Солнечные коллекторы: общая и апертурная площади 

Каждый проект солнечного отопления неизбежно начинается с оценки размера коллектора. Например, обычно используемое «эмпирическое правило» для условий отопления юга России: 10 процентов площади обогреваемого пола плюс 1 квадратный метр на каждые 100 литров в баке солнечного горячего водоснабжения.

Обоснованное предположение можно сделать даже во время неформального телефонного разговора с помощью быстрого расчета на основе площади здания и размера резервуара SDHW. Это дает разумный размер для минимального количества коллекторов.

Двумя наиболее распространенными типами солнечных коллекторов, используемых сегодня для обогрева зданий, являются плоские пластинчатые коллекторы и коллекторы с вакуумными трубками. Они оба имеют застекленные (покрытые стеклом) поверхности теплопоглотителя, но имеют очень разные конфигурации площади поверхности. Знаете ли вы, что у солнечного коллектора есть три различных типа площади поверхности? Давайте подробнее рассмотрим, как это проявляется у этих типов коллекторов.

Сертификация и тестирование солнечных коллекторов

В США Solar Rating & Certification Corporation (SRCC) предоставляет стандартную процедуру тестирования солнечных коллекторов. Коллектор, прошедший процесс сертификации SRCC (OG-100), соответствует определенным разумным стандартам конструкции и эксплуатации коллектора. Результаты испытаний можно использовать для сравнения одного коллектора с другим, понимая, что все они были протестированы одинаково.

Сертификация SRCC часто требуется в США для того, чтобы коллектор мог претендовать на налоговые льготы и другие субсидии, продвигающие альтернативную энергию. Таким образом, вы найдете сертификационную наклейку SRCC почти на всех солнечных коллекторах, установленных сегодня в США. Эти рейтинги можно увидеть на веб-странице SRCC по адресу www.solar-rating.org.

При выдаче сертификата SRCC характеристики коллектора указываются вместе с другими результатами. Площадь коллектора указана не как одно значение, а как три возможных значения: общая площадь, полезная площадь апертуры и площадь поглотителя.

Общая площадь — это общий размер поверхности коллектора, обращенной к солнцу. Сюда относится любая часть конструкции коллектора, являющаяся его неотъемлемой частью, которую нельзя снять или отделить от самого коллектора. Так, стекло (остекление), рамы, промежутки между компонентами, встроенная фурнитура могут быть включены в общую площадь в зависимости от технического исполнения коллектора.

Чистая площадь апертуры обычно включает только застекленную (стеклянную) площадь коллекторов. Площадь остекления – это часть коллектора, предназначенная для улавливания солнечного излучения.

Площадь поглотителя включает только размер черной поверхности поглотителя внутри стекла. Черная поверхность на самом деле является местом, где солнечная радиация перехватывается и преобразуется в тепло. Размер поглотителя может быть меньше или равен площади застекленной поверхности.

Солнечные коллекторы с вакуумной трубкой (пример)

Вакуумный трубчатый коллектор состоит из стеклянных трубок, вставленных в верхний коллектор. Каждая стеклянная трубка имеет внутри длинную узкую плоскую поверхность поглотителя, которая отдает солнечное тепло на тепловую трубку, которая, в свою очередь, отдает все тепло в верхний коллектор. Вакуум внутри стеклянной трубки окружает черную поверхность, действуя как теплоизоляция, чтобы предотвратить потерю тепла от горячего поглотителя. Жидкость теплоносителя прокачивается через верхний коллектор, чтобы отвести тепло от всех трубок.

Сертификацию SRCC для коллектора AP-30 можно увидеть на веб-сайте SRCC. В нем перечислены характеристики области для этого коллектора следующим образом.

Общая площадь – 4,16 квадратных метра
Чистая площадь апертуры – 2,79 квадратных метра
Площадь абсорбера – 2,45 квадратных метра

Обратите внимание, что разница между общей площадью и чистой площадью составляет 1,366  квадратных метра. Это, в основном, из-за коллектора сверху труб, который является важной частью конструкции коллектора, но не частью остекленной площади.

Коллекторы часто сравнивают по рейтингу категории C при «средних» условиях солнечного излучения. Он представляет собой тепловую мощность коллектора при типичных условиях температуры горячей воды, характерных для домашних систем отопления. Это значение можно найти на наклейке SRCC на самом коллекторе. Для коллектора AP-30 эта сравнительная тепловая мощность выглядит следующим образом.

Номинальная тепловая мощность SRCC для коллектора AP-30
Категория C, средняя солнечная радиация
На коллектор – 8,59 кВт*ч/день
На квадратный метр брутто — 2,06 кВт*ч/день
Netto квадратный метр — 3,07 кВт*ч/день

Плоский солнечный коллектор (пример)

В плоском солнечном коллекторе черная поглощающая пластина, которая нагревается под воздействием солнечного излучения, заключена в короб со стеклянной передней поверхностью. Стекло помогает удерживать тепло внутри коллектора, в то время как теплоноситель прокачивается через коллектор и отводит тепло.

Сертификацию SRCC для коллектора SS-32 можно увидеть на веб-сайте SRCC. Спецификации площади для этого коллектора следующие:

Общая площадь – 2,96 м2
Чистая площадь апертуры – 2,78 м2
Площадь абсорбера – 2,78 м2

Обратите внимание, что разница между общей площадью и чистой площадью составляет 0,18 квадратных метра. Это площадь поверхности металлических рам, которые окружают остекление и удерживают стекло на месте.

Сравнительная тепловая мощность (рейтинг SRCC) коллектора SS-32 составляет:

Номинальная тепловая мощность SRCC для коллектора SS-32
Категория C, средняя солнечная радиация
На коллектор – 6,385 кВт*ч/день
На квадратный метр брутто — 2,15 кВт*ч/день
На квадратный метр нетто — 2,29 кВт*ч/день

Проверка в реальных условиях

Стандартная процедура SRCC использует общую площадь коллектора при расчете значений эффективности и производительности на основе «на единицу площади».

Вы можете быть удивлены, увидев, что плоский коллектор вырабатывает немного больше (на 4 процента), чем вакуумный трубчатый коллектор в этих стандартных условиях испытаний SRCC. Усовершенствованная технология вакуумного коллектора, по-видимому, не дает явного преимущества в производительности в этих типичных условиях домашнего отопления с использованием этого метода анализа.

Площадь остекления обоих этих коллекторов практически одинакового размера, площадь остекления каждого составляет около 2,78 квадратных метра. И если мы сравним производительность двух коллекторов на основе чистой площади застекленного отверстия, мы обнаружим, что вакуумные трубки работают лучше (на 25 процентов), чем плоские коллекторы.

Когда мы делаем наше сравнение на основе чистой застекленной апертуры, мы видим явное преимущество в тепловых характеристиках системы вакуумных трубок. В более суровых климатических условиях (например, категория D по SRCC) вакуумные трубки также будут работать лучше.

Это пример того, как одни и те же данные могут быть использованы для подтверждения двух противоположных выводов. Если мы собираемся выбрать один из этих коллекторов аналогичного размера в этих климатических и температурных условиях, что действительно имеет значение? Производительность брутто коллектора или какая-то другая характеристика?

Ответ зависит от проектировщика, владельца, бюджета на солнечную установку и совместимости оборудования. На окончательный выбор могут влиять и другие важные факторы, такие как совместимость с режимами работы термосифона, осыпание снега, устойчивость к граду, толщина, экстремальные местные климатические условия и требования нагревать воду до высокой температуры.

Но довольно часто окончательный выбор определяется стоимостью. После разумного анализа всех вышеперечисленных вопросов суть может сводиться к простому вопросу. Например, если один коллектор стоит на 30 % больше, чем другой, может ли он дать на этой установке на 30 % больше экономии (или других реальных преимуществ) или нет? Правильная интерпретация стандартизированных данных о производительности, таких как данные SRCC, может стать хорошей отправной точкой для ответа на этот вопрос после определения цены коллекторов.

Использовались материалы этой статьи

Вы можете купить плоские и вакуумные солнечные коллекторы в нашем Интернет-магазине

Эта статья прочитана 2722 раз(а)!

Продолжить чтение