Расчет плоского солнечного коллектора

Солнечные коллекторы позволят использовать энергию Солнца для подогрева воды лишь при правильном расчете требуемой мощности всей системы и выборе соответствующих компонентов. Производительность солнечного коллектора, как устройства для преобразования солнечного света, определяется площадью и количеством элементов, которые непосредственно участвуют в нагреве воды.

Расчет мощности плоского солнечного коллектора

Современные плоские солнечные коллекторы с одного квадратного метра площади установки позволяют получать около 900 Вт полезной мощности, которая расходуется на нагрев воды. Данное допущение можно применять лишь при благоприятных погодных условиях, которые изменяются в зависимости от времени суток и наличия облачности. Пример расчета мощности солнечного коллектора плоского типа будет проводиться для модели площадью 1 кв. м. (коллектор утеплен 10 см пенополистирола и имеет близким к 100% показателем по поглощению тепловой энергии).

Для начала определим тепловые потери, которые зависят от типа и толщины утеплителя на обратной (теневой) стороне солнечного коллектора. Предположим, что разница температур на противоположных сторонах пенополистирола составляет 50 градусов. Тогда, зная его коэффициент теплоизоляции (0,05 Вт/м*град.) определяем потери:

Данное значение можно умножить вдвое с учетом потерь в торцах солнечного коллектора и трубах.

Для повышения температуры воды, которая используется в плоских солнечных коллекторах в качестве теплоносителя, на один градус необходимо затратить 1,16 Вт энергии. Используя солнечный коллектор с показателем производства в 800 Вт (с учетом изменения интенсивности солнечного света) получаем, что с нашей модели солнечного коллектора за один час можно нагреть на один градус около 700 кг воды (при температурах теплоносителя до 60 градусов). В нашем случае, модель плоского солнечного коллектора теоретически способна будет нагреть 10 л воды на 70 градусов всего за один час. Для получения максимальной эффективности от солнечного коллектора необходимо, чтобы панели коллектора были расположены под углом, соответствующем широте местности.

Исходя из полученных данных, для подогрева 50 л воды до температуры в 70 градусов мощность солнечного коллектора должна составлять:

W=Q × V × Tp = 1,16 × 50× (70-10) = 3,48 кВт

Зная номинальную мощность 1 кв. м. солнечного коллектора, можно определить площадь радиаторов, которые необходимы для подогрева заданного объема воды до необходимой температуры.

ukrelektrik.com

Солнечный коллектор — энергия Солнца в доме!

ООО Производственная компания «АНДИ Групп» телефон / факс +7(495)748-11-78

ВЫБОР И РАСЧЁТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ГВС И ОТОПЛЕНИЯ.

Выбор и расчёт солнечной системы

  • Расчёт солнечной системы горячего водоснабжения для коттеджей.

Как и при подборе любого другого оборудования для системы теплоснабжения, при проектировании солнечной системы, прежде всего, определяют цель расчета. Поскольку солнечная система почти всегда является частью бивалентной установки, целью по существу, является определение доли нагрузки системы теплоснабжения, покрываемое за счет солнечной энергии. Часть системы теплоснабжения, подключается к традиционному источнику энергии, рассчитывается независимо от солнечной системы. Тем не менее, взаимодействие между различными источниками теплоты имеет важные значение для достижение максимальной эффективности системы в целом, и следовательно, для эффективности энергосбережения.

Целью расчета солнечной системы ГВС в коттеджах является покрытие годовой нагрузки на ГВС за счет солнечной энергии на 60%, при этом летом достигается практически полное расчетное покрытие нагрузки на ГВС. С технической и экономической точки зрения более высокая доля покрытия нагрузки на ГВС в коттеджах доме нецелесообразна.

Для этого емкостный водонагреватель солнечной системы должен содержать количество воды, равное ожидаемому дневному потреблению на ГВС. Размеры коллектора солнечной энергии определяются из расчета, чтобы весь объем емкостного водонагревателя за солнечный день (около 5 полных солнечных часов) нагревался до 60°С. Это позволяет обеспечить нагрузку на ГВС в следующий день с более слабой инсоляцией. С этой точки зрения определяют соотношение между объемом водонагревателя и площадью коллектора.

В коттеджах среднесуточный расход воды на ГВС на человека выше, чем много-квартирном доме. Для расчета можно принимать значение расхода 30л на человека при температуре 60°С.

В качестве основного соотношения для выбора бивалентного водонагревателя можно принимать – на 100л объема водонагревателя — 1,5 м 2 или 1,0 м 2 вакуумированного трубчатого коллектора. Условие: поверхность крыши может иметь отклонение от кожного направления не более 45°С, а угол наклона крыши находится в пределах от 25° до 55° . Иначе потери производительности компенсируются небольшим увеличении площади коллектора.

Если к системе ГВС подключена посудомоечная машина, то расход воды увеличивается на 10л за один посудомоечный цикл.

Если стиральная машина подключена к системе ГВС, то расход увеличивается в среднем на 20л за одну стирку.

Пример. Базовая солнечная система:

угол наклона крыши 45 о, ориентация – юг,

доля замещения нагрузки ГВС за счет солнечной энергии 61%.

Если меняется угол наклона коллектора на 60 °, то доля замещения становится 59%.

Если меняется ориентация на юго-запад, то доля замещения становится 59%.

Как видно, влияние дополнительных факторов относительно невелико.

  • Расчёт солнечной системы ГВС для многоквартирных домов

В многоквартирных домах солнечная система рассчитывается на минимальное потребление тепла на ГВС в летний период. Поэтому количество теплоты, которое вырабатывается за счет солнечной энергии, полностью потребляется в системах ГВС в любое время года. Определяющей величиной является суточный расход 60 л горячей воды с температурой 60°С на квадратный метр площади коллектора. На основании этой величины определяется площадь коллектора.

Если солнечная система оптимизирована по данной величине, доля замещения нагрузки на ГВС за счет солнечной энергии ограничивается около 35%. Повышение доли приведет к выработке излишков теплоты и снижению удельной производительности солнечной системы. В результате расчета определяют количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 10 до 60°С, а также площадь коллектора, необходимую для производства такого количества теплоты.

Пример. Солнечная система с плоскими коллекторами, 240 человек, измеренный расход 25 л на человека при температуре 60°С, то есть 6000 л в сутки.

Для среднего, на пасмурного летнего дня можно на основании коэффициента полезного действия коллектора определить максимальное количество теплоты с одного квадратного метра площади коллектора :

  • для плоских коллекторов – около 3,4 кВт·ч/ м 2 ·день
  • для вакуумированых трубчатых коллекторов – около 4,3 кВт·ч/ м 2 ·день

С помощью этого количества плоских коллекторов с одного квадратного метра площади при угле наклона 45°С и ориентации на юг можно нагреть 60-70л воды до температуры 60°С (для вакуумированых трубчатых коллекторов это количество будет примерно на 25% больше).

Отсюда получаем, что для нагрева 6 000л воды необходима площадь коллектора 100 м 2 (что составляет 43 плоских коллектора).

  • Расчёт солнечной системы для поддержки системы отопления

Опыт показывает, что заинтересованные лица не всегда правильно оценивают возможности солнечных систем в существующих зданиях для поддержки системы отопления. Поэтому во время консультаций необходимо как можно раньше откорректировать такие ошибочные оценки и прояснить реальные возможности поддержки систем отопления солнечными системами:

  • солнечная система не заменяет традиционный генератор теплоты и не уменьшает его мощность;
  • солнечная система должна рассматриваться как составная часть системы теплоснабжения, в которой большое значение имеет эффективность традиционного генератора теплоты. Интеграция регенеративных видов энергии повышает эффективность всей системы теплоснабжения, но не может заменить ее;
  • без сезонного аккумулирования возможности использования солнечных систем отопления ограничены. Есть дополнительный рисунок кривыми производительности солнечной системы при площади абсорбера 30 или 50 м 2 , станет ясно, что дополнительно полученная энергия большей частью уйдет в летние излишки выработки теплоты солнечной системой;
  • каждая солнечная система для поддержки системы отопления летом простаивает в течение долгого времени, если к системе не подсоединены исключительно летние потребители теплоты. Связанное с этим парообразование требует очень тщательного проектирования и монтажа солнечной системы.

На практике существует два подхода к определению параметров солнечных систем для поддержки системы отопления.

1. Ориентация на долю замещения тепловой нагрузки.

Базовая величина доли замещения тепловой нагрузки часто вытекает из желания потребителя или его ожиданий, что во многом связано с рекламой. При поддержке системы отопления расчет делается на определенную долю замещения тепловой нагрузки за счет солнечной энергии без серьезного рассмотрения реальных возможностей замещения отопительной нагрузки отапливаемого здания. Долю замещения тепловой нагрузки получают в соответствии с проектной тепловой нагрузкой здания, и она мало пригодна для использования в качестве целевой величины.

2. Ориентация на отапливаемую жилую площадь здания.

Вторым подходом является расчет на основании отапливаемой жилой площади здания. Однако, если учесть значительное изменение 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 от 0,1 м 2 до 0,2 м 2 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 соотношение между отапливаемой жилой площадью и расходом воды на горячее водоснабжение. Солнечная система, рассчитана только на отапливаемой площади, в здании с площадью 250 м 2 , где живут два человека, имеет иные характеристики, чем солнечная система в доме, где живет семья из 5 человек.

Основой для определения параметров солнечной системы для поддержки системы отопления является тепловая нагрузка в летний период. Она состоит из тепловой нагрузки на горячее водоснабжение, и тепловых нагрузок других потребителей ( в зависимости от объекта), которые также могут покрываться солнечной системой, например, для предотвращение конденсации в подвальных помещениях.

Для такого летнего потребления рассчитывается соответствующая площадь коллектора. Эта площадь коллектора умножается на коэффициент 2 и коэффициент 2,5 – результат 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. Если в результате расчета получается, например, семь или восемь коллекторов, а на южном скате крыши площади достаточно только семи, то нецелесообразно устанавливать восьмой коллектор на крыше гаража.

Пример. Для одноквартирного жилого дома рассчитана площадь коллектора для горячего водоснабжения 7м 2 (плоский коллектор), дополнительное летнее теплопотребление отсутствует. Таким образом, площадь коллектора для поддержки системы отопления должна составлять от 14 до 17,5 м 2 . Значит следует выбирать семь плоских коллекторов с площадью абсорбера по 2,33 м 2 , то есть общая площадь гелиополя составляет 16,3 м 2 .

  • Солнечная система для открытого басейна

По теплопотреблению плавательные бассейны делятся на три категории, из которых можно вывести различные правила их интеграции в общую систему теплоснабжения:

  1. открытые бассейны без подогрева традиционными источниками теплоты;
  2. открытые бассейны, в которых поддерживается определенная температура;
  3. крытые плавательные бассейны для круглогодичного использования, где поддерживается постоянная требуемая температура.

Использование солнечной системы позволяет увеличить базовую температуру воды в бассейне.

Увеличение базовой температуры зависит от соотношения площади абсорбера солнечного коллектора.

В открытых бассейнах с защитным покрытием величина расчетной площади абсорбера достигает 50% площади поверхности бассейна.

  • Рекомендации по обеспечению рентабельности

В 80% случаев поводом для монтажа солнечной системы в одноквартирном доме является модернизация системы теплоснабжения. Поэтому перед такими заказчиками стоит вопрос экономичности солнечной системы в связи с общими затратами на модернизацию.

В случае полной модернизации системы теплоснабжения, при составлении предложения необходимо разделить на солнечную систему и затраты на систему теплоснабжения, то есть выделить отдельно фактически дополнительные затраты, связанные с гелиоустановкой. Такое раздельное представление затрат на модернизацию облегчает решение об использовании солнечной системы.

Затраты на систему теплоснабжения относятся к работам и компонентам которые необходимы для функционирования системы теплоснабжения. Тем не менее, очень часто они оказываются в той части предложения, которая относится к солнечной системе. В основном это касается трех видов затрат:

— подключений холодной и горячей воды к емкостному водонагревателю;

— подключения и регулирования нагрева (догрева) емкостного водонагревателя;

— затраты на традиционный моновалентный емкостный водонагреватель.

Затратами на солнечную систему является только дополнительные затраты на бивалентный водонагреватель (по сравнению с моновалентным), и это нужно подчеркнуть особо.

Для калькуляции солнечных систем в новых домах исходят примерно из тех же условий, что и в случае с модернизацией. В новостройках чистый монтаж солнечной системы стоит меньше, однако больше затрат требуют различные согласования и более частые поездки на объект.

Для больших солнечных систем необходимо уже на этапе предварительного проектирования и выбора концепции представить реалистичную оценочную стоимость, чтобы решить, нужно ли вообще детально проектировать установку. По опыту известно, что здесь нужно заранее представить данные об общем объеме мероприятий, которые позволяют определить себестоимость тепла, полученного с помощью солнечной энергии.

Оценка затрат в зависимости от площади гелиополя с плоскими коллекторами включает затраты на подключение емкостных водонагревателей и догрев.

На основе вышеуказанных оценок можно определить долю отдельных компонентов и узлов в общих затратах. При этом следует учесть, что доля затрат на «монтаж гелиополя и опорной конструкции», а также на трубопроводы является статистическими средними значениями, которые в отдельных случаях могут сильно отличатся от реальных.

Распределение затрат по компонентам:

15% водонагреватель и теплообменник

15% монтаж гелиополя и опорной конструкции*

* в неблагоприятных случаях обе эти позиции могут составить до 50% общих затрат.

Определение стоимости теплоты, полученной с помощи солнечной энергии

Основной экономической оценкой солнечной системы является цена за киловатт-час теплоты, выработанной с использованием солнечной энергии. Такая себестоимость теплоты называется также стоимостью теплоты, полученной с помощью солнечной энергии, и может быть относительно просто рассчитана. Основными исходными данными для расчета являются: капитальные затраты, годовые эксплуатационные затраты, потеря процентов на использованный капитал и ожидаемая производительность солнечной системы. Используемые в расчете показатели сравнимы с показателями, применяемыми в расчете затрат на другие генераторы теплоты и определяются следующим образом.

Это все затраты на солнечную систему и все накладные расходы, необходимые для сооружения установки. Сюда, например, относятся расходы на подъемный кран но не на конструкцию крыши, если ее так или иначе, необходимо провести но по времени это совпало с сооружением солнечной системы.

Из суммы капиталовложений вычитаются все сэкономленные затраты на компоненты (затраты на модернизацию системы теплоснабжения). Если солнечная система сооружается например, в рамках реконструкции системы теплоснабжения и при этом используя бивалентный водонагреватель, можно из затрат на солнечную систему вычесть стоимость уже не нужного моновалентного водонагревателя.

Затраты на потребление энергии

Здесь учитываются только затраты на электроэнергию для питания регулятора и насосов. При использовании правильно подобранных насосов можно использовать коэффициент 50, то есть с помощью 1 кВт*ч электроэнергии солнечная система может произвести 50 кВт*ч тепловой энергии.

Коэффициент аннуитета

С помощью коэффициента аннуитета производится перерасчет капитальных затрат на всю солнечную систему за год с учетом срока эксплуатации и принятых процентов на капитал. Это определяет капитальные затраты в зависимости от годовой процентной ставки. Коэффициент аннуитета определяют исходя из срока эксплуатации 20 лет:

Fa – коэффициент аннуитета

Р – ставка процента на капитал в виде десятичной дроби

Т – срок эксплуатации установки (количество лет)

Коэффициент аннуитета в зависимости от процентной ставки при сроке эксплуатации 20 лет.

Процентная ставка Коэффициент аннуитета

Стоимость теплоты, полученной с помощью солнечной системы

Кроме выше названых величин в определение стоимости теплоты, полученной с помощью солнечной системы, включается еще годовая производительность солнечной системы

Ksol – стоимость теплоты, полученной с помощью солнечной системы в €/кВт·ч

Kinv – капитальные затраты в €

Kbetr – эксплуатационные затраты в €/год

Kverbr – затраты на потребление энергии в €/кВт·ч

Fa – коэффициент аннуитета

Qsol – производительность солнечной системы в кВт·ч/год

Стоимость теплоты, с помощью солнечной системы Ksol – это стоимость одного киловатт-часа теплоты в евро, она действительная на протяжении всего срока эксплуатации установки.

Пример . Солнечная система с площадью гелиополя 170 м 2

При стоимости установки 100 000€ за вычетом субсидии 20 000€ капитальные затраты составляют 80 000€. Производительность солнечной системы составляет 81 600 кВт·ч/год (480 кВт·ч/ м 2 в год). Техническое обслуживание и ремонт составляют 1,5 % стоимости солнечной системы, стоимости электроэнергии составляет 0,2 €/кВт·ч. Ожидаемый процент на капитал – 5%.

Стоимость одного киловатт-часа, произведенного с помощью солнечной системы, составляет 10,1 цента.

Пример . Солнечная система с площадью гелиополя 50 м 2 .

При стоимости солнечной системы 35 000€ за вычетом субсидии 7 000€ капитальные затраты составляют 28 000€. Производительность солнечной системы составляет 20 000 кВт·ч/год (400 кВт·ч/м 2 в год). Техническое обслуживание и ремонт составляют 1,5 % стоимости солнечной системы, стоимости электроэнергии составляет 0,2 €/кВт·ч. Ожидаемый процент на капитал – 5%.

Стоимость одного киловатт-часа, произведенного с помощью солнечной системы, составляет 14,2 цента.

Пример . Солнечная система с площадью гелиополя 5 м 2 .

При стоимости установки 4 000€ за вычетом субсидии 500€ капитальные затраты составляют 3 500€. Производительность солнечной системы составляет 1 750 кВт·ч/год (350 кВт·ч/м 2 в год). Техническое обслуживание и ремонт составляют 1,5 % стоимости солнечной системы, стоимости электроэнергии составляет 0,2 €/кВт·ч. Ожидаемый процент на капитал – 5%.

Стоимость одного киловатт-часа, произведенного с помощью солнечной системы, составляет 19,8 цента.

Важно, чтобы для определения расходов на энергию, предоставляемую традиционным способом, принимались реалистичные коэффициенты использования – например на горячее водоснабжение летом. Эксплуатационные расходы при традиционном производстве теплоты не нужно учитывать при расчете экономии. Комбинация с солнечной системой оказывает, правда как правило положительное влияние на эксплуатационные характеристики котельной установки (уменьшение пусков горелки), но финансовые затраты на техническое обслуживание и ремонт при этом практически не снижаются.

Пока принятый рост на энергию находится в логических пределах, он оказывает сравнительно небольшое влияние на срок амортизации. Рост цен на энергию имеет большое влияние только на экономию средств в денежном выражении за этот период. При сроке эксплуатации солнечной системы более 20 лет конечно очень сложно точно просчитать экономию, например до 2030 года.

Пример. Стоимость теплоты полученной с помощью солнечной системы 0,101 €/кВт·ч цена на первичную энергию в первый год 0,08 €/кВт·ч коэффициент использования традиционного источника теплоты 70%.


Рассчитать, спроектировать систему и подобрать солнечный коллектор Вам помогут квалифицированные специалисты Производственной компании «АНДИ Групп».

Солнечные коллекторы АНДИ Групп разработаны специально для климатических условий России. Вакуумные солнечные коллекторы торговой марки «АНДИ Групп» — оптимальное соотношение качества, удобства и эффективности для солнечного нагрева воды и отопления.

ЗВОНИТЕ! (495) 748-11-78 Наши квалифицированные специалисты ответят на Ваши вопросы и в зависимости от поставленных Вами задач, помогут подобрать солнечный коллектор, удовлетворяющий Вашим требованиям. Вы не можете до нас дозвониться? Вам удобнее, чтобы мы перезвонили Вам? Воспользуйтесь новым сервисом «Обратный звонок». Услуга полностью бесплатная!

Солнечный коллектор АНДИ Групп — энергия Солнца в доме!

solar-kollektor.ru

Расчет солнечного коллектора для ГВС

Солнечная энергетика – это не только свет, преобразованный в электричество. Это еще и горячая вода, и тепло в доме. Чтобы преобразовать энергию солнечного излучения в тепло, нужны специальные установки – солнечные коллекторы. В период с апреля по октябрь эти установки снабжают дома горячей водой, а в осенне-зимний период совместно с традиционными источниками энергии отапливают помещения.

Владельцам коттеджей, загородных домов использование солнечных коллекторов дает существенную экономию средств, так как горячая вода поступает в дом практически бесплатно. Но для того, чтобы эти установки работали в самом оптимальном режиме, перед тем, как выбрать тип установки, ее месторасположение, необходимо выполнить хотя бы приблизительный, прикидочный расчет солнечного коллектора для ГВС (горячего водоснабжения).

Пример расчета для плоского гелиевого конвертера

Для начала нужно установить, какое количество солнечной энергии попадает на поверхность, установленную перпендикулярно лучам солнца. Известно, что на один квадратный метр поверхности, находящейся за пределами атмосферы, попадает 1367 ватт энергии Солнца.

Проходя через атмосферу, солнечное излучение теряет в мощности от трехсот до пятисот ватт. Поэтому на поверхность Земли в ясную безоблачную погоду в средних широтах на один квадратный метр попадает от 800 до 1000 ватт мощности. Для расчетов принимается среднее значение – 900 ватт. Для упрощения расчетов в качестве модели используется условный солнечный конвертер площадью в один квадратный метр.


Схема тепловых потерь плоского солнечного коллектора

Модель коллектора, принятая для расчетов, представляет собой установку, рабочая поверхность которой защищена специальным закаленным противоударным стеклом с антибликовым покрытием. Абсорбер покрыт жаропрочной селективной черной краской. Тем самым обеспечивается практически 100% поглощение тепловой энергии. Тыльная сторона коллектора представляет собой слой теплоизоляции толщиной в десять сантиметров. Теплоизоляция чаще всего выполняется на основе минеральной ваты. Чтобы рассчитать потери тепла, неизбежно возникающие на теневой стороне, необходимо знать коэффициент теплопроводности минеральной ваты. Для легкой минеральной ваты этот коэффициент составляет 0.045.

Для расчета предполагается, что разница температур на лицевой и тыльной сторонах теплоизоляции составляет до 50°. Следовательно, при толщине теплоизоляции десять сантиметров потери тепла составят:

Примерно такие же потери тепла возможны с торцевых поверхностей коллектора и от труб. Таким образом, суммарные потери тепла составят 45 ватт. Для расчета необходимо внести корректировочные поправки на возможную облачность, загрязнение стекла коллектора, налипание посторонних предметов (например, листьев с деревьев). Поэтому в расчете следует принять нижнюю границу значения мощности солнечной энергии, приходящейся на один квадратный метр — 800 ватт на один квадратный метр. В качестве теплоносителя в плоских солнечных конвертерах используется вода. Чтобы нагреть один литр воды на один градус, необходимо затратить энергию в 4200 джоулей, что соответствует мощности в 1.16 ватта.

Зная эти величины, можно рассчитать то количество воды, которое будет нагрето в течение одного часа в условном солнечном коллекторе с рабочей площадью в один квадратный метр:

То есть за один час гелиевый коллектор площадью в один квадратный метр сможет нагреть на один градус почти 700 литров воды. Из этого расчета следует, что если необходимо нагревать воду на два, три, десять градусов, то расходуемую мощность необходимо соответственно увеличивать.

800 : (1.16 × 10) = 68.96

Следовательно, чтобы в течение часа нагреть воду на десять градусов, через условный солнечный коллектор нужно пропустить не более 69 литров воды (вес одного литра воды равен одному килограмму). Согласно санитарным правилам и нормам (СанПиН), принятым в 2009 году, температура горячей воды, подаваемой в дома, должна находиться в пределах от +60°С до +75°С.

Как показывает практика, для поддержания комфортных условий среды обитания на одного человека требуется в среднем примерно 50 литров горячей воды в день. Для расчета количества энергии принимаем это значение и верхнее значение температуры — +75°С. Поскольку холодная вода, поступающая в коллектор, имеет начальную температуру порядка +10°С, мы получаем ту разницу температур, на которую необходимо нагреть воду:

Коллектор следует расположить таким образом, чтобы угол наклона его примерно соответствовал географической широте местности, а ориентация была бы на юг. Возможны небольшие отклонения на юго-восток или юго-запад.

Для определения количества тепла, необходимого для нагрева 50 литров воды на 65°, применима формула:

W = Q × V × Tp = 1,16 × 50 ×65 = 3770 (ватт энергии)

Теперь остается вычислить площадь гелиевого коллектора. По таблицам метеорологов для данной конкретной местности следует уточнить то количество энергии Солнца, которое получает здесь один квадратный метр поверхности. Для нашего расчета это значение принято 800 ватт. Разделив вычисленное значение W количества энергии на 800 ватт, мы получим искомую площадь коллектора:

3770 : 800 = 4.71 (квадратных метров)

Это значение соответствует значению площади гелиевого коллектора, который обслуживает одного человека. Для нагрева воды для двух, трех или более человек эту площадь следует увеличить в соответствующее число раз. При стандартных размерах рабочей площади в 2.0 м² — 2.2 м² для нагрева воды на семью из трех человек необходимо установить шесть плоских солнечных коллекторов.

Аналогичным образом производится расчет площади и количества гелиевых коллекторов для организации отопления. Единственное, на что нужно будет сделать поправку, так это на объем теплоносителя, так как в данном случае его потребуется больший объем.

Графический метод расчета системы горячего водоснабжения

Поскольку для определения количества оборудования, которое необходимо приобрести для организации солнечного нагрева воды и подачи ее в дом, особая точность не требуется, многие изготовители и поставщики систем горячего водоснабжения разработали собственные методики расчета, воплотив их в простейшие графики.

По таким графикам любой потенциальный покупатель может самостоятельно определить свои потребности в тех или других компонентах системы нагрева воды. Ниже приведен один из таких графиков. Чтобы определиться с составом оборудования, необходимо выполнить несколько последовательных шагов.


Графическое определение состава оборудования для горячего водоснабжения

  1. Определить количество постоянных потребителей.
  2. Задать примерный объем расходуемой воды.
  3. На основании этих данных определить рекомендуемый объем бойлера.
  4. Задать оптимальную степень замещения суточных потребностей в тепле на энергию солнца.
  5. Выбрать грубо («Север» — «Юг») вашего месторасположения.
  6. Определить предполагаемую ориентацию гелиевых коллекторов.
  7. Задать угол наклона коллекторов по отношению к горизонту.

Выполнив эти действия, вы получите примерный состав оборудования, которое необходимо для удовлетворения ваших потребностей в горячей воде, а именно объем бойлера, количество коллекторов. А уж за вами остается решение, как именно использовать это оборудование – в качестве основной или вспомогательной системы горячего водоснабжения.

Зная состав системы ГВС, можно легко рассчитать стоимость всех компонентов, а также приблизительно рассчитать сроки окупаемости этого оборудования.

solarb.ru

Расчет мощности коллектора

Установка вакуумного солнечного коллектора – выгодная инвестиция в будущее своей семьи. Круглогодичный доступ к горячей воде, бесплатная энергия для отопления дома, независимость от работы коммунальных служб и отсутствие перебоев в горячем водоснабжении – преимущества, которые особенно ощутимы в холодное время года.

Факторы влияния на работу вакуумного коллектора

Для того чтобы вакуумные коллектора эффективно функционировали и приносили пользу по назначению, необходимо точно рассчитать и подобрать всю комплектацию оборудования для решения той или иной задачи. Недостаточная производительность коллекторов приведет к нехватке тепловой энергии для отопления дома, бани, теплицы и других сооружений, подогрева воды для ежедневного использования или для наполнения бассейна. Установка коллекторов избыточной мощности не только не рациональна с точки зрения лишних финансовых затрат , но и может вызвать дополнительную нагрузку на систему в летний период, когда потребности в энергии снижаются, а активность солнца возрастает. Необходим некий оптимальный вариант и, поэтому, расчет и подбор комплекта оборудования на основе солнечных коллекторов следует доверить специалистам, так как на дальнейшую эффективность работы такой системы влияет немало факторов.

При подборе гелиоустановки важно учитывать следующие данные:

1) Уровень инсоляции (солнечного излучения) в той географической точке и те месяцы, в которые рассчитывается эксплуатация оборудования;
2) КПД коллектора (зависит от типа установки; для вакуумных солнечных коллекторов коэффициент, в среднем, колеблется в пределах 67-80%. Для большей достоверности рекомендуется ориентироваться на минимальный результат);
3) Угол наклона коллектора (от данного показателя зависит количество солнечной энергии, которую поверхность коллектора будет поглощать в течение светового дня. Необходимый угол наклона, под которым будет установлен коллектор, индивидуален и зависит от региона, географических и климатических особенностей местности);
4) Эффективная площадь поглощения коллектора.
Кроме того, важно учитывать и площадь отапливаемого помещения, хорошо ли оно утеплено или нет, потребляемый объем горячей воды, тип отопительной системы (радиаторы или теплые полы), тип самого коллектора, характер теплоносителя в системе и дополнительные условия, которые влияют на эффективную работу вакуумной гелиоустановки.

Характеристики вакуумных трубок – исходная точка расчета ее мощности

При расчете эффективности применения солнечных коллекторов для целей отопления и ГВС необходимо учитывать характеристики вакуумных трубок. Стандартная вакуумная трубка имеет 1800 мм в длину, внешний диаметр – 58 мм, внутренний – 47 мм. Конструкция двух стеночная. Цилиндры имеют различную толщину: внешний более прочный – 1,8±0,15мм, внутренний – 1,6±0,15мм. Пространство между стенками заполнено вакуумом (менее 5х10-3 Па) и создает преграду для потерь тепла (принцип работы колбы термоса).
В качестве материала для изготовления применяют боросиликатное стекло. Селективное покрытие на наружной поверхности внутреннего цилиндра – напыление композита из нержавеющей стали, алюминия и меди – способствует улучшенному поглощению солнечного излучения.
Цилиндрическая форма стеклянной трубки при соблюдении основных требований установки обеспечивает более 91% поглощения всей поступившей на поверхность энергии. Теплопотери при этом не превышают 8% (при температуре носителя около 80°C). Коэффициент таких потерь для вакуумной солнечной установки не более 0,6Вт/м 2 .

Определяем площадь эффективного поглощения

Расчет площади эффективного поглощения солнечного коллектора сделаем на примере популярной модели солнечного коллектора модели SCH-30, имеющей в своем составе 30 вакуумных трубок стандартного типоразмера. Определив эффективную площадь поглощения одной трубки и умножив ее на 30 получим общую эффективную площадь поглощения коллектора. Площадь поглощения одной трубки – фактически площадь «тени» , создаваемой трубкой при ее освещении солнцем. Это проекция трубки на плоскость , проходящую через ее диаметр. Поскольку диаметр трубки 58 мм или 0,058 м, а длина трубки участвующая в приеме солнца порядка 1600 мм или 1,6 м (общая длина трубки 1800 мм, но верхняя и нижняя ее часть закрыты элементами конструкции и в работе участия не принимают), тогда площадь «тени» составит 0,058 м * 1,6 м = 0,092 м 2 . А общая эффективная площадь поглощения коллектора 0,092 м 2 * 30 шт. = 2,77 м 2 . Аналогичным образом можно получить, что у коллектора модели SCH-18 (18 вакуумных трубок) эффективная площадь поглощения составит 1,66 м 2 , у модели SCH-20 (20 вакуумных трубок) – 1,86 м 2 , а у модели SCH-24 (24 вакуумных трубки) – 2,21 м 2 .

Расчет вырабатываемой энергии солнечным коллектором

Годовая вырабатываемая солнечным коллектором энергия определяется географической точкой установки коллектора и статистическими данными по годовой солнечной инсоляции в этом регионе. Так, для Москвы и Московской области показатель солнечной инсоляции за год составляет 1173,7кВт*час/м 2 . Используя полученное значение эффективной площади поглощения коллектора мы можем рассчитать вырабатываемую им за год энергию. Так коллектор модели SCH-30 выработает 2,77 м 2 * 1173,7 кВт*ч/м 2 = 3251,15 кВт*ч, но с учетом кпд=80 % только примерно 2600,0 кВт*ч.

По такому же методу легко произвести расчет производимой вакуумным солнечным коллектором энергии с любым другим количеством трубок. Например, вакуумный коллектор модели SCH-20 (20 вакуумных трубок) выработает за год 1173,7 кВт*ч/м 2 * 1,86 м 2 * 0,8 =1746,0 кВт*ч.

Беря статистические данные по солнечной инсоляции за месяц можно подсчитать количество вырабатываемой энергии за месяц.

Тем ни менее хочется сказать, что подбор оборудования – процесс сугубо индивидуальный для каждого клиента. Самостоятельный просчет мощности дает лишь весьма приблизительные значения, а риск не учесть один, казалось бы, незначительный фактор, может заметно снизить КПД системы. Доверяя расчет солнечного коллектора профессионалам, легко стать обладателем максимально эффективного оборудования. Но в любом случае все расчеты носят условный характер. Погодный условия на планете меняются, солнечная активность тоже. Данные по солнечной инсоляции носят очень усредненный показатель и год от года могут сильно меняться.

Для заказа обратного звонка или связи со специалистом воспользуйтесь формой ниже или звоните по телефону

+7 (495) 640-70-49, +7 (985) 923-35-37

Бесплатно произведем расчеты и ответим на все Ваши вопросы.

du-alex.ru

Еще по теме:

  • Бандитский петербург 1 адвокат Бандитский Петербург. Фильм 2. Адвокат Сезон 1 10 Сериал «Бандитский Петербург: Адвокат»: первая серия. Ленинград, 1982 год. Олег, Сергей и Катя — студенты юридического факультета и давние друзья. Сериал «Бандитский Петербург: Адвокат»: вторая […]
  • Пример расчета непрерывного стажа Пример расчета непрерывного стажа Общий стаж исчисляется по трудовой книжке. Берется дата приёма, затем дата увольнения и так все периоды работы выписываются в столбик. Далее высчитываются календарные дни от приёма до увольнения и так все. Эти […]
  • Новые кбк по налогам с 2018 года Новые КБК по налогам и страховым взносам в 2018 году: изменения Коды бюджетной классификации (КБК) по налогам и страховым взносам – важнейшая информация для любого бухгалтера. Ведь только при верном указании КБК в платежном поручении гарантирует […]
  • Исчисление страховой пенсии ЧТО ВАЖНО ЗНАТЬ О НОВОМ ЗАКОНОПРОЕКТЕ О ПЕНСИЯХ Подписка на новости Письмо для подтверждения подписки отправлено на указанный вами e-mail. 23 июня 2017 В системе обязательного пенсионного страхования у работающих граждан формируются страховые […]
  • Спор фонд Споры с Пенсионным Фондом В последнее время Пенсионный фонд РФ все чаще отказывает в назначении досрочной пенсии, а также производит неправильные расчеты, уменьшая тем самым размер пенсии. При назначении (перерасчете) пенсии очень велик шанс того, […]
  • Приказ 1367 от 191213 Приказ Министерства образования и науки РФ от 15 января 2015 г. № 7 “О внесении изменений в Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования - программам бакалавриата, программам […]