно срок окупаемости составляет менее 10 лет, в США – 4. И, конечно же, основное преимущество использования солнечной энергии — экологическая чистота и неограниченность
Как сделать солнечный коллектор своими руками — типы конструкций и этапы работ
Насколько целесообразно использовать альтернативные источники тепловой энергии для организации отопления? В настоящее время получили широкое распространение два типа теплоснабжения – геотермальная и гелиосистема. Последняя наиболее популярна. Как сделать солнечное отопление дома своими руками: коллекторы, батареи и схемы монтажа?
Блок: 1/6 | Кол-во символов: 335
Источник: https://StrojDvor.ru/otoplenie/otoplenie-v-dome/vybiraem-optimalnyj-variant-solnechnogo-otopleniya-doma-svoimi-rukami-obzor-kollektorov-batarej-i-instrukcii-po-izgotovleniyu/
Как устроен воздушный коллектор
Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.
Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:
- корпус с теплоизоляцией;
- нижний экран, абсорбер;
- радиатор с аккумулирующими ребрами;
- верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.
В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.
Блок: 2/7 | Кол-во символов: 893
Источник: https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/762-vozdushnye-solnechnye-kollektory.html
Использование солнечной энергии для теплоснабжения
Пример солнечного отопления
Одним из определяющих принципов построения любой отопительной системы является целесообразность. Т.е. все капиталовложения должны окупиться за определенный промежуток времени. В этом плане отопление дома солнечной энергией является наиболее эффективным и финансово выгодной инвестицией.
Солнечная энергия по сути является бесплатным источником для получения тепла. Его можно использовать несколькими способами – обустроить систему отопления или сделать автономную систему горячего водоснабжения. Если внимательно изучить отзывы об отоплении от солнечных батарей – можно выявить интересную зависимость. Чем профессиональнее сделано отопление (заводские коллекторы, дополнительное обогревание, электронное управление) – тем выше эффективность работы теплоснабжения.
Какими способами может происходить трансформация солнечной энергии в тепловую?
- Солнечная батарея отопления – как один из способов получения электрической энергии. Излучение воздействует на матрицу из резисторных фотоэлементов, в результате чего в цепи возникает напряжение. В дальнейшем этот ток можно использовать для подключения к электроприборам отопления;
- Современное отопление частного дома солнечными коллекторами. В этом случае происходит прямая передача тепловой энергии от солнечного излучения теплоносителю. Последний располагается в системе трубопроводов, расположенных в специальном герметичном корпусе.
Наиболее эффективным является отопление с помощью солнечной энергии последним способом. Таким образом можно избежать дополнительного преобразования энергии. Солнце будет напрямую воздействовать на теплоноситель, повышая его температуру. Однако отопление солнечной энергией своими руками с помощью электрических батарей более универсальное, так как электроэнергия может использоваться для работы других электроприборов в доме. Выбор определяется бюджетом и требуемой мощностью системы.
Во время установки солнечной батареи необходимо соблюдать определённый угол наклона. В зависимости от времени года он должен составлять 30° (лето) и 70° (зима).
Блок: 2/6 | Кол-во символов: 2109
Источник: https://StrojDvor.ru/otoplenie/otoplenie-v-dome/vybiraem-optimalnyj-variant-solnechnogo-otopleniya-doma-svoimi-rukami-obzor-kollektorov-batarej-i-instrukcii-po-izgotovleniyu/
Как это работает
Коллектор собирает энергию с помощью светонакопителя или, другим словами, солнцеприемной панели, которая пропускает свет к аккумулирующей металлической пластине, где солнечная энергия преобразуется в тепловую. Пластина передает тепло теплоносителю, которым может быть как жидкость, так и воздух. Вода отправляется по трубам к потребителю. С помощью такого коллектора можно отопить жилище, нагреть воду для различных домашних целей или бассейна.
Воздушные коллекторы используются, в основном для отопления помещения или подогрева воздуха внутри него. Экономия при использовании таких устройств очевидна. Во-первых, не нужно использовать какое-либо топливо, а во-вторых, снижается потребление электроэнергии.
Для того чтобы получить максимальный эффект от использования коллектора и бесплатно подогревать воду на протяжении семи месяцев в году, он должен иметь большую поверхность и дополнительные теплообменные устройства.
Блок: 3/7 | Кол-во символов: 945
Источник: https://solar-energ.ru/kak-sdelat-solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami-tipy-konstruktsij-i-etapy-rabot.html
Актуальность организации гелиосистемы
Монтаж солнечных батарей
Перед приобретением или самостоятельным изготовлением преобразователя следует узнать – будет ли отопление частного дома солнечными батареями достаточно эффективным. Для этого необходимо провести детальный анализ всех факторов, влияющих на КПД будущей системы.
Для начала определяется показатель солнечной инсоляции. Это количество солнечной энергии, падающей на поверхность земли в конкретном регионе. От этого будет зависеть степень нагрева теплоносителя или объем генерируемого тока. Солнечные радиаторы для отопления дома в идеальном варианте должны работать независимо от сезона. Однако фактически это получается далеко не всегда.
Солнечная инсоляция
Также пассивная система солнечного отопления может изменять свою эффективность работы из-за угла наклона панели. Он же зависит от сезона. Для определения теоретически возможной энергии можно воспользоваться данными из таблицы.
Уже на основе этих данных можно сделать расчет солнечного коллектора для отопления с учетом его технических и эксплуатационных характеристик. Но кроме этого следует учитывать такие факторы:
- Местонахождение дома. Падению солнечных лучей не должны препятствовать природные или искусственные объекты – горы, высокие дома, высокий лес и т. д;
- Место для установки. Комбинированное солнечное отопление потребует большого пространства – от 2 до 10 м². Чаще всего для этого используют крышу дома. При этом она должна быть адаптирована для монтажа коллекторов или солнечных батарей;
- Требуемая тепловая мощность. Зачастую солнечные системы отопления частного дома используются в качестве вспомогательных.
Значения солнечной энергии (кВт/ч) для регионов России
Только после этого анализа можно приступать к выбору определенной схемы альтернативного теплоснабжения дома. Предварительно рассчитываются тепловые потери в доме, определяется оптимальный тепловой режим работы отопления. Если солнечный коллектор в системе отопления будет вспомогательным – к его номинальной мощности прибавляется этот же показатель основной системы теплоснабжения.
При расчете нужно учитывать массу оборудования. Поверхность кровли должна выдержать эту нагрузку.
Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2176
Источник: https://StrojDvor. ru/otoplenie/otoplenie-v-dome/vybiraem-optimalnyj-variant-solnechnogo-otopleniya-doma-svoimi-rukami-obzor-kollektorov-batarej-i-instrukcii-po-izgotovleniyu/
Типы поглотителей тепла
Современная промышленность освоила производство нескольких типов нагревательных теплообменников для солнечных отопительных систем:
- воздушный;
- плоский;
- вакуумный.
Все они работают по одному принципу, но имеют некоторые конструктивные особенности и разницу в КПД. Для правильного выбора того или иного типа гелиоустановки необходимо знание их особенностей и грамотный расчет. Рассмотрим каждый тип солнечного коллектора более подробно.
Плоский нагревательный теплообменник
Такой тип солнечного коллектора для отопления состоит из плоского, теплоизолированного с трех сторон короба, заполненного адсорбирующим тепло веществом. Внутри этого вещества находится теплообменник из тонкостенных металлических труб, по которому циркулирует вода или пропилен-гликоль.
Конструкция плоского поглотителя солнечной энергии и расчет необходимых его параметров достаточно просты, поэтому именно этот вид «нагревателя», используют для изготовления отопительной гелиосистемы своими руками.
Вакуумный теплообменник
Вакуумный поглотитель тепла состоит из стеклянных труб, внутри которых находятся трубки меньшего диаметра с адсорбентом, аккумулирующим солнечное тепло. Внутри трубок с адсорбентом проложены металлические трубочки, по которым движется теплоноситель.
Между стеклянной трубкой большого диаметра и трубкой с аккумулирующим тепло веществом создан вакуум, который препятствует утечке тепла из адсорбента в атмосферу.
КПД такой установки самый высокий среди всех типов солнечных коллекторов. Исходя из мощности устройства производят расчет его необходимой площади для нагрева теплоносителя.
Воздушный коллектор для обогрева дома
В таком устройстве в качестве теплоносителя используется воздух, циркуляция которого осуществляется как естественным способом, так и при помощи вентилятора. Как правило, воздушный коллектор используют исключительно для обогрева в период межсезонья небольших дачных построек, так как такая конструкция имеет достаточно низкий КПД. Кроме того, для нагрева воды и создания горячего водоснабжения дома эта установка не подходит, поэтому используется нашими соотечественниками крайне редко.
Несмотря на низкую эффективность воздушный поглотитель имеет два достоинства: простую конструкцию и отсутствие теплоносителя (воды), а вместе с ней и коррозии, течей, проблем с замерзанием и пр.
Блок: 4/5 | Кол-во символов: 2327
Источник: https://x-teplo.ru/otoplenie/oborudovanie/solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami.html
Солнечный коллектор — водяной или воздушный
Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:
- Водяной коллектор — применяется для обеспечения потребностей в ГВС и низкотемпературных систем теплых полов. Эффективность работы в зимний период существенно снижается. Вакуумные и панельные коллекторы косвенного нагрева, подсоединенные к буферной емкости, продолжают аккумулировать тепло в течение всего года. Главный недостаток, высокая стоимость гелиоколлектора, монтажа и обвязки.
- Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.
Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.
Блок: 4/7 | Кол-во символов: 1112
Источник: https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/762-vozdushnye-solnechnye-kollektory.html
Солнечные батареи для отопления
Конструкция солнечных батарей
Нередко происходит путаница – солнечные коллекторы также называют батареями. Но на практике для организации отопления дома солнечной энергией чаще всего используют именно первый вид оборудования.
Принцип работы отопления частного дома солнечными батареями заключается в преобразовании тепловой энергии в электрическую. Для этого в конструкции панелей предусмотрены следующие компоненты:
- Фотоэлементы. При попадании на них солнечного света происходит формирование так называемого фототока;
- Защитный прозрачный корпус. Предотвращает повреждение фотоэлементов;
- Преобразователи электрического тока – инверторы, трансформаторы , аккумуляторы и т.д.
Т.е. фактически солнечная батарея отопления является большим зарядным устройством. В первую очередь она предназначена для получения дешевой электрической энергии. Применение ее в качестве одного из элементов отопления нецелесообразно. Для теплоснабжения дома площадью 60 м² с нормальным показателем утепления потребуется 6 кВт тепловой энергии в час. У стандартной солнечной батарея отопления размером 284*254 мм удельная мощность равна 5 Вт/ч. Т.е. для обеспечения теплоснабжения потребуется площадь покрытия батарей 82 м².
Как видно из расчетов это более чем нецелесообразно. Именно поэтому предпочитают делать солнечный коллектор для отопления своими руками или приобретать заводские установки.
Вместо отопления частного дома солнечными батареями их можно использовать в качестве источника дешевой электроэнергии для работы маломощных бытовых приборов.
Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1562
Источник: https://StrojDvor.ru/otoplenie/otoplenie-v-dome/vybiraem-optimalnyj-variant-solnechnogo-otopleniya-doma-svoimi-rukami-obzor-kollektorov-batarej-i-instrukcii-po-izgotovleniyu/
Как и из чего сделать воздушный коллектор
Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.
Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.
Как сделать расчёты коллектора
Вычисления выполняются следующим образом:
- каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
- для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².
Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².
Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.
Типы конструкции коллектора
Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.
В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.
Материалы для изготовления коллектора
Для изготовления модулей для нагрева жилого или хозяйственного здания потребуются несколько комплектующих:
- Внешний блок — собирается из фанеры, ДСП и деревянных брусков. По внешнему виду напоминает обыкновенный коробок.
- Дно — изготавливают из профнастила. Лист металла обрабатывают специальной черной краской с высоким коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных алюминиевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтобы избежать тепловых потерь.
- Ребра радиатора — используются для лучшей абсорбции тепла. При изготовлении используют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старого холодильника.
- Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося хорошей светопропускной способностью и одновременно удерживающая тепло внутри коллектора. Чтобы сэкономить, в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. Теплоэффективность при этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.
- Теплоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.
Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.
Блок: 5/7 | Кол-во символов: 2884
Источник: https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/762-vozdushnye-solnechnye-kollektory.html
Итоги
Создать самодельный солнечный коллектор не так-то уж и сложно. Несмотря на это он позволяет обеспечить отопление дома даже в зимний период при условии внесения некоторых технических модификаций в основное устройство.
Блок: 5/5 | Кол-во символов: 221
Источник: https://bouw.ru/article/samodelyniy-solnechniy-kollektor-dlya-otopleniya-doma
Установка и подключение воздушного коллектора
Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.
Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.
Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.
Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.
При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.
Блок: 6/7 | Кол-во символов: 1224
Источник: https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/762-vozdushnye-solnechnye-kollektory.html
Селективное покрытие
Селективное покрытие выполняет едва ли не самую основную функцию в работе коллектора. Пластина или радиатор с нанесённым покрытием притягивают в разы больше солнечной энергии, превращая её в тепло. Можно приобрести специальный химикат в качестве селективного покрытия, а можно просто окрасить теплонакопитель в чёрный цвет.
Чтобы сделать селективное покрытие для солнечных коллекторов своими руками, можно применить:
- специальный готовый химикат;
- оксиды разных металлов;
- тонкий теплоизоляционный материал;
- чёрный хром;
- селективную краску для коллектора;
- чёрную краску или пленку.
Блок: 6/7 | Кол-во символов: 603
Источник: https://solar-energ.ru/kak-sdelat-solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami-tipy-konstruktsij-i-etapy-rabot.html
Пошаговая инструкция изготовления воздушного коллектора
Изготовление воздушного солнечного коллектора из алюминиевых банок:
Изготовление солнечного воздухогрейного коллектора из квадратной трубы:
Блок: 7/7 | Кол-во символов: 247
Источник: https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/762-vozdushnye-solnechnye-kollektory.html
Кол-во блоков: 18 | Общее кол-во символов: 28504
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:
- https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/762-vozdushnye-solnechnye-kollektory.html: использовано 5 блоков из 7, кол-во символов 6360 (22%)
- https://x-teplo. ru/otoplenie/oborudovanie/solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami.html: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 3385 (12%)
- https://solar-energ.ru/kak-sdelat-solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami-tipy-konstruktsij-i-etapy-rabot.html: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 2471 (9%)
- https://StrojDvor.ru/otoplenie/otoplenie-v-dome/vybiraem-optimalnyj-variant-solnechnogo-otopleniya-doma-svoimi-rukami-obzor-kollektorov-batarej-i-instrukcii-po-izgotovleniyu/: использовано 5 блоков из 6, кол-во символов 8867 (31%)
- https://bouw.ru/article/samodelyniy-solnechniy-kollektor-dlya-otopleniya-doma: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 3446 (12%)
- https://SvoimiRukami.lesstroy.net/otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma-svoimi-rukami/: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 3975 (14%)
Расчет эффективности солнечного теплового коллектора
Это четвертая статья из серии сообщений, написанных соучредителем Free Hot Water и старшим инженером-механиком Галом Мойалом. Мы будем публиковать эту серию каждую среду, поэтому, пожалуйста, назначьте дату. Некоторая информация может быть очень технической, но если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы искренне хотим помочь. Если вы хотите получить больше практического опыта, изучите наши сертифицированные бесплатные учебные курсы по горячей воде.– Солнечный Фред.
Эффективность коллектора
Теперь, когда мы лучше познакомились с двумя основными доступными методами сбора тепла, можно спросить, как мы решаем, когда использовать один из них, а когда другой? Ответ — эффективность коллектора.
Первым шагом в проектировании активных солнечных тепловых энергетических систем является выбор системы, которая обеспечит максимальное извлечение энергии в широком диапазоне условий эксплуатации.
Один из методов заключается в вычислении теплового КПД коллектора, который представляет собой отношение средней теплоотдачи коллектора к скорости попадания солнечного излучения на панель.
Тепловой КПД коллектора рассчитывается по следующей формуле:
P= [(Ti – Ta) / I]
P= Параметр жидкости на входе
Ti= температура жидкости на входе в коллектор (ºF)
Ta = температура окружающего воздуха вокруг коллектора (ºF)
I = интенсивность солнечного излучения, попадающего на коллектор (БТЕ/ч/фут2).
Значение коэффициента I (инсоляция) см. в таблице инсоляции (Набор данных по поверхностной метеорологии и солнечной энергии НАСА)
Чем больше значение дельты температуры жидкости на входе по сравнению с температурой окружающей среды, тем жестче коллектор должен «работать».
(Нажмите, чтобы увеличить)
Например, плоский коллектор, который имеет характеристики эффективности вышеуказанной линии, которая получает воду, имеющую температуру 55°F и температуру окружающей среды 75°F с интенсивностью излучения 110 БТЕ/ч/кв.фут (см. выше ссылку НАСА для вашей соответствующей области) будет вычисляться следующим образом:
P=[(55-75)/110] = 0,18
Глядя на 0,18 на приведенном выше графике, можно увидеть, что плоский коллектор лучше всего подходит для такой среды.
Оценка вклада солнечной энергии – оптимизация комплексных схем централизованного теплоснабжения на основе биомассы и солнечной энергии
оценка вклада солнечного тепла
solar_calculator.xlsx | |
Размер файла: | 176 КБ |
Тип файла: |