Расчет солнечных коллекторов


Расчет солнечного коллектора для отопления дома и ГВС

Использование гелиоколлекторов для системы теплоснабжения – способ существенно сэкономить на отоплении дома. Солнечное излучение бесплатно и доступно всем, а стоимость гелиосистем постоянно снижается. Правильный расчет солнечного коллектора для отопления дома позволит избежать лишних затрат на оборудование и организовать эффективную систему обогрева здания.

Большинство производителей, поставщиков и установщиков делают лишь приблизительный расчет солнечных коллекторов, но мы опишем все детально. В статье мы пошагово расскажем, как выполнить расчет гелиосистем для отопления, чтобы полностью обеспечить дом теплом зимой. Пусть вас не пугает количество формул – для подсчета потребуется обычный калькулятор. Ваши вопросы и мнение вы можете оставить в комментариях.

Расчет реальной мощности солнечного коллектора

Производители указывают максимальную мощность гелиоколлектора при полном освещении при направлении на юг и ориентации перпендикулярно солнцу в полдень. Но не всегда можно так направить панели, особенно если их устанавливать крыше дома.

Ниже приводим формулы, которые универсальны и могут использоваться как для подсчета количества коллекторов, так для подсчета общей площади в квадратных метрах.

Подсчет эффективности гелиоколлектора по направлению

Рассчитать базовую тепловую производительность солнечного плоского или вакуумного коллектора можно по следующей формуле:

Pv = sin A x Pmax x S

Значения:

  • Pv – мощность солнечного коллектора;
  • A – угол отклонения плоскости гелиоколлектора от направления на юг;
  • Pmax – средний уровень инсоляции в вашем регионе в холодное время года.

Даже если солнце не скрыто облаками, в течении дня уровень инсоляции меняется, от чего зависит производительность коллектора. Усредненные данные видно на этом графике:

Данные на иллюстрации по дневному уровню инсоляции усредненные, но позволяют понять разницу между количеством тепловой энергии, которую можно получить в разное время года.

Максимальный уровень инсоляции зимой в среднем в 3-4 раза меньше, чем летом. Количество солнечной энергии, которую может получить гелиоколлектор за сутки зимой в 5-7 раз ниже (в зависимости от широты) чем летом.

Расчет производительности гелиоколлектора по углу установки

Оптимальный угол установки солнечного коллектора для отопления дома зимой – так, чтобы он был перпендикулярен солнечным лучам в 10 часов утра. Так он может собрать максимум тепловой энергии на протяжении светового дня.

Иногда не получается этого сделать (при установке на крыше, монтаже на стандартных опорах). Из-за отклонения от оптимального угла энергоэффективность коллектора может измениться. Рассчитать ее можно по такой формуле:

Pm = sin(180 — A — B) x Pv

Значения:

  • Pm – производительность гелиоколлектора;
  • A – угол между коллектором и плоскостью земли;
  • B – высота солнца над горизонтом в 10 часов утра;
  • Pv – найденная ранее мощность.

Если у вас есть возможность ориентировать солнечный коллектор так, чтобы он был перпендикулярен солнцу, тогда:

Pm = Pv

На фотографии обозначен угол наклона солнечного коллектора, который нужно использовать при вычислениях.

Особенности плоских панелей

Плоский гелиоколлектор имеет небольшие теплопотери через заднюю стенку, которые составляют в среднем 5 Вт на квадратный метр. Поэтому от полученного ранее значения реальной мощности P надо отнять 5 Вт на каждый квадратный метр площади.

Уровень поглощения солнечного излучения плоского гелиоколлектора ниже 100%. Это нужно учесть при подсчете его тепловой мощности. Если панель поглощает только 95%, то ее реальная мощность:

P = Pm x 0.95 х S

Значения:

  • Pm – мощность коллектора из формулы выше;
  • P – реальная производительность коллектора;
  • S – площадь коллектора.

Производительность вакуумного коллектора

Производители вакуумных коллекторов могут указывать мощность коллектора без учета расстояния между трубками. Чтобы определить, какова реальна площадь поверхности трубок и производительность вакуумного коллектора, воспользуемся формулой:

P = Pm x D / L

Обозначения:

  • P – реальная производительность солнечного коллектора;
  • Pm – мощность коллектора, рассчитанная ранее;
  • D – диаметр вакуумных трубок;
  • L – расстояние между трубками.

Термодинамические солнечные панели

С таким типом коллекторов все гораздо сложнее. Сейчас они не слишком распространены, производители экспериментируют с материалами и селективным покрытием. Разные модели отличаются уровнем поглощения и теплопотерями.

В целом, термодинамические солнечные панели имеют право на жизнь. Но мы бы не рекомендовали обустраивать отопление с их помощью. На рынке мало эффективных моделей, а те, которые есть, продают по завышенным ценам.

Сколько нужно солнечных коллекторов для отопления дома?

Независимо от того, какая система отопления установлена в доме, теплопотери у него будут одинаковыми. Для точного просчета лучше обратиться к специалистам, но для получения примерных данных можно использовать онлайн-сервисы http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_teplopoter_online.

Разделив полученные данные на значение P, вычисленное по последней формуле, вы узнаете, сколько гелиоколлекторов или квадратных метров коллекторов вам необходимо чтобы обеспечить отопление дома зимой.

Отдельно стоит напомнить, что в холодное время года есть нюансы с эксплуатацией гелиоколлекторов. Узнать об этом больше можно в статье «Как работает солнечный коллектор зимой – эффективность, проблемы и их решение».

Основная проблема змой — чистить коллекторы от холода.

Подключим горячее водоснабжение?

В дополнение к отоплению, к коллекторной солнечной системе можно подключить горячее водоснабжение. Для этого подсчитаем, сколько тепловой энергии вам необходимо тратить каждый день. Формула расчета солнечного коллектора для ГВС проста:

Pw = 1,163 x V x (T – t) / 24

Обозначения:

  • Pw – количество тепла, необходимое для подогрева воды;
  • V – средний объем горячей воды, расходуемый за сутки;
  • T – температура, до которой нужно подогреть воду;
  • t – температура, с которой вода поступает в систему.

Чтобы рассчитать необходимое количество дополнительных коллекторов для ГВС – разделите это значение на производительность солнечного коллектора P, полученное по последней формуле.

Советы по отоплению дома гелиоколлекторами

  • Плоские солнечные коллекторы эффективнее в теплое время года, а вакуумные трубки – зимой. В зависимости от модели и производителя разница может достигать 50%. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье «Солнечный коллектор – плоский или вакуумный?».
  • На случай непредвиденной ситуации стоит иметь альтернативные источники тепловой энергии – конвекторы, газовый или твердотопливный котел, тепловой насос.
  • Обычно коллекторы поставляются вместе с отдельными баками-накопителями. Выгоднее будет приобрести отдельно плоские или вакуумные панели и один или два больших резервуара с хорошей теплоизоляцией. Чем меньше объем бака, тем быстрее он остывает.
  • Для организации эффективного отопления стоит иметь большой бак накопитель, в котором в светлое время суток коллекторы будут нагревать воду, а ночью она будет расходоваться на обогрев здания.
  • Наличие качественного контроллера в системе отопления позволит поддерживать заданную температуру, регулировать циркуляцию, устанавливать температурные режимы, задавать таймер включения.
  • Для автономного отопления дома солнечными коллекторами необходимо купить большое количество оборудования, оплатить его монтаж и подключение. Если вам это не по карману – можно использовать гелиоколлекторы как вспомогательную систему отопления.
  • Хорошей экономии можно достичь если использовать солнечные коллекторы в паре с тепловым насосом. Они будут нагревать воду, а тепловой насос – подогревать ее до необходимой температуры.
  • Если здание плохо утеплено, то использовать солнечные коллекторы эффективнее с водяным теплым полом. Он отдает максимум тепла в помещение, а не стенам, как радиаторы отопления.

Как видим, расчет солнечных коллекторов для отопления дома довольно прост. Конечно, специалист должен будет посчитать множество других нюансов, но они не смогут существенно повлиять на конечный результат. В некоторых случаях обогрев здания коллекторами нецелесообразен, но в качестве дополнительного источника бесплатного тепла, гелиоколлекторы незаменимы.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

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.

Расчет мощности солнечного коллектора

Краткое описание:

1. Способ определения мощности коллектора в конкретном регионе
2. Какие данные нужны для расчета?
3. Что делать, если значения инсоляции для моего региона нет в таблице?
4. Поглощающая площадь
5. Методика расчета

 

Способ определения мощности коллектора в конкретном регионе

Самым простым и от этого не менее эффективным способом расчета ориентировочного количества энергии, получаемой от солнечного коллектора в определенно взятом регионе, является метод, основанный на использовании данных об среднегодовой солнечной активности в этой местности и площади поглощения устройства. Для оценки полноты обеспечения тепловой энергией солнечным коллектором воспользуемся статистическими данными. Так, в среднем одно домохозяйство требует  2-4 кВт энергии для нагрева горячей воды в день на человека.

 

Какие данные нужны для расчета?

Объемы вырабатываемой энергии солнечным коллектором напрямую зависят от нескольких параметров, среди них:

  • уровень солнечной инсоляции в регионе эксплуатации устройства;

  • площадь поглощения прибора;

  • КПД коллектора;

  • угол наклона панелей к солнечному излучению.

Величину солнечной инсоляции для поверхности площадью 1 м² для разных регионов Украины можно найти в интернете (http://utem.org.ua/). Площадь коллектора можно узнать из документации. Величину КПД берем из диапазона 67…85% (для старых моделей – 67%, для современных – до 85%). Принимаем оптимальный угол наклона энергопоглощающей поверхности относительно солнца для своей местности.

 

Что делать, если значения инсоляции для моего региона нет в таблице?

В случае если найти точную информацию о солнечной активности в вашем районе не удается, можно воспользоваться данными средней инсоляции по регионам Украины (рисунок ниже). Здесь цветом показаны ориентировочные значения энергии, которую можно получить с 1 м² на горизонтальной площадке.

Определить уровень солнечной активности для оптимального угла наклона поверхности коллектора можно по соответствующей карте солнечной радиации (рисунок ниже).

Еще один вариант – это воспользоваться эмпирической формулой: количество энергии на горизонтальной площадке умножить на 1,2.

 

Поглощающая площадь

Возьмем стандартные солнечные коллекторы с вакуумными трубками, имеющие параметры:

Хорошими поглощающими свойствами обладают вакуумной трубки с трехслойным покрытием (способ нанесения: реактивное DS напыление, материал: композит – нержавеющая сталь, медь, алюминий).

В первую очередь проверим соответствие паспортных и реальных значений площади поглощения коллектора. К примеру, в документации на модель, состоящую из 15 вакуумных трубок, указывается величина поглощающей площади – 2,35 м². Так как трубка имеет форму цилиндра, то площадь ее боковой поверхности определим по известной формуле:

S = π х H х D,

где H – высота трубки, м;
       D – диаметр трубки, м;
       π = 3,14.

S = 3,14 х 1,8 х 0,056 = 0,3165 м².

После округления получаем площадь одной трубки равна 0,32 м², соответственно всех 15 трубок составит – 0,32 х 15 = 4,8 м².


 

Дело в том, что стеклянные трубки коллектора способны преобразовывать солнечную энергию в тепло всей своей поверхностью, но эффективнее всего данное преобразование происходит на освещенной стороне коллектора. Поэтому для определения площади поглощения необходимо разделить общую площадь стеклянных трубок на 2. Итого: 4,8 / 2 = 2,4 м².

Паспортная величина площади поглощения, как уже отмечалось, составляет 2,35 м². Это объясняется тем, что производитель указывает данную величину с учетом факторов, снижающих светопоглощающую способность изделия (часть трубки закрывается фиксатором – крепежом к раме, а еще определенная часть вставляется в бак коллектора).

 

Методика расчета

1. В технической документации к солнечным коллекторам производители указывают значение именно поглощающей площади.
2. Исходя из паспортных данных поглощающей площади, указываемой для всего коллектора (состоящего из 15 трубок) можно определить поглощающую площадь одной стеклянной трубки:

2,4 / 15 = 0,16 м².

3. Теперь можно найти необходимое количество трубок, образующих 1 м² площади коллектора. Определение данного значения необходим по той причине, что повсюду величина солнечной энергии приводится именно из расчета на 1 м². Получаем:

1м² / 0,16 м² = 6,25.

Другими словами 1 м² = 7 вакуумных трубок коллектора.

4. Чтобы определить, сколько трубок должен содержать солнечный коллектор для выработки необходимого количества тепловой мощности, необходимо знать величину тепловой мощности 1 трубки. Ее находим по формуле:

Мощность 1 трубки (годовая) = Площадь поглощения 1 трубки х инсоляцию 1 м² для данного региона (годовую) х КПД коллектора.

Из таблицы берем значения среднесуточной инсоляции, например для Киева:

 

Месяц

 Янв

 Февр

 Март

 Апр

 Май

 Июнь

 Июль

 Авг

 Сент

 Окт

 Нояб

 Декаб

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

 

Найдем месячную солнечную активность для данной территории (берем 30 дней в месяце):

 

Месяц

 Янв

 Февр

 Март

 Апр

 Май

 Июнь

 Июль

 Авг

 Сент

 Окт

 Нояб

 Декаб

Киев

 32,1

 56,1

 88,5

 118,8

 157,5

 156,6

 157,5

 140,1

 93,6

 58,2

 30,6

 25,8

 

Тогда годовая инсоляция 1 м² для Киева составит: 1115,4 кВт*час/м².

Итого:

Годовая мощность 1 трубки = 0,16 х 1115,4 х 0,8 = 142 кВт.

5. Тепловая энергия, вырабатываемая 1м² солнечного коллектора в год, составит:

142 х 7 = 994 кВт.

6. Рассматриваемый коллектор поглощающей площадью 2,35 м² вырабатывает:

994 х 2,35 = 2335,9 кВт = 2,336 МВт.

Теперь вернемся к началу статьи, где говорилось о том, что в домохозяйстве на 1 человека тратится 2-4 кВт энергии для нагрева воды. Таким образом, при круглогодичном использовании в Киеве солнечного коллектора, состоящего из 15 стеклянных трубок площадью 2,35 м² и КПД = 0,8, в среднем в день можно получить:

2336 кВт / 365 = 6,4 кВт.

Этой энергии достаточно для нужд семьи из 2-3 человек. Опять же все это приблизительные расчеты, полученные на основе усредненных данных. На практике вырабатываемой энергии может быть меньше, например, в пасмурный день, поэтому площадь коллекторов необходимо выбирать с запасом.

По материалам: http://220volt.com.ua/

К сожалению нет комментариев к данной статье.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии к статьям!

расчет воздушной конструкции, вакуумный вариант для использования зимой своими руками, отзывы

На сегодняшний день появилась возможность сократить расходы на отопление. Все это реально благодаря солнечным коллекторам, которые представляют собой уникальные системы, позволяющие бесплатно получать экологический источник чистой энергии. Их можно активно использовать как для отопления небольших дачных домиков, так и коттеджей.

Особенности и устройство

Солнечный коллектор – это современная конструкция, которая способна накапливать солнечную энергию и превращать ее в источник тепла. Устройство изготавливают из металлических пластин, покрашенных в черный цвет и заключенных в корпус из стекла. Такое оборудование можно устанавливать для отопления дома, а также для обеспечения систем горячей водой.

Благодаря установке коллектора можно экономить от 30 до 60% энергоносителей, а это означает, что расходы на электричество и газ значительно снижаются и эксплуатация дома удешевляется. Подключенное в систему теплоснабжения устройство играет роль теплового носителя, который круглосуточно поддерживает температуру согласно санитарным и технологическим нормам.

Конструкция солнечного коллектора представлена в виде системы трубок, последовательно соединенных между собой и имеющих входную и выходную магистраль. По трубкам может проходить как воздушный поток, так и техническая вода. Во время циркуляции вещества наблюдается его переход из одного агрегатного состояния в другое, в результате чего происходит выделение тепла. То есть, принцип действия батареи заключается в накоплении энергии фотоэлементами, ее концентрации и передачи.

Помимо трубок, конструкция также имеет специальный бак, где хранится вода в нагретом состоянии. Чтобы жидкость не охлаждалась, бак дополнительно обшивают качественной теплоизоляцией. Кроме это, в емкость монтируют и дублирующий электронагреватель, который автоматически включается в зимний период или при пасмурной погоде. Корпус коллектора, как правило, изготавливают из стекла, так как использование полимерных материалов не рекомендуется. Они обладают высоким показателем теплового расширения, неустойчивы к лучам ультрафиолета, что может привести к разгерметизации корпуса.

В качестве теплоносителя обычно выбирают воду, но если планируется круглогодичная эксплуатация системы, то нужно до наступления холодов техническую жидкость заменять антифризом. Часто теплоносителем в коллекторах выступает и воздух, каналы для его перемещения делают из профлистов.

Для отопления небольших строений применяют обычные конструкции, для автономных и централизованных систем в схему добавляют не только нагревательное оборудование, но и циркуляционные насосы.

К главным преимуществам солнечных агрегатов можно отнести:

  • возможность бесперебойного обогрева зданий круглый год;
  • долгий срок эксплуатации, достигающий 30 лет;
  • экономия энергоресурсов;
  • возможность одновременного обогрева помещений, теплиц, пристроек и бассейнов;
  • отсутствие отходов;
  • быстрый монтаж;
  • оптимизация под индивидуальные проекты.

Что же касается недостатков, то их немного:

  • высокая стоимость установки;
  • низкая эффективность работы устройства, обусловленная климатическими условиями и особенностями ландшафта;
  • принудительная циркуляция воды.

Виды

Существует множество видов солнечных коллекторов, все они отличаются между собой особенностью конструкций, но одинаково выполняют роль теплоносителя и используются для обогрева домов. На сегодняшний день различают следующие типы устройств:

Плоский

Считается самым распространенным вариантом для установки в современных системах гелиоэнергетики. Он состоит из абсорбера, термоизолирующего покрытия, прозрачного слоя и теплоносительной трубки. Популярность данного вида обусловлена простотой монтажа и доступной ценой, но в отличие от других коллекторов для него характерно небольшое КПД. Внешне устройство имеет вид стальной или алюминиевой панели площадью от 2 до 2,5 м2.

Снаружи панель покрывают листами из гелиостекла, это позволяет максимально поглощать энергию солнца и поставлять ее с минимальными потерями. Под стеклом располагается специальный поглотитель в виде плоской трубки, его изготавливают из сплавов алюминия или меди. Трубка оснащена радиальным оребрением, поэтому во время рабочего процесса наблюдается высокий КПД.

Плоский коллектор годится только для обогрева частного дома, так как с его помощью зимой можно отопить небольшую площадь.

Вакуумный

Это дорогостоящее устройство, которое имеет отличные эксплуатационные характеристики. Батарея представляет собой ряд, состоящий из парных стеклянных трубок. Из пространства между ними откачивают воздух и выполняют спайку, образованный таким образом вакуум служит хорошим теплоизолятором и снижает потери энергии. Верхние трубки вставляются в распределитель, где циркулирует сам теплоноситель. В зависимости от распределения тепла такие коллекторы бывают прямоточные и с плоской трубкой.

Воздушный

Данное устройство предназначено для топки зданий за счет нагрева воздушных масс. Потоки воздуха поступают в систему через поглотитель и естественным путем или принудительно поставляются в теплообменник. Недостатком коллектора считается то, что в отличие от жидких видов, в нем тепло проводится не так хорошо. Но подобная система характеризуется несложной конструкцией и легко управляется. Если соблюдать все правила эксплуатации, то коллектор исправно прослужит более 20 лет.

Водяной

Внешне имеет сходство с вакуумным устройством, но в его конструкции в трубках под определенным углом располагается жидкость. Трубки присоединяются к баку, из которого горячая вода передается в систему и возвращается. Главным достоинством агрегата является, то что для его монтажа не нужно применять дополнительные элементы. Некоторые модели таких коллекторов могут также работать и без бака. Во время эксплуатации водяного коллектора при температурном режиме ниже -10 С необходимо заливать незамерзающую жидкость.

Как выбрать?

Перед тем как заняться установкой солнечного коллектора, необходимо правильно подобрать соответствующий вид устройства, так как от этого будет зависеть эффективность его работы и коэффициент теплообмена.

Поэтому, отправляясь за покупкой, стоит учесть следующие нюансы:

  • Лучше всего отдавать предпочтение плоским моделям, так как они считаются самыми прочными и имеют положительные отзывы потребителей. Их агрегат способен нагревать воду свыше 40 С, но если батарея выходит из строя, то придется заменять всю систему адсорбции. Вакуумные виды устройств характеризуются быстрым повреждениям трубок и очень чувствительны к внешним воздействиям. Но стоит заметить, что ремонт изделия выполняется просто, так как заменяется только конкретная колба. Зато в зимнее время года такие батареи хорошо поддерживают температуру, в этом их плюс.
  • Что же касается воздушных коллекторов, то они редко выходят из строя и не требуют ремонта. Кроме этого, они надежно выдерживают низкую температуру и долговечны в использовании. Единственное, что подобные устройства не подойдут для отопления больших зданий, так как слабо прогревают помещения.
  • Немаловажным показателем для выбора является и размер трубок, от которого зависит эффективность преобразования солнечной энергии. Трубка мелкого диаметра снижает процесс выработки энергии. Поэтому желательно приобретать коллекторы, имеющие в конструкции несколько больших колб шириной до 6 см и длиной до 2 м.
  • Особое внимание следует уделять мощности батарей. Системы с низким сохранением тепла нельзя использовать при низкой температуре. В частности, это касается моделей с водяной тепло подачей.
  • Монтаж установки должен выполняться после предварительного проектирования. Для этого нужно знать размеры батарей, которые бы подходили для крепления к крыше.
  • Можно покупать коллекторы как с вертикальным, так и горизонтальным расположением. При этом вертикальные конструкции издавать от проблем с очисткой от снега, но их КПД будет низким. Чтобы этого избежать, нужно до установки предусмотреть место для исхода осадков.

Расчет

Солнечная энергия является идеальным источником для отопления зданий. Чтобы ее максимально преобразить в тепло, необходимо точно рассчитать затраты ресурсов и мощность установок, учитывая тип агрегата и его месторасположение. В первую очередь нужно знать какое количество энергии попадает на поверхность панели. Как известно, на 1 м2 поверхности попадает около 1367 Вт солнечной энергии, но проходя сквозь слои атмосферы, мощность теряется до 500 Вт. В связи с этим для средних расчетов берется условное значение 800 Вт.

Солнечный коллектор является рабочей станцией, основание которой защищено антибликовым покрытием и стеклом. Благодаря тому, что основание покрыто черной краской, наблюдается 100% поглощение энергии. Так как в состав батарей входит теплоизоляция, то можно определить коэффициент потери тепла. Для каждого материала он разный, но изоляцию коллекторов часто выполняют на основе минваты, поэтому для простых расчетов берется показатель 0,045. Предполагая то, что температурная разница между внешним и внутренним слоем теплоизоляции не превышает 50 С, потери энергии составят: 0,045: 0,1 × 50 = 22,5 Вт.

Аналогичны будут потери и для труб, поэтому суммарный показатель получится 45 Вт. Поэтому чтобы нагреть 1 л воды на 1 С, потребуется мощность энергии в 1,16 Вт. Определив эти величины, можно легко узнать объем жидкости, который можно нагреть батареей с рабочей площадью 1 м2 за один час: 800: 1,16 = 689,65. Чтобы улучшить теплопередачу, агрегаты лучше всего размещать с ориентацией на юг.

Важным расчетом считается, и рабочая площадь батареи. Для этого количество нужной энергии нужно разделить на 800 Вт и получится искомое значение. Но стоит обратить внимание, что данный показатель соответствует площади агрегата, рассчитанного на обслуживание одного человека. Поэтому если в доме проживает семья, состоящая из двух, трех и более человек, то значение следует увеличить.

Изготовление

Солнечный агрегат можно не только самостоятельно установить, но и изготовить своими руками. Самодельный коллектор может быть как вакуумный, так и воздушный или плоский.

Что выполнить монтаж устройства понадобятся следующих элементы:

  • датчики температурного режима;
  • переходники ведущие к системе подключения холодного и горячего водоснабжения;
  • водосток для выхода горячей воды;
  • регулятор солнечной энергии;
  • емкость или бак;
  • циркуляционный насос;
  • датчики контроля подогрева воды.

Подключение и сборку всех составляющих конструкции следует выполнять согласно проекту, придерживаясь инструкции:

  • На первом этапе определяются с размерами будущего коллектора. Для этого точно рассчитывают площадь его размещения и интенсивность солнечной энергии. Важно обратить внимание на расположение здания, где планируется установка системы, в зависимости от полученных показателей выбирается материал для нагревательного контура.
  • Следующим шагом будет сборка устройства, во время которой изготавливается короб, радиатор, накопитель и теплообменник. Коробку можно сделать из обрезной доски толщиной не менее 5 мм, ее днище укрывают оцинкованный листом и дополнительно укладывают пенопласт, который послужит хорошей теплоизоляцией. Для теплообменника используют трубки длиной 1,6 м, их должно быть 15 шт., их собирают в цельную конструкцию, соблюдая шаг 4,5 см. Чтобы улучшить поглощение лучей, дно коробки красят в темный цвет, затем устанавливают в качестве перегородок стекло и стыки герметизируют.

В качестве основного накопителя можно применять как сосуд объемом от 140 до 380 л, так и другие сваренные конструкции или бочки. Емкость должна быть хорошо изолирована от потерь тепла, поэтому аванкамеру оборудуют дополнительно шарнирным краном. Вначале монтируется аванкамера и тепло накопитель, затем полученную конструкцию размещают под углом 35–40.

Между накопителем и теплообменником делается расстояние в 70 см, иначе потери тепловой энергии будут значительны.

  • Завершающим этапом считается ввод оборудования в эксплуатацию. Полученную конструкцию присоединяют к водопроводу. Для этого требуется запорная арматура. Устройство заполняют водой и присоединяют аванкамеру. Затем важно проверить уровень жидкости и отсутствие утечек воды. После контроля, самодельный коллектор готов к эксплуатации.

Советы

Установка солнечных систем позволяет экономить электроэнергию, обеспечивая дом «бесплатным» теплом и горячей водой. Но выбирая данный вид устройств, нужно помнить, что эффективность системы будет значительно снижаться вечером и утром, так как основной объем энергии вырабатывается при ярком солнце. Чтобы солнечные коллекторы надежно прослужили много лет и бесперебойно обеспечивали здание теплом, при их выборе и монтаже необходимо учесть следующие рекомендации специалистов:

  • Покупая батарею, следует уточнить можно ли ее эксплуатировать зимой и какая мощность системы.
  • Если коллектор собирается самостоятельно, то нижнюю часть его теплообменника нужно обеспечивать денежными вентилями и теплоизоляцией, которая позволить сохранить качество разогретой жидкости. При этом трубы можно также обмотать плотной тканью или полиэтиленом.
  • В конструкции должен обязательно присутствовать вентиль, предотвращающий циркуляцию от теплоносителя. Если наблюдается резкое снижение температуры, то вентиль нужно закрыть.
  • Перед тем как соорудить солнечные установки, следует сделать детальный расчет площади батарей, а также максимальную выработку энергии.

О том, как сделать солнечный коллектор своими руками из алюминиевых банок, смотрите в следующем видео.

On-line калькулятор расчета работы солнечной электростанции

On-line калькулятор солнечной, ветровой и тепловой энергии

Выберите месторасположение объекта, воспользовавшись поиском по названию города или передвигая метку на карте. Введите параметры солнечных панелей, ветрогенераторов, воздушных и/или тепловых коллекторов.

Для расчета солнечных панелей и ветрогенераторов укажите среднесуточное потребление (кВт·ч/сутки) или воспользуйтесь «калькулятором» средней нагрузки, расположенным под картой, справа. Рассчитайте время автономной работы системы, задав данные ёмкости и напряжения аккумуляторных батарей.

Для расчёта тепловой энергии или объема горячей воды выберите тип и количество солнечных коллекторов.

Вы можете воспользоваться подсказками, расположенными под калькулятором или обратиться за помощью в расчётах к нашим специалистам по телефону +7(812)903-28-88, [email protected].

Как подобрать комплектацию солнечной и/или ветровой электростанции?

1. Мы рекомендуем начать с расчёта необходимого количества энергии или суточного потребления вашего дома/объекта в кВт*ч/сутки. Эти данные можно получить, списав с электросчетчика или рассчитать в калькуляторе средней нагрузки, справа под картой. Обратите внимание, что данные средней нагрузки в летний и зимний период могут отличаться. Рекомендуем заполнить оба показателя. На графике появятся две прямые: синяя линия указывает зимнее потребление, красная – летнее.

2. Выберите регион установки, для этого используйте «поиск города по названию» или двигайте метку на карте. Инсоляция в разных регионах может значительно отличаться.

3. Выберите тип и количество солнечных панелей в соответствии с суточным потреблением вашего объекта. На графике появится кривая жёлтого цвета, она показывает выработку выбранного вами солнечного массива, при условии ориентации его строго на юг и соблюдении рекомендуемого угла наклона (зенитный угол).

4. Чтобы увидеть количество энергии, вырабатываемое панелями в разные месяцы года – наведите курсор на точку на графике, над интересующим вас месяцем. Получить данные вырабатываемой энергии в разрезе всего года можно в нижнем, общем графике «Суммарная выработка электроэнергии», для этого достаточно нажать закладку «Среднемесячная выработка, кВт*ч».

5. Подберите необходимую ёмкость аккумуляторных батарей, для этого справа под картой выбирайте желаемую ёмкость аккумуляторов и их напряжение. Время автономной работы системы (часов) с выбранным массивом аккумуляторов и при указанной суточной нагрузке высветится ниже.

6. Обратите внимание, что в большинстве случаев перекрыть зимнее (ноябрь-февраль) потребление сложно. Поэтому для зимней эксплуатации используют резервные источники энергии, при полном отсутствии сети это может быть ветрогенератор или топливный генератор.

7. Чтобы добавить к вашей резервной системе ветрогенератор откройте вкладку «Расчет энергии, вырабатываемой ветрогенераторами». Выберите количество и модель ветрогенератра, высоту мачты и окружающий ландшафт. На графике появится голубая кривая, отображающая выработку ветрогенератора в кВт*ч. Чтобы увидеть количество энергии, вырабатываемое в определенные месяцы года – наведите курсор на точку на графике, над интересующим вас месяцем. Получить данные вырабатываемой энергии в разрезе всего года можно в нижнем, общем графике «Суммарная выработка электроэнергии», для этого достаточно нажать закладку «Среднемесячная выработка, кВт*ч». Обратите внимание, что в нижнем графике «Суммарная выработка электроэнергии» отображаются общие данные как солнечной, так и ветровой системы в сумме.

Как подобрать тип и количество водяных солнечных коллекторов?

Объем горячей воды, получаемой от того или иного водного солнечного коллектора можно рассчитать, открыв вкладку «Расчет энергии, вырабатываемой водяными солнечными коллекторами».

Выберите модель и количество коллекторов и укажите угол наклона коллектора в графе «зенитный угол». На графике появится жёлтая кривая, указывающая количество воды в литрах нагреваемой в сутки в различные месяцы года. Температура нагрева 25°С.

Как рассчитать количество тепловой энергии и выбрать воздушный солнечный коллектор?

Для расчета объема нагреваемого солнечным коллектором воздуха откройте вкладку «Расчёт энергии, вырабатываемой воздушными солнечными коллекторами» выберите модель и количество коллекторов. Обязательно укажите угол наклона коллектора в графе «зенитный угол». Для моделей с креплением на стену установите значение 90.

На графике появится желтая кривая, отображающая объем горячего воздуха в м³/сутки при нагреве на 44°С.

Обратите внимание, что полученные при расчетах данные приблизительные. On-line калькулятор в своих расчётах опирается на базы данных о инсоляции на земной поверхности в разных точках земного шара. Период наблюдения, учтённый в базе данных инсоляции земной поверхности - чуть более двадцати лет. Фактическая выработка энергии может отличаться из года в год, и зависит от инсоляции в конкретном периоде. К тому же данные калькулятора предполагают расположение источников тепловой и электрической энергии (солнечных панелей и коллекторов) строго на юг!

Расчет солнечных коллекторов — Студопедия

Цель работы: рассчитать требуемую площадь солнечных коллекторов, предназначенную для нагрева горячей воды.

Основные теоретические сведения.

Среднесуточная плотность потока солнечной радиации I, Вт/м2, рассчитывается по формуле:

I = = E∙0,386, (8.1)

где Е – суммарная солнечная радиация, МДж/м2, приходящаяся на горизонтальную поверхность [4].

Перепад температур между средней температурой теплоносителя в коллекторе и температурой окружающей среды ∆Т, °C, определяется по формуле:

∆Т=0,5∙(tхв+tгв)-tср, (8.2)

где tгв, tхв – см. исходные данные; tср – среднемесячные температуры наружного воздуха, °C.

КПД солнечного коллектора (зависит от диаметров, от температуры окружающей среды, величины солнечного потока) ориентировочно может быть рассчитан по формуле:

η=ηо-k1∙(∆Т/1)-k2∙(∆Т2/1), (8.3)

где ηо – КПД коллектора при ∆Т=0 (измеряется производителем, зависит от пропускной способности стекла и поглощательной способности абсорбента). В расчете принимаем ηо=0,78, k1=3,56, k2=0,0146 – для плоских коллекторов, ηо=0,7, k1=1,33, k2=0,007 – для вакуумных коллекторов.

Расход теплоты на горячее водоснабжение за месяц Qкв, МДж/мес., рассчитывается по формуле:


Qкв=m∙qгв∙с∙(tгв-tхв) ∙10-3∙30, (8.4)

где c – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг∙°C).

Требуемая площадь солнечных коллекторов Ai, м2, рассчитывается для положительных значений n по формуле:

Ai=Qгв/(E∙η), (8.5)

где E, η, Qгв – см. формулы (11.1), (11.3), (11.4) соответственно.

Расчетная площадь коллекторов Ар, м2, определяется по формуле:

Ар=a∙( /N), (8.6)

где – сумма требуемых площадей солнечных коллекторов для каждого месяца, м2; N – количество месяцев эффективной работы солнечных коллекторов; а – рекомендуемая доля солнечной энергии в подготовки водя для горячего водоснабжения (а=0,5).

Порядок выполнения работы.

Из пособия [5, табл. 3] выписать данные по суммарной солнечной радиации. В случае установки коллекторов под углом производится пересчет в зависимости от ориентации и угла наклона.

Для рассматриваемого города выписать среднемесячные температуры наружного воздуха, tср, °C [2, табл. 5].

Произвести вычисления по формулам (8.1) – (8.5), вычисленные результаты занести в таблицу 8.1.

На основе полученных вычислений определить расчетную площадь для двух типов коллекторов по формуле (8.6).

Таблица 8.1 – Определение требуемой площади солнечных коллекторов



Рекомендуемая литература

1 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. – М.: Госстрой России, 2004. – 28 с.

2 СП 131.13330.2012 Строительная климатология (актуализированная версия СНиП 23-01-99*). – М.: Минрегион России, 2012. – 180 стр.

3 СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий – М.: Госстрой России, 2004. – 110 с.

4 СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. – М.: Стройиздат, 1987. – 64 с.

5 Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Часть 1-6, вып. 1-34. – СПб: Гидрометеоиздат, 1989-1998. – 112 с.

6 Пособие к МГСН 2.01-99 «Энергосбережение в зданиях». Вып. 1. Проектирование теплозащиты жилых и общественных зданий. – М.: Москомархитектура, 2000.

7 Гагарин В.Г. Об окупаемости затрат на повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Новости теплоснабжения, 2002. – № 1, с. 3–12.

8 Гагарин В.Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты ограждающих конструкций зданий в условиях рыночной экономики // Светопрозрачные конструкции, 2002. – № 3, с. 2-5; № 4, с. 50-58.

9 Богуславский Л.Д. Снижение расхода энергии при работе систем отопления и вентиляции. – М.: Стройиздат, 1985.

10 Фихтенгольц Г.М. Основы математического анализа. – СПб., 1999.

11 Овсянникова Т.Ю. Экономика строительного комплекса. Экономическое обоснование и реализация инвестиционных проектов. – Томск: изд. ТГАСУ, 2004.

12 Крушвиц Л. Инвестиционные расчеты. – СПб., 2001.

13 Кудинов Ю., Кузовкин А. Соотношение российских и мировых цен на энергоносители // Экономист, 1997. – № 6. – с. 35-40.

14 Волконский В., Кузовкин А. Цены на энергоресурсы в России и зарубежных странах // Экономист, 2000. – № 11, с. 11–40.

15 Дмитриев А.Н., Табунщиков Ю.А., Ковалев И.Н., Шилкин Н.В. Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2005.

16 Богословский В.Н. Строительная теплофизика. – М.: Высшая школа, 1982. – 415 с.

17 Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с.

18 Внутренние санитарно-технические устройства, Ч.1.: Отопление. Справочник проектировщика / Под ред. Староверова И.Г. – М.: Стройиздат, 1990. – 430 с.

Приложение А

РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ, ВЫРАБОТАННОЙ СОЛНЕЧНЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ

2 Поглощение солнечной энергии

2 Поглощение солнечной энергии 2.1 Воздушная масса и солнечный спектр Теперь, когда мы представили солнечный элемент, пришло время представить источник энергии - солнце.У солнца есть много свойств, которые могут

Дополнительная информация

СОЛНЕЧНЫЕ РАСЧЕТЫ (2)

РАСЧЕТ ОЛАР Орбита Земли представляет собой эллизу, а не круг, поэтому расстояние между Землей и un меняется в течение года, что приводит к значениям солнечной радиации в течение года, приблизительно равным

. Дополнительная информация

ПРИЛОЖЕНИЕ D: СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ D: СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Солнце является источником большей части энергии на Земле и основным фактором, определяющим тепловую среду местности.Инженерам важно иметь работающий

Дополнительная информация

PHSC 3033: Метеорологические сезоны

PHSC 3033: Метеорологические сезоны Изменение угла обзора Прямой солнечный свет более интенсивный и концентрированный. Угол падения Солнца зависит от широты и времени / даты, в зависимости от суточных и сезонных изменений. Зенит

Дополнительная информация

MCQ - ЭНЕРГЕТИКА и КЛИМАТ

1 MCQ - ЭНЕРГЕТИКА и КЛИМАТ 1.Объем данной массы воды при температуре T 1 равен V 1. При температуре T 2 объем увеличивается до V 2. Можно рассчитать коэффициент объемного расширения воды

Дополнительная информация

Солнечные тепловые системы

Проектирование и применение солнечных тепловых систем в ОАЭ Мурат Айдемир Виссманн, генеральный директор FZE на Ближнем Востоке (M.Sc. Mech.Eng., ASHRAE), Конгресс-центр Деревни знаний Дубая, Дубай 20.4. 2009 Viessmann

Дополнительная информация

Энергоэффективность в зданиях

Дополнительное руководство по энергоэффективности в зданиях к SANS 10400-XA и SANS 204 V. 3.0 Зарегистрировано: The Drawing Studio Изображение: digitalart / FreeDigitalPhotos.net Дата отчета: 26 августа 2014 г. Название практики:

Дополнительная информация

Проектирование систем солнечной энергии

1.Проектирование солнечной энергетической системы. Крупнейшая в мире солнечная электростанция производит максимум 354 мегаватт (МВт) электроэнергии и расположена в Крамер-Джанкшен, Калифорния. Эта солнечная

Дополнительная информация

Глава 3 Земля - ​​Солнце

3.1 Введение В предыдущей главе мы видели, что коротковолновое излучение Солнца проходит через атмосферу и нагревает землю, которая, в свою очередь, излучает энергию в инфракрасной части электромагнитного излучения

. Дополнительная информация

СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ

СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ВВЕДЕНИЕ Энергия солнца падает на нашу планету ежедневно.Солнечное тепло создает на земле условия, способствующие жизни. Модели погоды, которые

Дополнительная информация

Энергетическая викторина. Вопросы:

Энергетическая викторина Хотите получать удовольствие и одновременно учиться. Это не тест. Вам не нужно его сдавать, и он не даст вам оценки. Это просто поможет вам узнать или узнать, насколько вы помните

Дополнительная информация

Сезонные колебания температуры

Сезонные и суточные температуры Рис.3-CO, стр. 54 Сезонные колебания температуры Причины смены сезонов Сезонность определяется количеством солнечной радиации, достигающей земли. Какие два основных фактора

Дополнительная информация

Раздел карты. 87 390 КБТЕ

Солнечная система с замкнутым контуром Подогрев солнечной системы с замкнутым контуром с резервным нагревателем Местоположение системы Раздел карты Долгота Ричмонда: -77,52 Широта: 37,582 Высота: 217 футов Этот отчет был создан:

Дополнительная информация

SDH ОНЛАЙН-КАЛЬКУЛЯТОР

РАСЧЕТНАЯ ПРОГРАММА АНАЛИЗА РЕНТАБЕЛЬНОСТИ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ WWW.SDH-ONLINE.SOLITES.DE дипл. Инж. Томас Шмидт и дипл. Инж. Laure Deschaintre Solites Научно-исследовательский институт Штайнбайса

Дополнительная информация

ИНДЕКС ВРЕМЕНИ ОТВЕТА Дождевателей

, Номер l, стр.1-6, 29 ИНДЕКС ВРЕМЕНИ ОТВЕТА СПРИНКЛЕРОВ C.K. Sze Кафедра инженерных коммуникаций, Гонконгский политехнический университет, Гонконг, Китай РЕЗЮМЕ Испытание на погружение будет выполнено

Дополнительная информация

ООО «Система экологической очистки»

Impianto Concetrazione Solare ГЕЛИОСТАТИЧЕСКИЙ ОПТИЧЕСКИЙ СОГЕНЕРАТОР H.O.C. 16 головок optixs / 24 кв.м номинальной мощностью 10 кВт / электричество 5 кВт с 16 оптическими концентрирующими головками, установленными на общей стойке гелиостата

Дополнительная информация

Определения эффективности HVAC

Определения эффективности HVAC Термин страница EER - 2 SEER - 3 COP - 4 HSPF - 5 IPLV - 6 John Mix, май 2006 г. Carrier Corporation 1 Коэффициент энергоэффективности (EER) Коэффициент энергоэффективности используется для оценки

Дополнительная информация .

Солнечный коллектор - Energy Education

Рисунок 1. Солнечный коллектор. [1]

Солнечный коллектор - это устройство, которое собирает и / или концентрирует солнечное излучение. Эти устройства в основном используются для активного солнечного нагрева и позволяют нагревать воду для личного пользования. [2] Эти коллекторы обычно устанавливаются на крыше и должны быть очень прочными, поскольку они подвергаются воздействию различных погодных условий. [2]

Использование этих солнечных коллекторов представляет собой альтернативу традиционному нагреву воды для бытовых нужд с использованием водонагревателя, потенциально снижая затраты на электроэнергию с течением времени.Как и в домашних условиях, большое количество этих коллекторов можно объединить в массив и использовать для выработки электроэнергии на солнечных тепловых электростанциях.

Типы солнечных коллекторов

Существует много разных типов солнечных коллекторов, но все они сконструированы с учетом одной и той же основной предпосылки. В общем, есть материал, который используется для сбора и фокусировки энергии Солнца и использования ее для нагрева воды. В простейшем из этих устройств используется черный материал, окружающий трубы, по которым течет вода.Черный материал очень хорошо поглощает солнечное излучение и, поскольку материал нагревает воду, он окружает. Это очень простой дизайн, но коллекционеры могут стать очень сложными. Пластины-поглотители можно использовать, если нет необходимости в повышении температуры, но обычно устройства, в которых используются отражающие материалы для фокусировки солнечного света, приводят к большему повышению температуры.

Коллекторы плоские

Рисунок 2. Схема плоского солнечного коллектора. [3]

Эти коллекторы представляют собой просто металлические коробки с каким-то прозрачным стеклом в качестве крышки поверх темной поглощающей пластины.Боковые стороны и нижняя часть коллектора обычно покрываются изоляцией, чтобы минимизировать тепловые потери в другие части коллектора. Солнечное излучение проходит через прозрачное остекление и попадает на пластину поглотителя. [4] Эта пластина нагревается, передавая тепло либо воде, либо воздуху, который находится между стеклом и пластиной абсорбера. Иногда эти абсорбирующие пластины окрашиваются специальными покрытиями, которые лучше поглощают и удерживают тепло, чем традиционная черная краска. Эти пластины обычно изготавливаются из металла, который является хорошим проводником, обычно из меди или алюминия. [4]

Коллекторы вакуумные

Рисунок 3. Схема вакуумного трубчатого солнечного коллектора. [5]

В этом типе солнечных коллекторов используется серия откачанных трубок для нагрева воды. [2] В этих трубках используется вакуум, или откачанное пространство, для улавливания солнечной энергии с минимизацией потерь тепла в окружающую среду. У них есть внутренняя металлическая трубка, которая действует как пластина-поглотитель, которая соединена с тепловой трубкой для переноса тепла, собираемого от Солнца, в воду.Эта тепловая труба, по сути, представляет собой трубу, в которой жидкое содержимое находится под очень определенным давлением. [6] При таком давлении на «горячем» конце трубы находится кипящая жидкость, а на «холодном» конце - конденсирующийся пар. Это позволяет тепловой энергии более эффективно перемещаться от одного конца трубы к другому. Как только тепло от Солнца переходит от горячего конца тепловой трубы к конденсирующему концу, тепловая энергия переносится в воду, которая нагревается для использования. [2]

Коллекторы Line Focus

Рисунок 4.Схема солнечного коллектора с линейным фокусом. [7]

В этих коллекторах, иногда называемых параболическими желобами, используются материалы с высокой отражающей способностью для сбора и концентрации тепловой энергии солнечного излучения. [8] Эти коллекторы состоят из отражающих секций параболической формы, соединенных в длинный желоб. [2] Труба, по которой течет вода, помещается в центре этого желоба так, чтобы солнечный свет, собранный отражающим материалом, фокусировался на трубе, нагревая содержимое.Это коллекторы очень высокой мощности, поэтому они обычно используются для выработки пара для солнечных тепловых электростанций и не используются в жилых помещениях. Эти желоба могут быть чрезвычайно эффективными для выработки тепла от Солнца, особенно те, которые могут поворачиваться, отслеживая Солнце в небе для обеспечения максимального сбора солнечного света. [2]

Коллекторы точечного фокуса

Рисунок 5. Точечный солнечный коллектор. [9]

Эти коллекторы представляют собой большие параболические тарелки, состоящие из некоторого отражающего материала, которые фокусируют энергию Солнца в одной точке.Тепло от этих коллекторов обычно используется для привода двигателей Стирлинга. [2] Хотя они очень эффективны для сбора солнечного света, они должны активно отслеживать Солнце по небу, чтобы иметь какую-либо ценность. Эти тарелки могут работать по отдельности или быть объединены в группу, чтобы собрать еще больше энергии от Солнца. [10]

Коллекторы точечной фокусировки и аналогичные устройства также могут использоваться для концентрирования солнечной энергии для использования с концентрированной фотоэлектрической системой. В этом случае вместо производства тепла энергия Солнца преобразуется непосредственно в электричество с помощью высокоэффективных фотоэлектрических элементов, специально разработанных для использования концентрированной солнечной энергии.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Ссылки

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Г. Бойль. Возобновляемая энергия: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
  3. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Плоский стеклянный коллектор [Интернет]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif
  4. 4.0 4.1 Flasolar. (10 августа 2015 г.). Плоские солнечные коллекторы [Онлайн]. Доступно: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm
  5. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: https: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif
  6. ↑ RedSun. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/
  7. ↑> Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор линейного фокуса [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png
  8. ↑ Министерство энергетики США.(10 августа 2015 г.). Солнечный коллектор Line Focus [Онлайн]. Доступно: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector
  9. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Солнечный двигатель Стирлинга [Интернет]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg
  10. ↑ JC Solar Homes. (10 августа 2015 г.). Концентраторы и плоские коллекторы [Онлайн]. Доступно: http: //www.jc-solarhomes.ru / КОЛЛЕКТОРЫ / концентраторы_vs_flat_plates.htm
.

Анализируйте и оптимизируйте солнечные коллекторы для косвенного солнечного вклада

Анализируйте и оптимизируйте солнечные коллекторы как для прямого
, так и для косвенного солнечного вклада

Солнечная энергия достигла точки массового признания потребителями во всем мире как средство производства энергии и горячей воды на конкурентоспособная стоимость ватта и меньший углеродный след. Солнечные элементы, фермы и коллекторы преобразуют солнечное излучение в электрический ток с эффективностью более 40% в устройствах массового производства.Достижения в области материалов, химии и строительства являются одними из многих причин повышения эффективности, но можно получить больше преимуществ, используя новые оптические механизмы. Эмулятор солнечной энергии компании TracePro, а также возможности моделирования и оптимизации помогли производителям достичь еще более высоких показателей поглощения за счет повышения эффективности за счет использования оптимизированной коллекторной оптики, что снизило стоимость ватта.

Первым шагом для моделирования системы солнечного коллектора является установка положения солнечного устройства на карте мира.Эмулятор солнечной энергии TracePro обеспечивает набор предопределенных местоположений городов, а также расположение на Google Maps, как показано на рисунке 1. Следующим шагом
в процессе моделирования солнечной активности является создание прямых и косвенных моделей солнца, которые будут использоваться в качестве источников для моделирование. TracePro предоставляет встроенные модели прямого воздействия, а также модели косвенного солнечного излучения Igawa и Darula & Kittler. В сочетании с возможностью определения условий мутности для расчета изменяющихся атмосферных условий с течением времени с использованием определяемых пользователем периодов времени с возможностью отслеживания солнца, TracePro является чрезвычайно ценным инструментом для любого инженера, рассчитывающего вклад солнечной энергии.

TracePro's Solar Emulator - единственный в отрасли инструмент для анализа 3D-проектов и моделирования на основе производительности, стандартизированных определений географического положения (широта, долгота и высота), периода движения солнца с многоосевым отслеживанием и освещенности для как прямой, так и косвенный вклад солнца. Выходные данные анализа включают освещенность, карты кандел, расчеты мутности, общий поток и эффективность во времени на цели.

Эмулятор солнечной энергии TracePro и встроенные возможности проектирования, анализа и оптимизации, как было доказано, позволяют точно прогнозировать общую выработку энергии, когда системы солнечных коллекторов находятся в реальных условиях.В настоящее время существует более 350 исследовательских работ, написанных пользователями TracePro , в которых подробно описаны возможности TracePro в системах сбора солнечной энергии.

Эмулятор солнечной энергии TracePro и функции оптимизации обеспечивают максимальную эффективность работы солнечных коллекторов.

  • Моделирование источника на основе:
    • Прямое и непрямое солнечное излучение, включая атмосферное рассеяние
    • Широта, долгота и высота
    • Дата и время
    • Выбираемые пользователем длины волн
  • Параметры, определяемые пользователем, также включают в себя интервалы шагов , длина волны, входной зрачок, солнечное излучение, количество отслеживаемых лучей
  • Облучение и отображение канделы
  • Общая собранная энергия, представленная в графическом и табличном форматах за расчетный период
  • Отчет о потоках на основе положения солнца
  • SunTracking
    • Цель Солнце
    • Одноосное
    • Одноосное в сочетании с Aim to Sun
  • Глобальное положение
    • Предварительно определенный список городов
    • Позиционирование на Google Maps
  • Мутность
    • Полная облачность с определением солнечного света за период

Скачать PDF

.

Бесплатное программное обеспечение для солнечных батарей

Удобный онлайн-расчет солнечной энергии и моделирование солнечных тепловых систем с солнечными панелями Oventrop.
Для предварительного определения размеров в бытовых и коммерческих целях.
Результаты: выход солнечной энергии, доля солнечной энергии, эффективность, площадь коллектора,

Подробнее: OVENTROP

Viessman ESOP Online для коллекторов и систем Viessman. Онлайн Солнечная энергия Расчет и моделирование солнечных тепловых систем.
Результаты: выход солнечной энергии, солнечная доля, эффективность, площадь коллектора, Объем резервуара для хранения.

Подробнее: VIESSMAN

Бесплатное онлайн-программное обеспечение для расчета производительности систем горячего водоснабжения.
Это программное обеспечение вычисляет выходную мощность в зависимости от местоположения, воды потребности, тип и объем резервуара для воды, площадь коллекторов, наклон и азимут.

Подробнее: SOLO - TECSOL

Программное обеспечение Kalkener для онлайн-моделирования солнечной энергии позволяет рассчитывать солнечные тепловые системы водяного отопления:
определение размеров его основных компонентов в соответствии с профилями месячного, недельного и суточного потребления горячей воды, обследование солнечной площадки, затенение, потери ориентации и наклона, оптимальное положение солнечных коллекторов, расположенных на наклонных крышах, годовое производство солнечной энергии (с учетом потерь) и его ключевые показатели рентабельности (IRR и NPV).

Подробнее: КАЛКЕНЕР

Приложение ScanTheSun рассчитывает наилучшее направление и инсоляцию солнечного коллекторные панели

с учетом окружающих деревьев, зданий или других источников штриховка.
ScanTheSun позволяет:

Подробнее: ScanTheSun

RETScreen 4 - это бесплатная программа на базе Excel. программный инструмент для анализа энергетических проектов, который помогает быстро принимать решения и недорого определить техническую и финансовую жизнеспособность потенциальная возобновляемая энергия,

Подробнее: Солнечная тепловая энергия RETScreen

.

Смотрите также