Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Расчет коллектора для солнечного отопления: Расчет коллекоров. Солнечные панели для нагрева воды.

Содержание

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%:

— от 1,2V до 1,8V

В нашем случае объем бойлера:

— 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

— 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.

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:

  1. Место применения – Московская область Площадь поглощения – 2,35м2 (на основе таблицы о среднем количестве поступления солнечной энергии для регионов РФ)
  2. Величина инсоляция в Московской области – 1173,7кВт*час/м2
  3. КПД – от 67% до 80% (будут использованы минимальные показатели, актуальные для устаревших коллекторов, поэтому результаты будут слегка занижены).
  4. 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:

  1. https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/762-vozdushnye-solnechnye-kollektory.html: использовано 5 блоков из 7, кол-во символов 6360 (22%)
  2. https://x-teplo. ru/otoplenie/oborudovanie/solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami.html: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 3385 (12%)
  3. 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%)
  4. 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%)
  5. https://bouw.ru/article/samodelyniy-solnechniy-kollektor-dlya-otopleniya-doma: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 3446 (12%)
  6. 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

9

xlsx


Для оценки вклада солнечного теплового коллектора в потребности в отоплении был создан инструмент, который можно использовать либо в сочетании с Инструментом поддержки принятия решений по биомассе Carbon Trust, либо как отдельный инструмент.Важно, чтобы, как и Инструмент поддержки принятия решений по биомассе, он имел широкое применение. Однако это оказалось трудным, поскольку вклад, который солнечный тепловой коллектор может внести в потребности в отоплении, зависит от большого количества факторов.

Выходная мощность солнечного теплового коллектора может быть смоделирована в установившемся режиме с использованием уравнения:

Где,

Это уравнение широко используется как при тестировании, так и при моделировании солнечных тепловых коллекторов [1]. Однако, поскольку это уравнение установившегося состояния, для точного определения выходной мощности коллектора за определенный период времени динамическое моделирование должно выполняться с достаточно малыми временными шагами. Для обеспечения широкой применимости результатов необходимо провести большое количество симуляций, в которых учитывались бы все переменные, влияющие на выходную мощность коллектора, то есть в различных местах и ​​с различными профилями тепловой нагрузки. Было сочтено, что эта задача будет невыполнима в рамках проекта, поэтому искали альтернативное решение.

Процедура SAP

При обзоре существующей литературы по этому вопросу было обнаружено, что Государственная стандартная процедура оценки энергоэффективности жилых помещений, издание 2012 г. (SAP 2012) [2] содержит набор уравнений, которые может быть использован для получения приблизительной оценки вклада солнечной энергии в горячее водоснабжение для всех мест в Великобритании и для ряда различных конфигураций систем отопления. Хотя расчеты солнечной тепловой энергии в публикации предназначены в первую очередь для целей расчета энергоэффективности жилых помещений, они представляют собой достаточно надежный метод оценки того, какой процент потребности в отоплении может быть удовлетворен с помощью данной конфигурации солнечной тепловой системы и для данной тепловой нагрузки.В публикации также приводятся подробные расчеты, которые можно использовать для оценки потребности в отоплении жилища, когда фактическая потребность в отоплении не известна. Встроенный калькулятор спроса Support Tool.

Таким образом, эти уравнения были выбраны в качестве тех, на которых будет основан расчет солнечной тепловой энергии. Полная информация об уравнениях выглядит следующим образом.

Расчет энергии

Общее уравнение, которое используется для определения вклада солнечной энергии в горячее водоснабжение:

Где,

Площадь апертуры и эффективность коллектора с нулевыми потерями обычно можно найти в паспорте производителя. Процедура, используемая для расчета каждого из других условий, рассматривается ниже.

Общее солнечное излучение на коллектор, S

Общее солнечное излучение на коллектор рассчитывается по Уравнению 3 .2.

  S(ориентация, p, m) рассчитывается по Уравнению 4 .

Где Shm — горизонтальный солнечный поток в единицах Вт/м2, взятый из таблицы U3, а Rh-inc(ориентация, p, м) — поправочный коэффициент, используемый для преобразования горизонтального солнечного потока (Shm) в вертикальный или наклонный солнечный поток. в месяц (м) при заданной ориентации (ориентация) и наклоне (р).
Rh-inc(ориентация, p, m) рассчитывается по уравнению 5 .

Где,

A, B и C зависят от ориентации и наклона коллектора согласно Уравнению 6 , Уравнению 7 и Уравнению 8 соответственно.

Константы to используются для корректировки ориентации коллектора и взяты из таблицы U5 .

Коэффициент затенения, Zpanel

Этот коэффициент учитывает любые окружающие препятствия, которые могут уменьшить количество доступного солнечного излучения, падающего на панель. Это может быть вызвано, например, окружающими зданиями или высокими деревьями. В случае панелей, установленных на уровне земли, уровень затенения, вероятно, будет влиять на характеристики коллектора.Однако для панелей, установленных на крышах, уровень затемнения, вероятно, будет незначительным.

Коэффициент затенения панели определяется по таблице h3 .

Коэффициент использования, UF

Коэффициент использования – это процент доступной солнечной энергии, которая фактически используется системой. Его значение зависит от ряда факторов, но для целей данного расчета оно было обобщено как зависящее исключительно от отношения доступной солнечной энергии к тепловой нагрузке.Отношения нанесены на Рисунок 1 .

Коэффициент использования рассчитывается по Уравнению 9 .

Где H8 – отношение доступной годовой солнечной энергии к годовой тепловой нагрузке, рассчитанное по уравнению 10 .

Доступное значение

S вычисляется по уравнению 11 .

Коэффициент производительности коллектора, f1

Коэффициент производительности коллектора используется для учета потерь тепла, происходящих из коллектора.Он рассчитывается следующим образом.

Где,

Некоторые типичные значения каждого из этих параметров для двух основных типов солнечных коллекторов подробно описаны в Таблица 1 , а взаимосвязь между каждым из параметров представлена ​​в Рисунок 2 .

Объемный коэффициент накопления солнечной энергии, f2

Коэффициент объема накопления солнечной энергии рассчитывается по уравнению 14 .

Где Veff — эффективный объем солнечного коллектора, а Vd — среднесуточная потребность в горячей воде в литрах.

Veff рассчитывается по Уравнению 15 .

Где Vc — общий объем водонагревателя, а Vs — объем водонагревателя, используемого для солнечного коллектора, т. е. объем водонагревателя, занимаемый теплообменником солнечного коллектора.

Примечание: если используется специальный бак для хранения солнечной энергии, который отделен от основного водонагревателя, Vэфф = Vs.

Зависимость между Veff/Vd и коэффициентом объема хранилища f2 можно увидеть на рис. 3 .

Финансовые ресурсы

Чтобы придать инструменту некоторый уровень функциональности, аналогичный инструменту поддержки принятия решений по биомассе, был создан финансовый модуль, который позволит пользователю быстро оценить стоимость энергии, производимой солнечным коллектором. Модуль позволяет пользователю вводить стоимость системы, стоимость установки, ориентировочную годовую стоимость обслуживания и ожидаемый срок службы системы.Стоимость энергии, произведенной системой, затем рассчитывается по уравнению 16 .

Где S — общая стоимость системы, I — стоимость установки, M — расчетная годовая стоимость обслуживания, L — ожидаемый срок службы системы, а Qs — годовой вклад солнечной энергии в потребности в отоплении, рассчитанный с помощью инструмента. Пользователь также может ввести стимулирующий тариф на возобновляемое тепло, на который имеет право система, чтобы инструмент мог рассчитать стоимость энергии, произведенной системой, с учетом оплаты RHI.

Ежемесячные расчеты

Хотя расчеты, подробно описанные в публикации, предназначены для выполнения в течение всего года, очень желательно знать, какие взносы вероятны для каждого месяца года. Это позволит пользователю указать конфигурацию системы, которая гарантирует, что он сможет удовлетворить свои потребности в горячей воде на 100% в летние месяцы. Если система способна обеспечить 100% потребности в горячей воде в летнее время, то можно будет отключить систему отопления на биомассе на эти месяцы, что позволит максимально сэкономить топливо и избежать необходимости работать с низкой нагрузкой и таким образом, низкая эффективность.

К сожалению, введение этой функции в инструмент происходит за счет точности — в SAP 2012 прямо указано, что расчеты не столь точны, если они выполняются за периоды времени менее одного года. Тем не менее, было сочтено, что добавление этой функции было бы целесообразным, поскольку сразу должно быть ясно, способна ли данная система справиться с требуемой нагрузкой или нет.

Ограничения и допущения

Основное ограничение инструмента заключается в том, что расчеты, изложенные в SAP 2012, предназначены для использования при расчете вклада солнечной энергии в горячее водоснабжение.Поэтому неизвестно, будут ли результаты расчетов такими же точными применительно к комбинированным системам, которые обеспечивают как отопление помещений, так и водяное отопление. Однако предполагалось, что точность расчетов по-прежнему приемлема для такой повышенной нагрузки.

Другим ограничением является то, что для обеспечения широкой применимости расчетов значения радиации представляют собой среднесуточные значения для каждого месяца года. Очевидно, будут дни, когда доступная солнечная радиация и, следовательно, вклад солнечного тепла будут выше или ниже этого среднего значения.Предполагалось, однако, что расчеты уже учли это с включением коэффициента объема аккумулирования солнечной энергии — это указывает на то, что большая часть спроса будет удовлетворяться по мере увеличения эффективного объема аккумулирования солнечной энергии по сравнению с горячей водой. потребность, что означает, что потребность может быть удовлетворена за счет накопленной горячей воды. Это можно увидеть на рис. 3 .

Использование в качестве инструмента

Калькулятор солнечной тепловой энергии в основном используется для прогнозирования годового вклада солнечной энергии в потребность в отоплении. Затем эта информация может быть использована для общего анализа осуществимости. Таким образом, он в первую очередь предназначен для использования в качестве помощи при принятии решений.

Еще одно предполагаемое использование этого инструмента заключается в соответствующем выборе размеров солнечных тепловых систем, чтобы гарантировать, что они могут удовлетворить 100% потребности в горячей воде в летнее время, что позволяет отключить систему биомассы в течение этого периода для экономить топливо и максимизировать эффективность. Однако точность этой функции инструмента ограничена, и этот инструмент не предназначен для использования в качестве инструмента проектирования.Его основная цель в этом отношении также состоит в том, чтобы помочь в принятии решений, поскольку сразу должно быть ясно, подходит ли предлагаемая система.

ссылки

[1] Б. Перерс и К. Бейлс, «Модель солнечного коллектора для моделирования и тестирования системы TRNSYS — отчет IEA SHC Task 26», 2002 г. [онлайн]. Доступно: task26.iea-shc.org/data/sites/1/publications/task26-b-solar_collector_model.pdf. [По состоянию на февраль 2015 г.].

[2] BRE, «Правительственная стандартная процедура оценки энергоэффективности жилых помещений, издание 2012 г.», 2013 г.[Онлайн]. Доступно: www.bre.co.uk/filelibrary/SAP/2012/SAP-2012_9-92.pdf. [По состоянию на февраль 2015 г.].

3.2 Энергетический баланс в плоских коллекторах

Фундаментальной концепцией теплового анализа любой тепловой системы является сохранение энергии, которую можно проанализировать путем расчета энергетического баланса в стационарных условиях. В установившемся режиме полезная энергия коллектора равна разнице между поглощенным солнечным излучением и полными тепловыми потерями коллектора

Полезная энергия = Поглощенная солнечная энергия — Тепловые потери

Очевидно, что чем выше полезная выходная мощность конкретной конструкции, тем выше ожидаемая эффективность. Термическая эффективность коллектора является важным параметром, который необходимо учитывать при таком анализе, поскольку он создает основу для сравнения различных материалов и модификаций коллекторных систем. Поэтому многие теоретические выкладки, представленные в книгах (как и в этом Уроке), в конечном итоге направлены на оценку эффективности.

Давайте сначала определим тепловой КПД ( η ), так как он будет в центре внимания и конечной целью этой главы.

\[\eta = \frac{{{Q_u}}}{{{A_c}{G_T}}}\]

, где Q u — полезный выход энергии из коллектора, G T — поток падающего солнечного излучения (освещенность), A c — площадь коллектора.Таким образом, знаменатель здесь — это общая потребляемая коллектором энергия. В этой формуле G T является параметром, характеризующим внешние условия, и обычно известен из практических измерений (пиранометром) или предположений для конкретного места. Площадь коллектора – заданная техническая характеристика. Таким образом, главный вопрос здесь заключается в том, как оценить Q u — полезную энергию.

Как было сказано выше, чтобы найти, сколько энергии остается доступной для полезной тепловой работы, нам нужно понять энергетический баланс внутри коллектора: поглощенная энергия — потери.

Энергетический баланс также может быть выражен с помощью следующего ключевого уравнения: 

\[{Q_u} = {A_c}[S — {U_L}({T_{тарелка}} — {T_{окружающая среда}})]\]

где S — поглощенное солнечное излучение, U L — полные потери, T пластина — температура поглощающей пластины, T окружающая среда — температура воздуха, A c опять же площадь поверхности коллектора.

Это уравнение является краеугольным камнем анализа энергетического баланса, представленного в главе 6 учебника Даффи и Бекмана. Чтобы реализовать этот вопрос, нам нужно понять, как могут быть получены количества S и U L . Наиболее полное объяснение можно найти в следующем чтении.

Задание по чтению

Просмотрите следующий раздел учебника D&B, чтобы понять, как оценить поглощенное излучение S на поверхности коллектора

Даффи, Дж.А., и Бекман, В.А., Солнечная инженерия тепловых процессов, Wiley and Sons, 2013 г., глава 5, раздел 5.9 (3 страницы).

Уравнения (5.9.1) и (5.9.3) в приведенном выше чтении обеспечивают основу для оценки поглощенного излучения в зависимости от того, какая исходная информация о падающем излучении доступна.

В общем случае, когда доступны измерения падающей солнечной радиации ( I T ), удобное приближение для поглощенной энергии определяется как:

\[S = {(\tau \alpha )_{av}}{I_T}\]

где ( τα ) av произведение коэффициента пропускания крышки коллектора и коэффициента поглощения пластины, усредненного по разным видам излучения. Фактически, (τα) av ≈ 0,96( τα ) луч на основе практических оценок.

Теперь давайте посмотрим, как можно определить радиационные потери. Пожалуйста, обратитесь к следующему чтению.

Задание по чтению

Даффи, Дж. А., и Бекман, В. А., Солнечная инженерия тепловых процессов, Wiley and Sons, 2013 г., глава 6, разделы 6.1–6.4 (18 страниц).

В этих разделах книги объясняется модель и допущения для анализа плоского коллектора.Тепловые потери конкретно рассматриваются в разделе 6.4, и вы можете ознакомиться с полным выводом и примерами. Практический интерес представляют графики на рис. 6.4.4, которые описывают результаты модельных расчетов зависимости коэффициента тепловых потерь от температуры пластины.

Другим полезным результатом этой главы является эмпирическое уравнение (6.4.9), которое предлагает алгебраический метод определения потерь в верхней части коллектора. У вас будет возможность рассмотреть это уравнение поближе и увидеть, как оно работает дальше в этом уроке.

Теперь, когда определены поглощенное излучение и потери, прирост полезной энергии можно определить с помощью приведенного выше уравнения баланса энергии.

::.IJSETR.::

International Journal of Scientific Engineering and Technology Research (IJSETR) — это международный журнал, предназначенный для профессионалов и исследователей во всех областях информатики и электроники. IJSETR публикует исследовательские статьи и обзоры по всей области инженерных наук и технологий, новых методов обучения, оценки, проверки и влияния новых технологий и будет продолжать предоставлять информацию о последних тенденциях и разработках в этой постоянно расширяющейся теме.Публикации статей отбираются путем двойного рецензирования для обеспечения оригинальности, актуальности и удобочитаемости. Статьи, опубликованные в нашем журнале, доступны в Интернете.

Журнал соберет ведущих исследователей, инженеров и ученых в интересующей области со всего мира. Темы, представляющие интерес для подачи, включают, но не ограничиваются:

• Электроника и связь
Машиностроение

• Электротехника

• Зеленая энергия и нанотехнологии

• Машиностроение

• Вычислительная техника

• Разработка программного обеспечения

• Гражданское строительство

• Строительная техника

• Строительная инженерия

• Электромеханическое машиностроение

• Телекоммуникационная техника

• Техника связи

• Химическое машиностроение

• Пищевая промышленность

• Биологическая и биосистемная инженерия

• Сельскохозяйственная техника

• Геологическая инженерия

• Биомеханическая и биомедицинская инженерия

• Экологическая инженерия

• Новые технологии и передовые технологии

• Беспроводная связь и проектирование сетей

• Теплотехника и инженерия

• Управление бизнесом, экономика и информационные технологии

• Органическая химия

• Науки о жизни, биотехнологии и фармацевтические исследования

• Тепломассообмен и технология

• Биологические науки

• Пищевая микробиология

• Сельскохозяйственная наука и технология

• Водные ресурсы и экологическая инженерия

• Городские и региональные исследования

• Управление человеческими ресурсами

• Инженерное дело

• Математика

• Наука

• Астрономия

• Биохимия

• Биологические науки

• Химия

• Натуральные продукты

• Физика

• Зоология

• Пищевая наука

• Материаловедение

• Прикладные науки

• Науки о Земле

• Универсальная аптека и LifeScience

• Квантовая химия

• Аптека

• Натуральные продукты и научные исследования

• Челюстно-лицевая и челюстно-лицевая хирургия

• Вопросы маркетинга и торговой политики

• Глобальный обзор деловых и экономических исследований

• управление бизнесом, экономика и информационные технологии

Особенность IJSETR. ..

• Прямая ссылка на реферат

• Открытый доступ для всех исследователей

• Автор может искать статью по названию, названию или ключевым словам

• Прямая ссылка на реферат по каждой статье

• Статистика каждой статьи как нет. просмотрено и скачано

раз

• Быстрый процесс публикации

• Предложение автору, если статья нуждается в доработке

• Послепубликационная работа, такая как индексация каждой статьи в другую базу данных.

• Журнал издается как онлайн, так и в печатной версии.

• Версия для печати отправляется автору в течение недели после онлайн-версии

• Надлежащий процесс экспертной оценки

• Журнал предоставляет электронные сертификаты с цифровой подписью всем авторам после публикации статьи

• Полная статистика каждого выпуска будет отображаться на одну и ту же дату выпуска выпуска

Определение размеров солнечной тепловой батареи

Для начала нам нужно преобразовать дневной расход (из таблицы выше) из галлонов в день в БТЕ в день. BTU (британская тепловая единица) является отраслевым стандартом тепловой энергии.

Требуется 8,34 БТЕ, чтобы поднять температуру 1 галлона воды на 1 градус по Фаренгейту.

При использовании солнечного контура в качестве предварительного нагревателя для существующего котла нам потребуется нагреть каждый галлон воды, поступающей из сети/колодца, от его температуры на входе (карта выше или замеры на месте) до типичной желаемой уставки 135F. .

Чтобы определить количество БТЕ, необходимое для нагрева одного галлона воды в вашем регионе, вычтите температуру воды из скважины из заданной температуры, а затем умножьте разницу на 8.34.

Примеры:

Южная Флорида: (135F – 77F) * 8,34 БТЕ = 484 БТЕ
Северный Мэн: (135F – 42F) * 8,34 БТЕ = 776 БТЕ

Затем умножьте БТЕ на количество галлонов воды, которое вам нужно будет нагревать каждый день (ваш ежедневный расход), чтобы найти общее количество БТЕ, которое ваша солнечная тепловая система должна генерировать каждый день.

Примеры:

Южная Флорида (20 г/день): 20 г * 484 БТЕ/г = 9680 БТЕ/день
Северный Мэн (20 г/день): 20 г * 776 БТЕ/г = 15 520 БТЕ/день

Определение необходимой площади коллектора

Чтобы получить общую солнечную долю 60-70% (оптимальный размер) вашей солнечной тепловой системы, мы должны сопоставить потребность в нагреве нагрузки с мощностью солнечной батареи в ясный летний день.Существенным преимуществом такого определения размера вашей системы (на основе производительности в летнее время) является то, что вы спроектируете систему, которая работает с максимальной производительностью, не достигая температуры стагнации (которая может повредить компоненты и вывести систему из строя).

Когда вы определяете мощность коллектора для этих расчетов, вы должны использовать «Категорию C» из отчета о сертификации SRCC OG-100.

Вы можете увидеть мощность солнечных коллекторов SunMaxx в БТЕ/фут2 ниже:

  • Плоские коллекторы
    • TitanPower-Plus-SU2 | 1173 БТЕ/фут2
    • ТитанПауэр-Плюс-SU2. 4 | 1147 БТЕ/фут2
    • ТитанПауэр-AL2 | 987 БТЕ/фут2
    • ТитанПауэр-AL2DH | 987 БТЕ/фут2
  • Вакуумные трубчатые коллекторы
    • ThermoPower-VHP10 | 1295 БТЕ/фут2
    • ThermoPower-VHP20 | 1325 БТЕ/фут2
    • ThermoPower-VHP25 | 1328 БТЕ/фут2
    • ThermoPower-VHP30 | 1333 БТЕ/фут2

Используя эти измерения выходной мощности, мы можем определить, сколько квадратных футов коллектора потребуется для нагрева одного галлона воды.

Используйте приведенную ниже формулу для расчета:

Размерный коэффициент

= 1,15 * 8,34 * (X – Y) / Z

  • X – заданная температура (обычно 135F)
  • Y – температура воды из скважины/сети
  • Z — номинальная мощность солнечного коллектора
  • в БТЕ/фут2.

  • Примечание: 1,15 используется для превышения размера на 15 % для учета потерь эффективности в трубопроводах, накопительном баке, теплообменнике и т. д.

Пример:

TitanPower-Plus-SU2 в Южной Флориде

Коэффициент = 1. 15*8,34*(135 – 77)/1173

Соотношение = 556/1173

Соотношение = 0,47 фут2/галлон

С помощью вашего коэффициента вы теперь можете определить общую площадь ваших солнечных коллекторов в квадратных футах, умножив общее количество галлонов в день, которое вам нужно нагреть, на только что рассчитанный коэффициент.

Разделите общую площадь вашей солнечной батареи в квадратных футах на площадь апертуры солнечного коллектора, чтобы определить количество солнечных коллекторов, необходимых для вашей солнечной батареи, и вы успешно определили размер своей солнечной батареи.

Калькулятор выхода энергии солнечного коллектора

С помощью этого калькулятора энергии вы можете примерно определить, сколько энергии будет производить солнечный коллектор Apricus AP с вакуумными трубками каждый год.Значения консервативны, поэтому вы можете получить до 15% больше, если вы находитесь в жарком регионе или у вас есть большой специальный резервуар для хранения солнечных батарей.

Для расчета выходной мощности необходимо ввести следующие переменные:

Уровни солнечной инсоляции

Прежде чем рассчитать выходную мощность, вы должны знать свой уровень солнечной радиации (солнечная инсоляция). Нажмите здесь, чтобы найти значения для вашего местоположения.Обратите внимание на среднегодовое значение, которое можно использовать ниже для оценки выработки и экономии энергии.

Обратите внимание, что энергия должна вводиться в единицах кВтч/м 2 /день.

Преобразование из США в метрические единицы:   1 кВтч/м 2 /день = 317,1 БТЕ/фут 2 /день

Размер коллектора

Введите общее количество вакуумированных пробирок Apricus.

Стоимость энергии

Введите стоимость за кВтч в местной валюте (может потребоваться конвертация из м 3  или терм газа)

  • 1 терм = 29.3 кВтч = 100 000 БТЕ = 105,5 МДж
  • Природный газ составляет 39 МДж/м 3 = 10,83 кВтч/м 3
  • Пропан сжиженного нефтяного газа (жидкий) = 25,3 МДж/л = 7 кВтч/л
  • LPG Пропан (газ) = 93,3 МДж/м 3 = 25,9 кВтч/м 3

Чтобы узнать о стоимости энергии в Европе, нажмите здесь.

Примечания:

  • Значения выходной энергии являются консервативными приближениями с реальной выходной мощностью -5% / +15% расчетных значений.Фактическая выходная мощность и общая эффективность системы будут зависеть от места установки, климата, изоляции, конфигурации системы и многих других факторов. В дождливые или пасмурные дни выход энергии будет значительно снижен.
  • Максимальная эффективность коллектора достигается только при одинаковой температуре окружающей среды и температуры воды. При обычном использовании это может происходить только в течение короткого периода времени каждый день и обычно только при высокой температуре окружающей среды (летом).Поэтому при обычном использовании солнечный коллектор не всегда может работать с такой высокой эффективностью. Это относится ко всем вакуумным трубчатым и плоским коллекторам, а не только к коллекторам Apricus. Чтобы обеспечить более реалистичные цифры, приведенные выше расчеты основаны на «нормальных» условиях эксплуатации, при которых разница между температурой окружающей среды и температурой воды в коллекторе составляет около 20-30 90 628 o 90 629 C. Для получения дополнительной информации об эффективности коллектора нажмите здесь.
  • При сравнении с другими продуктами, пожалуйста, примите во внимание вышеуказанный момент.Не используйте просто значения пиковой эффективности для выходной энергии, так как это приведет к завышенным цифрам. Значения IAM также играют важную роль в определении общего выхода энергии из солнечного коллектора. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о том, как интерпретировать цифры IAM.
  • Энергия производится в виде тепла. При транспортировке и преобразовании этой энергии, например, для кондиционирования воздуха или центрального отопления, часть энергии (тепла) будет потеряна, поскольку ни одна система или изоляция не эффективны на 100%.

Солнечные нагреватели для бассейнов | Министерство энергетики

Вы можете значительно сократить расходы на обогрев бассейна, установив солнечный нагреватель для бассейна. Они конкурентоспособны по цене как с газовыми нагревателями, так и с тепловыми насосами, и у них очень низкие годовые эксплуатационные расходы. На самом деле, солнечный нагрев бассейна является одним из наиболее экономически эффективных способов использования солнечной энергии в некоторых климатических условиях.

Как они работают

Большинство систем солнечного обогрева бассейнов включают следующее:

  • Солнечный коллектор — устройство, через которое циркулирует вода в бассейне, нагреваемая солнцем
  • Фильтр — удаляет мусор перед прокачкой воды через коллектор
  • Насос — перекачивает воду через фильтр и коллектор обратно в бассейн
  • Клапан управления потоком — автоматическое или ручное устройство, которое отводит воду из бассейна через солнечный коллектор.

Вода в бассейне прокачивается через фильтр, а затем через солнечные коллекторы, где она нагревается перед возвратом в бассейн. В жарком климате коллектор(ы) также можно использовать для охлаждения бассейна в пиковые летние месяцы путем циркуляции воды через коллектор(ы) в ночное время.

Некоторые системы включают в себя датчики и автоматический или ручной клапан для отвода воды через коллектор(ы), когда температура коллектора значительно превышает температуру бассейна. Когда температура коллектора близка к температуре бассейна, отфильтрованная вода просто обходит коллектор(ы) и возвращается в бассейн.

Солнечные коллекторы для бассейнов изготавливаются из различных материалов. Тип, который вам понадобится, зависит от вашего климата и от того, как вы собираетесь использовать коллектор. Если вы будете использовать свой бассейн только при температуре выше нуля, вам, вероятно, понадобится только неглазурованная коллекторная система. Неглазурованные коллекторы не имеют стеклянного покрытия (остекления). Как правило, они изготавливаются из сверхпрочной резины или пластика, обработанного ингибитором ультрафиолетового (УФ) света для продления срока службы панелей.Из-за недорогих деталей и простой конструкции неглазурованные коллекторы обычно дешевле застекленных. Эти незастекленные системы могут работать даже в крытых бассейнах в холодном климате, если система предназначена для слива воды обратно в бассейн, когда она не используется. Даже если вам придется отключить систему в холодную погоду, неглазурованные коллекторы могут оказаться более рентабельными, чем установка более дорогой системы стеклянных коллекторов.

Пример работы солнечного коллектора.

Остекленные коллекторные системы, как правило, изготавливаются из медных трубок на алюминиевой пластине с покрытием из закаленного железа, что увеличивает их стоимость.В более холодную погоду застекленные коллекторные системы с теплообменниками и теплоносителями улавливают солнечное тепло более эффективно, чем незастекленные системы.

Поэтому их можно использовать круглый год во многих климатических условиях. Застекленные коллекторы также можно использовать для нагрева горячей воды для бытовых нужд круглый год.

Как застекленные, так и неглазурованные коллекторные системы должны включать защиту от замерзания, если они будут использоваться в более холодных условиях.

Выбор солнечного нагревателя для бассейна

Покупка и установка солнечной системы подогрева бассейна обычно стоит от 2500 до 4000 долларов.Это обеспечивает окупаемость от 1 до 7 лет, в зависимости от ваших местных затрат на топливо и доступных солнечных ресурсов. Они также обычно служат дольше, чем газовые и тепловые нагреватели для бассейнов. Ваши фактические затраты и окупаемость зависят от многих факторов. Поэтому, прежде чем купить и установить солнечную систему подогрева бассейна, вам следует сделать следующее:

  • Оцените солнечные ресурсы вашего участка
  • Определите правильный размер системы
  • Определение правильной ориентации и наклона коллектора
  • Определить эффективность системы
  • Сравнить стоимость системы
  • Изучите местные кодексы, договоры и правила.

Оценка солнечных ресурсов вашей площадки

Прежде чем купить и установить солнечную систему обогрева бассейна, сначала необходимо оценить солнечные ресурсы вашего участка. Эффективность и дизайн солнечного нагревателя для бассейна зависят от того, сколько солнечной энергии достигает вашей строительной площадки.

Солнечные системы обогрева бассейнов используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Поэтому, даже если вы не живете в теплом и солнечном климате большую часть времени, как на юго-западе США, на вашем участке все равно может быть достаточно солнечного ресурса.По сути, если ваша строительная площадка имеет незатененные участки и обычно выходит на юг, это хороший кандидат на солнечную систему подогрева бассейна.

Ваш местный поставщик или установщик солнечной системы может выполнить анализ солнечной установки.

Определение размеров солнечного нагревателя для бассейна

Выбор размера солнечной системы обогрева бассейна зависит от многих факторов:

  • Размер бассейна
  • Продолжительность купального сезона
  • Средние региональные температуры
  • Желаемая температура бассейна
  • Солнечный ресурс сайта
  • Ориентация и наклон коллектора
  • Эффективность коллектора
  • Использование покрытия для бассейна.

Подрядчики, работающие с солнечными батареями, используют таблицы и компьютерные программы для определения системных требований и размеров коллекторов.

В принципе, площадь поверхности вашего солнечного коллектора должна составлять 50–100 % площади поверхности вашего бассейна. В более прохладных и пасмурных районах вам может потребоваться увеличить соотношение между площадью коллектора и площадью поверхности бассейна. Добавление коллекторных квадратных метров также удлиняет купальный сезон.

Например, для круглогодичного использования в открытом бассейне размером 15 на 30 футов во Флориде обычно требуется коллектор, равный 100% площади бассейна.Это равняется 450 квадратных футов коллекторов. В северной Калифорнии большинство людей используют открытые бассейны 6–8 месяцев в году, поэтому они обычно имеют размер своих систем, равный 60–70% площади поверхности бассейна.

В любом климате вы обычно можете уменьшить требуемую площадь коллектора, используя покрытие для бассейна.

Вам также понадобится насос для бассейна подходящего размера для солнечной системы. Если вы заменяете обычную систему обогрева бассейна на солнечную систему, вам может понадобиться насос большего размера, чем ваш нынешний, или отдельный насос меньшего размера для подачи воды из бассейна в коллекторы и через них.

Расположение коллектора солнечного нагревателя для бассейна

Коллекторы

могут быть установлены на крышах или в любом другом месте рядом с бассейном, что обеспечивает правильную экспозицию, ориентацию и наклон к солнцу. Как ориентация, так и наклон коллектора будут влиять на производительность вашей солнечной системы нагрева бассейна. Ваш подрядчик должен учитывать их при оценке солнечных ресурсов вашего объекта и определении размера вашей системы.

Ориентация коллектора

Коллекторы солнечных нагревателей для бассейнов должны быть ориентированы географически, чтобы максимизировать количество ежедневной и сезонной солнечной энергии, которую они получают.В общем, оптимальной ориентацией солнечного коллектора в северном полушарии является истинный юг. Однако недавние исследования показали, что, в зависимости от вашего местоположения и наклона коллектора, ваш коллектор может быть направлен до 45º к востоку или западу от истинного юга без значительного снижения его производительности. Вы также должны учитывать такие факторы, как ориентация крыши (если вы планируете установить коллектор на крыше), особенности местного ландшафта, которые ежедневно или сезонно затеняют коллектор, и местные погодные условия (туманное утро или облачный день), поскольку эти факторы могут повлиять на оптимальную ориентацию вашего коллектора.

Наклон коллектора

Угол наклона коллектора зависит от географической широты и продолжительности купального сезона (летом или круглый год). В идеале коллекторы для летнего отопления должны быть наклонены под углом, равным вашей широте минус 10º–15º. Коллекторы для круглогодичного отопления должны быть наклонены под углом, равным вашей широте. Однако исследования показали, что отсутствие наклона коллектора под оптимальным углом не приведет к значительному снижению производительности системы.Таким образом, вы обычно можете установить коллекторы плоско на крыше, что может быть не под оптимальным углом, но более эстетично. Тем не менее, вы захотите принять во внимание угол крыши при выборе размера вашей системы.

Определение эффективности солнечной системы обогрева бассейна

Вы можете определить эффективность солнечной системы обогрева бассейна на основе рейтинга тепловых характеристик коллектора  при наличии.

Тепловая мощность солнечного коллектора измеряется в БТЕ (британская тепловая единица) на квадратный фут в день: БТЕ/(фут 2 день)

Или рейтинг можно измерять в киловатт-часах (кВтч) на квадратный метр в день: кВтч/(м2день).

Его также можно измерить в БТЕ в день, что представляет собой просто рейтинг в БТЕ/(фут 2 день), умноженный на площадь в футах 2 . Также используется кВтч в день, который представляет собой оценку в кВтч/(м2день), умноженную на площадь в м2.

Чем выше число, тем выше эффективность сбора солнечной энергии. Однако, поскольку погодные условия, точность приборов и другие условия испытаний могут различаться, тепловые характеристики любых двух коллекторов следует считать примерно одинаковыми, если их номинальные значения различаются в пределах 25 БТЕ/(фут 2 сут).

Высокоэффективные солнечные коллекторы не только снизят ваши ежегодные эксплуатационные расходы, но также могут потребовать меньше квадратных футов площади коллектора для обогрева бассейна.

Сравнение стоимости солнечной системы обогрева бассейна

Перед покупкой солнечной системы подогрева бассейна вы можете оценить и сравнить затраты на использование различных моделей солнечных коллекторов. Это поможет вам определить потенциальную экономию средств за счет инвестиций в более эффективный тип коллектора, для которого может потребоваться меньше панелей для площади коллектора, необходимой для обогрева вашего бассейна.

Для оценки и сравнения затрат необходимо знать следующее:

  • Номинальная тепловая мощность коллектора А (БТЕ/день)
  • Общее количество коллекторных панелей или труб для площади, необходимой для обогрева вашего бассейна
  • Общая стоимость установки системы.

Затем вы можете рассчитать выходную мощность коллектора на каждый потраченный или вложенный доллар, используя следующую формулу:

(БТЕ/день X количество коллекторных панелей/модулей трубопроводов) ÷ общая стоимость установки системы = БТЕ/долл. США за потраченный доллар

Пример:

(27 900 X 4) БТЕ ÷ 3 000 долларов США = 37.20 БТЕ/день за каждый потраченный доллар

Если вы просто знаете цены и номинальные тепловые характеристики (БТЕ/день) коллекторов, вы можете использовать следующую формулу для расчета выхода энергии на каждый доллар, потраченный или инвестированный для различных коллекторов:

БТЕ/день ÷ цена коллектора = БТЕ/день за потраченный доллар

Пример:

21 000 БТЕ ÷ 387 долларов США = 54,26 БТЕ/день на каждый потраченный доллар

Не выбирайте солнечную систему обогрева бассейна или коллектор, основываясь только на предполагаемой стоимости.При выборе солнечного нагревателя для бассейна также важно учитывать все факторы, связанные с размером системы, качеством проектирования и установки.

Строительные нормы и правила

Как и в случае солнечной системы нагрева воды, важно учитывать местные строительные нормы и правила в отношении солнечного нагрева воды. Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC) предоставляет рейтинги солнечных нагревателей для бассейнов в соответствии со стандартом OG400 и ведет каталог сертифицированных солнечных нагревателей для бассейнов.

Установка и обслуживание

Правильная установка солнечной системы подогрева бассейна зависит от многих факторов. Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, требования местных строительных норм и правил и вопросы безопасности. Поэтому лучше всего, чтобы вашу систему устанавливал квалифицированный подрядчик по солнечным тепловым системам.

Правильное техническое обслуживание системы после установки обеспечит ее бесперебойную работу в течение 10–20 лет. Проконсультируйтесь с вашим подрядчиком и прочитайте руководство пользователя для требований по техническому обслуживанию.Ваш коллектор не требует особого обслуживания, если химический баланс бассейна и система фильтрации регулярно проверяются. Застекленные коллекторы могут нуждаться в очистке в сухом климате, где дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

При отборе потенциальных подрядчиков для установки и/или обслуживания задайте следующие вопросы:

  • Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания систем солнечного подогрева бассейнов?

Выбирайте компанию, имеющую опыт установки нужного вам типа системы и обслуживания выбранных вами приложений.

  • Сколько лет ваша компания имеет опыт установки и обслуживания систем солнечного отопления?

Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.

  • Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?

В некоторых штатах требуется действующая лицензия сантехника и/или подрядчика по строительству солнечных батарей. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование в совете по лицензированию подрядчиков вашего штата.Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков с государственной лицензией.

solar_calculator.xlsx
Размер файла: 176 КБ
Тип файла: