Расчет солнечных коллекторов для отопления дома

Расчет окупаемости солнечного отопления

Солнечное отопление с использованием солнечных коллекторов уже становится обычным в Приморском крае. Тем не менее выгоды солнечных коллекторов пока далеко не очевидны для большинства потребителей. Абсолютное большинство новых зданий в Приморье не используют солнечное отопление. Рационально ли оно вообще в нашем климате? Как следует из наших расчетов и опыта, солнечное отопление экономически выгодно, а средний срок окупаемости обычно составляет 6-8 лет.

Солнечное отопление обладает рядом преимуществ:

  • В полтора-два раза сокращает расходы на отопление. Чем выше ваши расходы, тем больше можно сэкономить, установив солнечные коллекторы.
  • Позволяет без дополнительных затрат продлевать отопительный сезон — использовать отопление в начале осени, конце весны и даже в холодную погоду летом.
  • Значительно сокращает трудозатраты на поддержку системы отопления — особенно в случае твердотопливных систем с использованием угля, дров и т. п.
  • Попутно обеспечивает практически бесплатную в содержании систему горячего водоснабжения с возможностью использования больших объемов горячей воды (особенно летом) для нагрева воды в бассейне, бане и т.п.
  • Уменьшает количество шума и вредных выбросов на вашем участке от использования традиционных твердо и жидкотопливных систем.

Есть у солнечного отопления и ряд особенностей эксплуатации:

  • Обеспечивает минимум энергии в декабре и январе — не более 30-50% тепла, остальную энергию для отопления требуется брать от традиционных источников.
  • Эффективность повышается с улучшением теплоизоляции здания
  • Эффективность выше с установкой системы «теплых полов»
  • В пасмурную погоду солнечные коллекторы работают, но дают в два-три раза меньше тепла, поэтому в такие дни доля тепла от традиционных источников энергии возрастает.

Как правило коэффициэнт полезного действия вакуумных солнечных коллекторов выше для систем отопления, чем плоских за счет меньших теплопотерь в зимнее время. В то же время производство вакуумных коллекторов более технологично. При уже довольно большом разнообразии такой продукции в Приморье или частном ввозе из Китая обычны случаи, когда солнечные коллекторы служат в соответствии с заявленными характеристиками не более одного-двух сезонов, потом ухудшается изоляция соединений, изделия становятся более хрупкими и т.д. Только качественные коллекторы могут служить долго — 15-25 лет. Это следует учесть при выборе системы отопления. Мы работаем только с проверенными поставщиками с высокими стандартами качества и даем трехлетнюю гарантию на устанавливаемые системы.

Как произвести расчет окупаемости солнечного отопления

Используя таблицу ниже, можно рассчитать насколько сократятся ваши расходы на отопление при использовании солнечных коллекторов, за какое время эта система может окупиться и какую выгоду можно получить за различные сроки эксплуатации. Данная модель разработана для Приморского края, но может также использоваться для оценки использования солнечного отопления в Хабаровском крае, Амурской области, Сахалина, Камчатки и южной части Сибири. В этом случае солнечные коллекторы будут иметь меньший эффект в декабре-январе в более высоких широтах, но общие выгоды будут не меньшими, учитывая более длительный отопительный сезон.

В первой таблице введите параметры вашего дома, системы отопления и цены на энергоносители. Все поля, что помечены зеленым можно изменять и моделировать существующий или планируемый дом.

  1. Сначала введите в первой графе отапливаемую площадь вашего дома.
  2. Затем оцените качество теплоизоляции здания и способ отопления, выбрав соответствующие значения.
  3. Укажите число членов семьи и расход горячей воды — это поможет оценить выгоды от горячего водоснабжения солнечных коллекторов.
  4. Введите цены на ваш обычный источник энергии для отопления — электроэнергию, дизельное топливо или уголь.
  5. Введите значение обычного заработка члена семьи, который в вашем хозяйстве занимается отоплением. Это помогает оценить трудозатраты за отопительный сезон и играет особенно большую роль для твердотопливных систем, где требуется привозить и разгружать уголь, забрасывать в топку, выбрасывать золу и т. п.
  6. Цена системы солнечных коллекторов будет определена автоматически, исходя из заданных вами параметров здания. Эта цена является приблизительной — реальные затраты на установку и параметры оборудования солнечного отопления могут отличаться и рассчитываются специалистами индивидуально в каждом случае.
  7. В графе «Расходы на установку» можно ввести стоимость оборудования и установки традиционной системы отопления — существующей или планируемой. Если система уже установлена, то можно ввести «0».
  8. Обратите внимание на количество расходов за отопительный сезон и сравните с вашими обычными расходами. Если они различаются, то попробуйте изменить параметры.

В графе «Расходы на отопление за сезон» системы отопления на угле принимают в расчет денежное выражение затрат труда. Если вы не хотите их принимать в расчет, то можете уменьшить значение заработка члена семьи, занятого отоплением. Трудозатраты в меньшей степени учитываются для жидкотопливных систем и не учитываются для систем электрокотлов. Регулировка работы солнечных коллекторов осуществляется автоматически и не требует постоянного внимания.

В графе «Срок эксплуатации» по умолчанию стоит 20 лет — это обычный срок работы систем солнечного отопления с солнечными коллекторами. В зависимости от условий эксплуатации солнечные коллекторы могут служить и дольше этого срока. Вы можете изменять срок эксплуатации и в графе ниже будет отражаться разница между затратами на установку и содержание и выгодой от использования солнечных коллекторов для отопления. Таким образом вы увидите насколько сократятся расходы на отопление и за какой срок эта разница позволит окупить затраты на установку солнечных коллекторов.

Итоговые результаты являются приблизительными, но дают хорошее представление о том сколько может стоить система солнечного отопления и за какое время она может окупить себя. Обратите внимание, что расходы за отопительный сезон можно значительно сократить, используя солнечные коллекторы, систему «теплых полов» и улучшая теплоизоляцию здания. Также расходы на отопление можно уменьшить, если заранее проектировать здание для использования солнечного отопления и применяя технологии экодома.

svetdv.ru

Солнечные коллекторы для частного дома. Перспективная технология для организации горячего водоснабжения и отопления

Солнце – источник неисчерпаемой бесплатной энергии, ресурсами которой может воспользоваться любой желающий.

Комплект с плоскими солнечными коллекторами auroSTEP plus – оптимальное решение для загородного дома.

Трубчатый солнечный коллектор auroTHERM exclusiv обеспечивает максимальную эффективность поддержки системы отопления.

Плоские солнечные коллекторы auroTHERM и auroTHERM plus – отличное соотношение цены и эффективности.

Покупка гелиосистем у официального дилера имеет ряд преимуществ:

+ 7 (495) 369-37-99 (круглосуточно)

Постоянный рост цен на отопление и горячее водоснабжение заставляет многих из нас задуматься о способах экономии. Но можно ли не просто сократить расходы на электроэнергию, а свести их к нулю? Можно, если использовать энергию солнца. Солнечные коллекторы – это источник бесплатной и экологически чистой энергии.

Такие коллекторы, или, как их еще называют, гелиосистемы, предназначены для аккумулирования солнечной энергии для нагрева воды. Использование данной установки дает возможность дополнительного отопления в весенний и летний период. Иными словами, обладатели солнечных коллекторов получают горячую воду и тепло совершенно бесплатно.

Устройство и принцип работы

Простейший солнечный коллектор – это металлические пластины черного цвета, заключенные в корпус из стекла или пластика, которые обычно монтируются на крыше дома. В сущности, солнечный коллектор представляет собой миниатюрную теплицу, которая накапливает солнечную энергию. Эта энергия согревает воду, циркулирующую по трубам, скрытым под пластиной. Чем больше энергии передается теплоносителю, тем выше его эффективность. Но, хотя принцип работы для всех коллекторов один и тот же, их конструкция несколько различается в зависимости от типа коллектора и сферы его применения.

Неиспользованная остывшая вода из резервуара постепенно опускается вниз, освобождая место нагретой воде из коллектора. Холодная вода попадает в теплообменник, где нагревается и вновь поступает в резервуар. На практике это означает, что вода в накопительной емкости всегда остается горячей – в ясные солнечные дни ее температура может доходить до 70 o С.

Типы и характеристики бытовых коллекторов для нагрева воды и отопления

Описанная схема работы коллектора очень упрощена, на деле же гелиосистемы несколько сложнее. Существует несколько типов солнечных коллекторов со своими конструктивными особенностями.

Плоские высокоселективные

Плоский коллектор – один из самых распространенных типов. Их преимущество состоит в невысокой цене, однако в сравнении с другими моделями они теряют больше тепла. Плоские солнечные коллекторы состоят из плоскостного поглотителя, прозрачного стеклянного покрытия, теплоизоляции с оборотной стороны и рамы, которая в основном делается из алюминия или стали.

Плоскостной поглотитель – это выкрашенный в темной цвет металлический лист, соединенный с теплопроводящими трубами. Слой поглотителя аккумулирует солнечные лучи и трансформирует солнечную энергию в тепловую, которая затем передается жидкости-теплоносителю (смеси воды и гликоля). Эта жидкость «направляет» тепло в солнечный аккумулятор. Стеклянное покрытие коллектора защищает поглотитель от воздействия окружающей среды и снижает потери тепла, создавая парниковый эффект. Эту же функцию выполняет и теплоизоляция из минерального волокна.

Вакуумные трубчатые

Солнечные коллекторы этого типа состоят из стеклянных трубок, внутри каждой из которых располагается устройство, поглощающее солнечный свет. Вакуум – идеальный теплоизолятор, и потому теплопотери таких коллекторов значительно меньше. Существует два вида вакуумных коллекторов, различающихся по способу нагрева – с косвенной теплопередачей и прямоточные. Первый вид устройств предназначен для всесезонного использования, а второй – для теплого времени года, с апреля до сентября.

Концентрационные

Весной, летом и осенью дневной угловой ход солнечных лучей больше 120 градусов – угла, в котором эффективно работают неподвижные солнечные коллекторы. Повышение эксплуатационных температур до 120-250 o C возможно путем введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Они концентрируют солнечные лучи, и в результате их на панель попадает больше. Для получения более высоких температур требуются устройства слежения за солнцем. Это достаточно дорогостоящее решение и применяется оно в основном в промышленных целях.

Солнечные воздушные коллекторы используются для нагрева воздуха. Это простые плоские коллекторы, применимые для отопления помещений и сушки сельскохозяйственной продукции. Воздух проходит через поглотитель благодаря естественной конвекции или под воздействием вентилятора. Недостаток последнего варианта в том, что часть энергии тратится на работу вентиляторов.

Расчет мощности солнечного коллектора

Солнечные коллекторы для дома могут обладать весьма высокой производительностью. Чтобы точно рассчитать мощность коллектора, нужно знать его площадь поглощения, величину инсоляции для вашего региона и КПД коллектора.

Допустим, используется коллектор площадью примерно 1 кв. м, состоящий из 7 трубок, каждая из которых имеет площадь поглощения 0,15 кв. м. Получаемая мощность в расчете на один день вычисляется следующим образом: 0,15 (площадь поглощения 1 трубки) × 1173,7 (величина инсоляции в Московской области) × 0,67 (КПД солнечного коллектора) =117,95 кВт•час/кв. м. В среднем за сутки одна вакуумная трубка теплового коллектора вырабатывает 0,325 кВт•час. В наиболее солнечные летние месяцы она будет производить 0,545 кВт•час.

Использование солнечных коллекторов в России и мире

Солнечные коллекторы широко распространены во всем мире, хотя для нашей страны они все еще остаются новинкой. Настоящий бум солнечных коллекторов пришелся на 1970-е, во времена нефтяного кризиса. Тогда их начали применять во многих странах, от США до Японии. В Израиле в наши дни более 85% населения используют солнечные коллекторы. Сейчас общая мощность солнечных коллекторов мира превышает 200 гигаватт тепловой энергии и продолжает неуклонно расти. Использование данной технологии в Германии, например, оценивается в 140 кв. м/1000 чел., в Австрии – 450 кв. м/1000 чел., на Кипре – около 800 кв. м/1000 чел. В России этот показатель пока очень мал – лишь 0,2 кв. м/1000 чел.

Многие могут усомниться – разумно ли использование таких устройств в России, где климат далеко не такой теплый и солнечных дней значительно меньше, чем в южных широтах? Расчеты, проведенные в РАН, доказывают, что даже наша суровая погода – не препятствие для эффективной эксплуатации коллекторов. В средней полосе России мощность солнечного потока составляет от 100 до 250 Вт на 1 кв. м площади. Максимальное значение равняется 1000 Вт (при ясном небе в полдень). Следовательно, при установке солнечного коллектора площадью 2 кв. м вода в баке емкостью 100 л будет ежедневно прогреваться до температуры от 37 o С и более (этот показатель может доходить до 55 o С). А в теплые месяцы коллектор будет еще эффективнее.

Солнечные коллекторы применяются для отопления, нагрева воды, подогрева бассейнов, обеспечения энергией теплиц. Они легко интегрируются в любую сеть водо- и теплоснабжения и просто монтируются. С помощью солнечных коллекторов можно сократить расходы на оплату энергоносителей, а в летние месяцы получать и вовсе бесплатную горячую воду. К известным и надежным производителям солнечных коллекторов относятся такие компании, как FUTUS-NUKLEON (Австрия-Чехия), TiSUN (Австрия), Ferroli (Италия), но особым доверием специалистов пользуются коллекторы от немецких компаний – Wolf и Vaillant. Эти бренды не просто предлагают надежную продукцию – они постоянно совершенствуют свои системы и внедряют новые технологии.

Стоимость гелиоустановки для дома

Цена солнечного коллектора для отопления дома зависит от его типа, сложности системы и мощности, а также, не в последнюю очередь, от производителя. Относительно небольшие установки для частных домов, коттеджей и дач с номинальной мощностью около 2 кВт•ч стоят от 160 000 рублей в базовой комплектации, более мощные системы с несколькими коллекторами общей мощностью около 6 кВт•ч, предназначенные не только для нагрева воды, но и для отопления в весенне-зимний период, обойдутся в 270 000 рублей. К этому нужно прибавить стоимость монтажа и наладки.

За какой срок окупится коллектор? На это влияет режим эксплуатации. Солнечные коллекторы в отопительный период поддерживают отопление приблизительно на 25%, а горячее водоснабжение в летние месяцы на 80-90%, так что окупаемость будет напрямую зависеть от ваших обычных расходов на тепло и горячую воду. В среднем срок окупаемости коллекторов составляет от 2 до 8 лет. Все это указывает на экономическую целесообразность и перспективность использования технологии в России.

Где заказать коллектор солнечной энергии?

Солнечный коллектор очень выгоден, но лишь при условии, что вы приобрели и установили надежную модель, которая не только не сломается через десяток лет, но и на протяжении всего срока службы будет выдавать стабильную производительность. Если вы хотите купить солнечный коллектор безупречного качества, обратите внимание на производителей из Германии. Именно немецкое оборудование показывает наилучшие результаты.

Компания Vaillant Group – это интернациональное предприятие со 140-летней историей, один из европейских лидеров в производстве систем, использующих возобновляемые источники энергии. Vaillant Group располагает одним из самых больших в отопительной отрасли исследовательским отделом — в сфере исследований и новых разработок на предприятии занято 507 высококвалифицированных специалистов. Компания представлена в 60 странах мира. Она известна как надежной техникой и инновационными решениями, так и высоким уровнем сервиса.

Гелиосистемы Vaillant производятся в Германии, на заводе в г. Гельзенкирхен, на современном роботизированном оборудовании. В среднем, плоский коллектор от Vaillant аккумулирует 1.350 кВт•ч энергии в год и сокращает тем самым вредные выбросы CO2 в атмосферу на 450 кг. В линейку входит несколько моделей солнечных коллекторов для любых нужд – от обеспечения горячей водой небольшого частного дома до мощных систем, которые можно использовать в промышленных целях. Официальным представителем бренда Vaillant в России является интернет-магазин «Тепломатика.ру».

www.kp.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

Приблизительный расчет солнечного коллектора

При использовании солнечных коллекторов (СК) в системе горячего водоснабжения необходимо правильно определить их количество или площадь: от этого зависит производительность. Расчет солнечного коллектора любого типа базируется на потребностях, которые известны заранее. В основном поставщики, предлагающие подобное оборудование, готовы не только установить, но и рассчитать необходимое количество СК, а также дать некоторые консультации. Конечно, можно полностью довериться фирме-установщику, а можно еще до обращения прикинуть самому, сколько же понадобиться коллекторов для обеспечения себя горячей водой исходя из своих условий.

Расчет плоского солнечного коллектора

Практика показывает, что на квадратный метр поверхности, установленной перпендикулярно ярким солнечным лучам, приходится в среднем 900 Вт тепловой энергии (при безоблачном небе). Расчет СК будем производить на основе модели площадью 1 м². Лицевая сторона – матовая, черная (обладает близким к 100% поглощением тепловой энергии). Тыльная сторона утеплена 10 см слоем пенополистирола.
Требуется рассчитать теплопотери, которые происходят на обратной, теневой стороне. Коэффициент теплоизоляции пенополистирола – 0,05 Вт/м × град. Зная толщину и предположив, что разница температур на противоположных сторонах материала – в пределах 50 градусов, высчитаем теплопотери:

0,05/0,1 × 50 = 25 Вт.

Такие же приблизительно потери ожидаются со стороны торцов и труб, то есть суммарное количество составит 50 Вт.
Безоблачным небо бывает редко, кроме того следует учитывать влияние налета грязи на коллекторе. Поэтому снизим количество тепловой энергии, приходящейся на 1 м², до 800 Вт. Вода, используемая в качестве теплоносителя в плоских СК, обладает теплоемкостью, равной 4200 Дж/кг × град или 1,16 Вт/ кг × град. Это означает, что для того, чтобы повысить температуру одного литра воды на один градус, потребуется затратить 1,16 Вт энергии.
Учитывая эти расчеты, получаем следующую величину для нашей модели солнечного коллектора 1 м² площади:

Округляем для удобства до 700 /кг × град. Это выражение обозначает количество воды, которое можно нагреть в коллекторе (модель площадью 1 м²) в течение часа. При этом не учитываются потери тепла с лицевой стороны, которые будут возрастать по мере разогрева. Эти потери будут ограничивать разогрев теплоносителя в солнечном коллекторе в пределах 70-90 градусов. В связи с этим, величина 700 может быть применена к низким температурам (от10 до 60 градусов).
Расчет солнечного коллектора показывает, что система площадью 1 м² способна нагреть 10 литров воды на 70 градусов, что вполне достаточно для обеспечения дома горячей водой. Можно уменьшить время нагревания воды за счет уменьшения объема солнечного коллектора при сохранении его площади. Если же количество проживающих в доме требует большего объема воды – следует применить несколько коллекторов такой площади, которые соединяют в одну систему.
Для того, чтобы солнечный свет воздействовал на радиатор максимально эффективно, коллектор необходимо ориентировать под углом к линии горизонта, равным широте местности. Об этом уже говорилось в статье Как рассчитать мощность солнечных батарей, действует тот же самый принцип.
В среднем, для обеспечения жизнедеятельности одного человека необходимо 50 л горячей воды. Учитывая, что вода до подогрева имеет температуру около 10 °С, разница температур составляет 70 – 10 = 60 °С. Количество тепла для подогрева воды необходимо следующее:

W=Q × V × Tp = 1,16 × 50× 60 = 3,48 кВт энергии.

Разделив W на количество солнечной энергии, приходящейся на 1 м² поверхности в данной местности (данные гидрометцентров), получим площадь коллектора.
Расчет солнечного коллектора для отопления производится аналогично. Но объем воды (теплоносителя) необходим больший, что зависит от объема обогреваемого помещения. Можно сделать вывод, что улучшения эффективности водонагревательной системы такого типа возможно достичь методом уменьшения объема и одновременном увеличении площади.

Расчет вакуумного солнечного коллектора

Проектирование системы должно проводиться с учетом:

  • особенностей климата в данной местности;
  • объема отапливаемого помещения и этажности здания;
  • количества проживающих (работающих) людей;
  • типа установленных отопительных приборов;
  • коэффициента теплопроводности стен (определяется исходя из толщины и материала);
  • места размещения теплообменника и т.п.

Проектные работы выполняются в два этапа. Первый предполагает расчет солнечного коллектора для отопления, а именно определение их количества, необходимого для отопления. Второй этап – привязка полученных результатов к существующей системе отопления.
Подробнее о первом этапе: определяем количество энергии, которое вырабатывается коллектором за день. Для этого следует использовать данные о среднемесячном уровне солнечного излучения (сведения из гидрометцентра) в данной местности. Умножив это значение на площадь коллектора и его КПД (примем равным 0,8), получим:

Ек= Ес.× Sр.× 0,8 (кВт/день)

Затем определяем количество расходуемой воды (Vдн, л.), которая нагреется коллектором в течение дня. Это зависит от параметров отопительной системы.
Известно, что для повышения температуры 1л воды на 1 градус требуется затратить 1,16 Вт мощности. Разделив числовое значение количества вырабатываемой энергии за день на теплоемкость воды, получим температуру, до которой солнечный коллектор данной модели может нагреть теплоноситель.

Если расчеты показывают, что полученная температура является недостаточно высокой, для ее увеличения необходимо изменить площадь СК: установить дополнительные вакуумные трубки или панели.

www.energya.by

Солнечный коллектор для отопления: особенности устройства

Сегодня солнечные тепловые коллекторы являются лучшими среди подобных устройств. Они специально приспособлены для отопления и позволяют увеличить КПД в несколько раз. К примеру, используя солнечную батарею для отопления дома, задействуется лишь около 15-18% полученной энергии, тогда как коллектор позволяется повысить этот коэффициент до 95%.

В нашей статье мы рассмотрим, по какому принципу работают солнечные коллекторы для нагрева воды, какие существуют виды коллекторов и как из этого многообразия выбрать один самый подходящий.

Принцип работы коллекторов

Если обобщить принцип работы, то можно выделить следующую последовательность действий: солнечная энергия захватывается фотоэлементами, концентрируется в определённых местах коллектора, после чего используется для повседневных нужд. В этом случае тепловой насос (детальнее: «Тепловой насос: принцип работы — особенности и виды») и солнечный коллектор имеют практически одинаковую схему поведения (прочитайте также: «Расчет насоса для отопления: основные правила»).

Если же подробно рассмотреть процесс, то можно заметить, что вся работа базируется на 5 основных действиях:

  1. Внутри панелей циркулирует жидкость-теплоноситель для солнечного коллектора, который аккумулирует в себе полученное тепло.
  2. Вмонтированный теплообменник забирает энергию из теплоносителя в аккумулирующий бак.
  3. Вода хранится в баке до тех пор, когда понадобится использование. Именно поэтому так важна качественная теплоизоляция окружающего пространства.
  4. Насос доставляет новую порцию холодной воды, которая затем опять нагревается и используется.
  5. Для страховки может использоваться вмонтированный электронагреватель для отопления, который при продолжительном отсутствии солнечной энергии самостоятельно нагревает воду за счёт электроэнергии.

Виды коллекторов

Расчёт солнечных коллекторов для отопления происходит исходя из конкретного их вида, поэтому очень важно правильно выбрать тип используемого устройства. Существует три основных типа коллекторов: плоские, вакуумные и воздушные. Подробно рассмотрев каждый из них, вы наверняка сможете произвести точный расчёт солнечного коллектора для отопления. Также это поможет подобрать солнечный нагреватель воды подходящего типа.

Именно принцип работы плоского коллектора больше всего похож на описанный нами выше. Этот коллектор состоит из плоской коробки, покрытой защитным стеклом, и внутри которой в медных трубках циркулирует пропилен-гликоль, передающий тепло в бак.

Вакуумный солнечный коллектор для отопления вместо плоского листа составлен из больших трубок с полостью и несколькими меньшими трубками внутри. В этих небольших трубках находится вещество, аккумулирующее тепловую энергию. Затем этот своеобразный аккумулятор передают энергию теплоносителю, после чего всё идёт по стандартному принципу работы. В качестве теплоизолятора внутри больших трубок выступает вакуум, откуда и пошло название этого типа.

Воздушный солнечный коллектор для отопления используется реже остальных, так как его КПД значительно ниже. Причина этого кроется в том, что в роли теплоносителя выступает воздух, а он хуже переносит тепло, чем жидкости. С другой стороны, на его перенос тратится гораздо меньше энергии. В некоторых случаях этот процесс протекает естественным образом, что не только экономит электричество, но и уменьшает количество производимого шума.

Как сделать солнечный коллектор своими руками, смотрите на видео:

Как выбрать солнечный коллектор для нагрева воды

Как и в других случаях, нельзя дать однозначный ответ на все случаи жизни. Но вы сможете и сами определить подходящий вариант, ознакомившись с нашими советами. Будьте внимательны, чтобы не ошибиться на этом важном этапе.

Плоский солнечный тепловой коллектор считается самым надёжным и прочным. В основном это объясняется простотой конструкции. Вакуумные коллекторы более уязвимы к внешним воздействиям и случайным ударам.

Хотя воздушные солнечные коллекторы для горячей воды далеко не самые эффективные, именно они могут спасти ситуацию в холодное время года. Так как в них не содержится жидкостей, в трубках априори ничего не может замёрзнуть. Именно поэтому воздушный солнечный коллектор для отопления зимой подойдёт лучше любого другого.

В случае повреждения плоского коллектора, что случается довольно редко, будет необходимо заменить всю конструкцию, тогда как для восстановления работоспособности вакуумного достаточно заменить пострадавшие трубки на новые. Но делать это придётся немного чаще, так что запаситесь трубками и терпением.

Плоские коллекторы наиболее эффективны для нагревания воды на 25-30 градусов выше температуры окружающей среды, тогда как вакуумные могут повышать температуру на несколько десятков градусов по Цельсию независимо от времени года.

Вакуумные коллекторы эффективны в пасмурное время и зимой, так как их КПД в этот период выше, чем у других видов. С другой стороны, их срок службы меньше стандартного для всех коллекторов — при активном использовании вакуумные коллекторы навряд ли смогут прослужить дольше 15 лет. Интересно, что чем толще и длиннее у них трубки, тем больше тепла они смогут выделить, и наоборот. Нормальной считается длина 1-2 м и диаметр 5,8 см.

Малые трубки вакуумных коллекторов могут быть разными. Раньше часто применялись обычные медные, но сейчас наиболее популярны и эффективны U-образные. С одной стороны подаётся холодная жидкость, которая после прохождения через трубку становится теплее.

Стоит учесть, что в этой сфере, как и в любой другой, очень важна помощь квалифицированных специалистов. Но так как их наём стоит дорого, гораздо выгоднее собрать солнечный коллектор для отопления своими руками. Обычно в комплекте с техникой прилагается подробная инструкция по сборке, благодаря которой не останется ни одного непонятного момента в этом процессе. Если внимательно следовать указанному порядку действий, то вы поймёте, насколько легко самому собрать коллектор. Впоследствии вы будете приобретать опыт, и следующие элементы дадутся легче. Поэтому во многих случаях есть смысл в конце работы заново собрать первый элемент, применив полученные навыки.

Итак, мы смогли увидеть, что солнечные коллекторы могут стать огромной помощью в хозяйстве, экономя много электроэнергии и других ресурсов, используемых для отопления. Также их можно использовать не только для традиционного отопления дома, но и в других случаях. К примеру, на обогрев бассейна солнечные коллекторы могут тратить только часть основной энергии, но это будет огромной помощью, особенно в прохладное время года. Пробуйте, экспериментируйте, и у вас всё получится!

teplospec.com

Популярное:

  • Как оформить работника на ип Как ИП принять на работу сотрудника Итак, Вы - Индивидуальный предприниматель и у Вас отлично идут дела! Когда обороты индивидуального предпринимателя увеличиваются, ему одному становится тяжело продолжать развивать свой бизнес, […]
  • Правила 656 ростехнадзора Приказ Ростехнадзора от 30.12.2013 № 656 Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности при получении, транспортировании, использовании расплавов черных и цветных металлов и сплавов на […]
  • Унифицированные формы приказов приема Как оформить приказ по личному составу На каждом предприятии, где имеются наемные работники, все рабочие моменты, связанные с их трудовой деятельностью, фиксируются в приказах. Прием на работу и увольнение, командировка и […]
  • Работа в сочи вахта с проживанием для женщин Вакансии вахтой для женщин Фельдшер - от 68 000 руб. ОАО СНГ НГДУ "Быстринскнефть" Ханты-Мансийский автономный округ - Югра, г. Сургут Требования к кандидату - Диплом врача терапевта, опыт работы в оказании первой экстренной […]
  • Налог на доходы физических лиц счет Начислен НДФЛ (бухгалтерская проводка) Отправить на почту Начислен НДФЛ - проводка по налогу должна появиться в бухгалтерском учете организации. Как ее правильно записать? Какие счета учета будут задействованы? Давайте с этим […]
  • Приказ о доплате рб Делопроизводство Образец приказа о совмещении должностей При оформлении сотрудника на совмещение должностей обязательно должен издаваться соответствующий приказ, без которого работник не может начать трудовую деятельность по […]
  • Закон фмс о рвп Новый закон по РВП в России Россия по-прежнему привлекательна для иностранцев. А так как иммиграционные законы постоянно корректируются, то прибывающие в этом году в нашу страну граждане должны ознакомиться с последними […]
  • Методы разрешения конфликтов в коллективе Конфликты в коллективе и их регулирование В самом общем виде конфликт можно определить как столкновение, серьезное разногласие, предельный случай обострения противоречия. Конфликт — это многогранное явление, относящееся к самым […]