Солнечное тепло

Общая информация

Данный подраздел содержит материалы по основам солнечного теплоснабжения.

  • Солнечные коллекторы — типы и принципы действия
  • Солнечный нагрев. Отопление и горячее водоснабжение
  • Солнечные системы для горячего водоснабжения
  • Солнечные системы для отопления
  • Активные и пассивные системы
  • Пассивное солнечное теплоснабжение

Много полезной и интересной информации находится также в разделе «Библиотека»

Расчеты систем горячего водоснабжения

Нагреть 1 кг воды на 1 градус можно, затратив 1,16 Вт*ч. Значит нагреть тонну воды на 30 градусов (от 20 до 50) можно, затратив 1,16х1000х30=34800 Вт*ч. Допустим солнце греет с 8 до 20 часов, т.е. 12 часов, и с десятка вакуумных трубок снимается в среднем 100х10х12=12000 Вт, что почти в 3 раза меньше требуемого.

Считается, что минимальная мощность, при которой еще более-менее будет работать гелиосистема — это 100 Вт/м2.

В среднем от вакуумного коллектора в течение года можно получить до 15-30% больше энергии, чем от плоского, причем эта добавка будет за счет более эффективной работы при низких температурах (т.е. когда нужно поддерживать систему отопления). С другой стороны, при этом увеличивается стоимость системы и снижается ее надежность и долговечность. Целесообразность установки вакуумных или плоских коллекторов решается в каждом конкретном случае.

Одна сертификационная европейская лаборатория собрала параметры разных солнечных коллекторов в достаточно удобную форму для анализа. Основным итоговым корректным показателем для сравнения является удельный параметр — КОЛИЧЕСТВО ВЫРАБОТАННОЙ ЭНЕРГИИ ЗА ГОД приведенный к АПЕРТУРНОЙ площади солнечного коллектора (апертурная площадь — это площадь проекции внутреннего габарита коллектора или суммы проекций внутреннего размера вакуумных трубок или рефлектора на горизонтальную поверхность).

Сайт на английском, но при желании можно разобраться. Приведены данные по разным типам коллекторов разных производителей, показана конструкция коллекторов и их основные параметры, включая удельную выработку:
— для горячего водоснабжения,
— преднагрев (когда греется много воды до невысокой температуры),
— отопление.

Solar Keymark LogoПоследние годы по всему миру стала популярной европейская система сертификации солнечных коллекторов Solar Keymark. Практически все серьезные производители получили такой сертификат на свою продукцию. В интернете есть онлайн база данных по всем сертифицированным Solar Keymark коллекторам.

Каждый тип коллекторов имеет свои области применения. В последнее время появилось много продавцов вакуумных коллекторов китайского производства сомнительного качества. Мы тоже продаем вакуумные китайские коллекторы, но при этом мы, путем проб и ошибок, выбрали одного из лучших производителей. Очень часто продавцы коллекторов вводят в заблуждение покупателей, завышая показатели выработки тепла и возможности солнечных коллекторов. Нужно понимать, что приход солнечной энергии в зимнее время на большей части территории России недостаточен для отопления (исключение составляют южные регионы европейской части России и некоторые регионы Восточной Сибири и Дальнего Востока.

На сайте SintSolar есть перевод документа о сравнительном тестировании немецких плоских и вакуумных солнечных коллекторов. Там же можно почитать про особенности использования коллекторов с вакуумными трубками. Однако, нужно учитывать, что это сравнение тенденциозное, и делалось продавцом плоских коллекторов. Какая-то доля правды там есть, но выводы о нецелесообразности использования вакуумных коллекторов неверные. Обсуждение этой статьи можно почитать здесь и здесь.

Вакуумный солнечный коллектор на крыше
Вакуумный солнечный коллектор на крыше

Для того, чтобы сделать правильный выбор, мы рекомендуем проанализировать различные коллекторы из баз данных результатов испытаний Institut für Solartechnik и Solar Keymark.

Для целей отопления необходимо примерно 2 кВт*ч энергии на 1 м2отапливаемой площади дома в сутки. Эта цифра средняя для энергоэффективного дома и температуры окружающего воздуха до -20°С. То есть за месяц для среднего дома площадью 200 м2 нужно около 12000 кВт*ч энергии.

Как рассчитать систему с солнечными коллекторами?

В осенне-весенний среднемесячный приход солнечной радиации на 1м2 наклонной поверхности составляет от 20 до 80 кВт*ч/месяц. Даже если мы хотим получить четверть требуемой для отопления энергии (аккумулировать солнечную энергию для отопления не имеет смысла, поэтому обычно солнечное тепло добавляется в систему отопления в режиме «онлайн», т.е. только когда светит и греет солнце), нам нужно около 3000 кВт*ч тепловой энергии. При зимнем КПД солнечного коллектора 50% для сбора такого количества энергии необходимо 3000/50*0,5=120 м2 площади солнечных коллекторов. Один 20-ти трубочный вакуумный коллектор имеет полезную площадь около 1,8 м2 и занимает площадь около 3м2. Таким образом, потребуется 40 таких коллекторов. Летом эти коллекторы будут выдавать в 5-8 раз больше тепловой энергии, т.е. до 24 000 кВт*ч. Для сравнения, для целей горячего водоснабжения на 1 человека при норме в 100 л/сутки горячей воды температурой 40 °С требуется примерно 100*1,16*30=3,48 кВт*ч. На семью из 4-5 человек потребуется до 15-20 кВт*ч энергии. Необходимо предусмотреть, куда девать остальные 20000 кВт*ч энергии. Хорошо , если есть бассейн, который нужно греть. В противном случае нужно будет накрывать 37-38 коллекторов.

Поэтому мы рекомендуем рассчитывать систему солнечного теплоснабжения в расчете на горячее водоснабжение, можно раза в 2 увеличить количество коллекторов для того, чтобы гарантированно обеспечить ГВС в весенне-осенний период и иметь заметную добавку к генерации тепла в зимний период. Если увеличить количество коллектором в 3-5 раз, то можно ощутить добавку солнечного тепла в отопительный баланс в межсезонье. Большее количество солнечных коллекторов в нашем климате использовать нецелесообразно.

В зависимости от солнечной радиации и температуры окружающей среды, КПД солнечного коллектора может быть от 20-65%… Таким образом, при ярком солнце может сниматься до 650 Вт/м2, а в пасмурную — 10 Вт/м2
А когда в баке 50°С, при этом в пасмурную погоду в коллекторе 40°С, то в данный момент КПД коллектора =0. Эту ситуацию можно исправить путем применения тепловых насосов, но такое решение существенно повышает стоимость системы.

Очень немногие продавцы солнечных коллекторов могут правильно (и правдиво) рассчитать систему солнечного теплоснабжения — как для целей горячего водоснабжения, так и для отопления. Мы утверждаем, что использовать солнечные коллекторы (как вакуумные, так и плоские) для ГВС в весенне-осенний период удобно и выгодно. Мы можем подобрать оптимальный состав системы для ваших конкретных целей. Опасайтесь тех, кто обещает вам за счет солнечной энергии обеспечить дом теплом зимой — в нашем климате это практически невозможно. Заполните форму заявки на подбор оборудования на нашем сайте, наши специалисты помогут вам сделать правильное решение.

Как правильно расположить солнечные коллекторы?

Солнечные коллекторы нужно ориентировать по возможности строго на юг. Однако, без существенного падения производительности можно отклониться от южного направления на 30 градусов. Для фотоэлектрических панелей можно без существенного ухудшения отклоняться до 45 градусов. Превышение этих рекомендуемых цифр сильно ухудшить эффективность системы солнечного тепло или электроснабжения.

Располагать СК и СБ для круглогодичного использования обычно рекомендуют по углом к горизонту, примерно равным широте местности. Если система эксплуатируется в основном летом, то нужно уменьшить этот угол на 15°, если в основном зимой — увеличить на 15°. Если широта местности больше 60 градусов, то СК можно вообще устанавливать вертикально — таким образом решается также проблема со снегом — на вертикальных поверхностях он обычно не задерживается. Если вакуумный коллектор установлен под углом менее 80°, то нужно, чтобы под коллектором было свободное пространство для падающего с него снега. Обычно коллекторы (как плоские, так и вакуумные) и солнечные батареи, установленные прямо на крышах, в наших условиях на большую часть зимы оказываются занесенными снегом и льдом, поэтому фактически не работают. Если для вас важно обеспечить работу системы солнечного энергоснабжения зимой, мы рекомендуем устанавливать их или вертикально, или под углом около 60 градусов, но с обеспечением свободного пространства под коллекторами, куда с коллекторов может спадать снег и лед.

Похожие записи

  • 84
    Солнечная альтернатива газу В.С.ИОНОВ исполнительный директор «Национального центра меди» Источник: СтройПРОФИль №2/1 2006 Солнечные системы ГВС и отопления на основе медных коллекторов – реальная экологическая альтернатива органическим видам топлива в ЖКХ События этой зимы — выяснения отношений между Украиной и…
    Метки: системы, отопления, энергии, солнечного, коллекторов, солнечные, солнечных, коллекторы, теплоснабжение, тепло
  • 82
    Энергия Солнца на все случаи жизни Источник: Аква-терм №3 (19) май 2004 Самым простым и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев воды в плоских солнечных коллекторах.Принцип действия такого устройства весьма прост: видимые лучи солнца, проникая сквозь стекло (проходит…
    Метки: энергии, солнечных, тепло, коллектора, солнечного, коллекторы, солнечное, солнечные, теплоснабжение, вакуумные
  • 78
    Эффективность применения солнечных водонагревателей в климатических условиях средней полосы России Автор: О. С. Попель Институт высоких температур Российской академии наук АННОТАЦИЯ На основе математического моделирования простейшей солнечной водонагревательной установки с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показано, что…
    Метки: солнечных, солнечного, коллектора, энергии, теплоснабжение, коллекторы, солнечные, тепло, солнечное
  • 78
    Вакуумные и плоские коллекторы - особенности применения Вакуумные коллекторы 1. Tрубчатый коллектор работает при рассеянном излучении, в том числе в зимний период и в пасмурную погоду, так как он способен абсорбировать диффузионную радиацию благодаря высокоселективной абсорбционной поверхности. Зависимость КПД коллекторов…
    Метки: коллектора, вакуумные, коллекторов, коллекторы, солнечного, солнечные, тепло, солнечное
  • 75
    Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в…
    Метки: солнечных, солнечные, коллекторов, энергии, солнечного, отопления, солнечное, системы, коллектора, коллекторы
  • 72
    Энергия - даром (солнечный водонагреватель) ЭНЕРГИЯ — ДАРОМ Вода, ветер и солнце — самые доступные и неисчерпаемые источники энергии, которые природа дарит человеку. Не случайно к ним в последние годы снова обращается самое пристальное внимание как науки и промышленности, так и энтузиастов…
    Метки: солнечного, системы, теплоснабжение, коллекторы, солнечные, тепло, солнечное

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *