Joomla TemplatesWeb HostingFree Money
Наша метеостанция
Новороссийская метеостанция '2-ой бугор'. Краткие метеопараметры:
На момент07:00 24.07.2014
Тем-ра: 27,1 °С
Скорость ветра: 1 м/с.
Инсоляция: 697 Вт/кв.м 69.7% STC
87.125% NOTC
УФ-индекс:11
- Подробные метеопараметры доступны на этой странице
Голосование
Что для Вас важно при выборе оборудования?
 
Кто на сайте
Сейчас 12 гостей онлайн
Главная Техническая информация Расчет мощности солнечного коллектора для г. Новороссийска

a

Расчет мощности солнечного коллектора для г. Новороссийска

Немного теории. Существуют несколько схем для подогрева воды:

  • Одноконтурные - для использования сезонно или в местностях, где нет отрицательных температур в течение всего года. Вода должна быть не жесткой и чистой. Мы предлагаем системы солнечных коллекторов без давления (вакуумный коллектор с прямой теплопередачей воде).

  • Двухконтурные - для круглогодичного использования, а также в местностях с жесткой и/или загрязненной механическими примесями водой.

Каждая из систем может иметь естественную и принудительную циркуляцию теплоносителя. Естественная (пассивная) циркуляция теплоносителя происходит без участия насосов и помп. Нагретая вода в контуре поднимается вверх, а холодная опускается вниз. В этом случае бак-аккумулятор должен размещаться выше коллектора. В случае искусственной (активной) циркуляции – движение теплоносителя обеспечивается насосной установкой. В системах с принудительной циркуляцией в коллекторный контур включается циркуляционный насос, что дает возможность устанавливать бак-аккумулятор в любой части здания. Направление движения теплоносителя должно совпадать с направлением естественной циркуляции в коллекторах. Включение и выключение насоса производится контроллером, представляющим собой дифференциальное управляющее реле, сравнивающего показания датчиков температуры, установленных на выходе из коллекторов и в баке. Насос включается, если температура в коллекторах выше температуры воды в баке. Существуют контроллеры, позволяющие менять скорость вращения и подачу насоса, поддерживая постоянную разность температур между коллекторами и баком.

Системы солнечных коллекторов также могут быть использованы для реализации технологии «теплый пол» и подогрева воды в бассейне.

Указание интенсивности солнечной радиации.

Количество вырабатываемой коллектором полезной энергии зависит от целого ряда факторов. К существенным факторам влияния относится общее количество располагаемой солнечной энергии. Если в Ялте располагаемое суммарное излучение составляет 1307 кВт*ч/(м2/год), то в Киеве этот показатель равняется 1134 кВт*ч/(м2/год). Существенную роль играют также тип, наклон и ориентация коллектора. И наконец, экономичная эксплуатация солнечной установки требует тщательного выбора параметров ее компонентов.

Таблица №1

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

Среднее

Краснодар

1,23

2,04

2,98

4,19

5,56

5,85

6,12

5,30

4,05

2,63

1,50

1,02

3,54

Новороссийск

1,25

2,08

3,27

4,55

5,97

6,84

7,13

6,13

4,61

2,91

1,61

1,08

3,96

Оптимальная ориентация и наклон.

Коллектор должен быть расположен в положении, обеспечивающем беспрепятственный проход солнечных лучей от 9 до 15 часов, т. к. в это время солнечная энергия максимальная. Частичная тень от проводов и небольших предметов не существенна. Предлагается устанавливать коллектор лицом на юг под углом соответствующим широте установки. Отклонение на 20 градусов от направления на юг допустимы и не влияют на производительность тепла коллектора. При монтаже вашего коллектора подсчитайте возможные ветровые нагрузки.

Рама и монтажные крепления проверяются на скорость ветра 160 км/час, тем не менее, производитель не может отвечать за ошибки монтажника, который не затянул все точки крепления. Если коллекторы должны быть использованы в областях высоких ветров, желательно использовать вспомогательные крепления (например, оттяжки из нержавеющей стали.) Снежные нагрузки должны быть минимальными, так как круглая конструкция вакуумных труб не образует большую площадь для накопления снега. Тем не менее, из-за того, что вакуумные трубки коллектора не излучают тепло, большой слой снега не расплавится и может незначительно влиять на работу системы. В регионах с глубоким снежным покровом рекомендуется устанавливать коллектор, таким образом, чтобы снег не блокировал лицевую часть коллектора.

Коллектор должен быть установлен по возможности как можно ближе к накопительному баку, так как удлинение линии передачи уменьшает эффективность и увеличивают затраты при установке.

Чтобы увеличить потенциальный выход тепла в зимний период (например, при использовании для нагрева помещения), рекомендуется, чтобы коллектор был установлен на угол 150 – 200 больше, чем соответствующая широта. Это даст максимальную площадь коллектора, встречающуюся с солнцем в течение зимних месяцев, уменьшая эту область в течение летних месяцев. Это обратная сторона медали для летних месяцев. Уменьшение возможного тепла - приблизительно 1% для каждого 1 градуса отклонения угла от угла с максимальным эффектом.

НЕ устанавливайте устройство таким образом, чтобы трубки располагались горизонтально или вверх дном... устройство не будет работать. Идеальный угол для установки - в пределах 200 – 800 от горизонтального.

Самого высокого коэффициента энергоотдачи солнечной установки за год можно добиться при ее расположении в южном направлении с наклоном 30 - 35 градусов к горизонтали. Но даже при значительном отклонении от этих условий (от юго-запада до юго- востока с наклоном от 25 до 55 градусов) целесообразен монтаж тепловой солнечной установки.


На рисунке наглядным образом демонстрируется потеря энергоотдачи в том случае, если коллекторная панель расположена не оптимально. Из рисунка видно, что меньший наклон эффективнее, если площадь коллектора нельзя сориентировать на юг. К примеру, тепловая коллекторная установка с наклоном 30° даже при 45° юго-западного направления дает еще почти 95% оптимальной энергоотдачи.

Даже и при ориентации солнечной установки в восточном или западном направлении можно еще рассчитывать на 85% отдачи, если скат крыши составляет 25° - 40°.

Зимой более крутой угол был бы эффективнее, но две трети энергоотдачи солнечная установка дает в летнее полугодие. Угла атаки менее 20 градусов, напротив, следует избегать, так как в этом случае увеличивается степень загрязнения коллектора.

Для оптимизации восприятия коллекторами энергии они должны быть ориентированы в направлении Солнца. Критериями ориентации коллекторов являются угол наклона и азимут.

В таблице приведен оптимальный угол наклона коллекторов в зависимости от назначения системы.

Использование солнечного тепла для:

Оптимальный угол наклона гелиоколлекторов:

Приготовление горячей воды

От 30 до 45

Приготовление горячей воды + отопление помещений

От 45 до 53

Приготовление горячей воды + нагрев бассейна

От 30 до 45

Приготовление горячейводы + нагрев бассейна + отопление помещений

От 45 до 53

Угол наклона

Угол наклона α - это угол между горизонталью и коллектором. При установке на скатной крыше угол наклона задается скатом кровли. Наибольшее количество энергии воспринимается  поглотителем коллектора при расположении плоскости коллектора под прямым углом к направлению инсоляции. Поскольку угол инсоляции зависит от времени суток и года, ориентацию плоскости коллектора следует выполнять в соответствии с высотой Солнца в период поступления наибольшего количества солнечной энергии.

Пример:

Отклонение с южного направления: 15° на восток

А - плоскость коллектора; В - азимут.

Азимут

Азимут описывает отклонение плоскости коллектора от направления на юг; если плоскость коллектора ориентирована на юг, то азимут равен 0°. Поскольку наиболее интенсивная инсоляция наблюдается в середине дня, плоскость коллектора должна быть ориентирована по возможности на юг. Приемлемы также отклонения от направления на юг до 45° на юго-восток или юго-запад.


Основные задачи для солнечного проектирования

Существует ряд причин обращения человека к помощи солнечных коллекторов:

1.                На участке, даче, в поселке отсутствует подвод природного газа. Перед человеком сразу сужаются рамки способов обогрева дома. Первый (самый простой) – установка электрического котла и полный обогрев электричеством. Второй способ – это монтаж системы теплового насоса. И третий – установка системы солнечного коллектора.

2.                Потребитель имеет желание уменьшить расход газа.

3.                У покупателя есть бассейн, который необходимо отапливать и зимой и летом.

4.                У покупателя нет газа, и наличествует минимальная мощность электрических сетей.

Рассмотрим каждый из вариантов.

Второй вопрос, который задаст человек после просчета системы солнечного коллектора – это когда у меня эта система окупится.

Чтобы правильно ответить на этот вопрос надо изначально понимать, какой вопрос целесообразно закрывать солнечным теплом, а какой нет. Целесообразность определяется степенью окупаемости системы. В большинстве случаев, если на коттедже, где планируется установка коллекторов, присутствует подключение к трубопроводу природного газа, то целесообразность в отоплении дома солнечными батареями очень мала. В данном случае коллекторы можно использовать как источник, дающий первоначальный нагрев какому-то объему воды, которая в дальнейшем догревается газовым котлом до нужной температуры. В данном случае, этот вариант оптимален, если есть постоянно отбираемый объем воды (большой дом с большим количеством точек водоотбора, бассейн, теплый пол). Преимущества данного варианта, в отсутствии необходимости утилизировать избыток тепла в случае отсутствия водоотбора при солнечной погоде и 100% эксплуатация поглощаемого солнечного излучения. Также установка солнечных коллекторов целесообразна, если на участке или в доме наличествует бассейн. Не зависимо от времени года и суток бассейн необходимо подогревать, так как он теряет со своей поверхности тепло. Для поддержания заданной температуры, в зависимости от типа бассейна, необходимо расходовать от 100 до 300 Вт тепловой энергии с одного м2 поверхности бассейна. В летнее время это особенно актуально, так как солнечная активность максимальна, а стоимость газа (нормы по газу минимальны) наибольшая. При объяснениях стоимости системы следует учитывать, что при монтаже системы солнечных коллекторов для получения теплой воды или подогрева бассейна дополнительные траты идут только на массив коллекторов и их установку, а также управляющий контроллер и ряд клапанов и кранов. Остальная часть оборудования в любом случае монтировалась бы в данную систему.

Определение площади солнечных коллекторов

Основная задача определение площади солнечного коллектора сводится к определению количества тепла необходимого для системы. Когда будет получена цифра, определяющая необходимое тепло, можно приступать к расчету количества трубок вакуумного солнечного коллектора. Данную задачу сначала решим на базе тепла, которое необходимо для системы горячего водоснабжения.

Подсчет количества тепла необходимого для обеспечения семьи из 4 человек горячей водой.

Шаг 1.

Определение, на сколько градусов должна повыситься температура воды и ее объем. Семья - 4 человека (2 взрослых и 2 ребенка). По эмпирическим данным на среднего человека расходуется в день 50 литров воды. Суммарный объем емкостного нагревателя надо рассчитывать из расчета 1,5…2 суточной потребности.

Соответственно:

(50*4) х 1,5=300 л

Средняя температура входящей воды = 15°С. Она должна быть нагрета до 50°С.

50-15=35°С.

Шаг 2.

Определяем количество энергии необходимой для нагревания этого количества воды. Учитываем, что для нагрева одного литра воды на один градус надо затратить энергию равную 1 ккал.

300 л x 35°C = 10500 ккал.

Для перевода данной энергии в кВт*ч воспользуемся следующей формулой:

10500 / 859,8 = 12,21 кВт*ч (1 кВт*ч = 859,8 ккал)

Шаг 3.

Определяем количество энергии, которая может поглощаться и преобразовываться в тепло солнечными коллекторами.

Рассмотрим вариант расположения солнечной установке в городе Новороссийске.

Значение солнечной радиации можно посмотреть в таблице №1. В июле солнечная энергия на 1 м2 составляет 7,13 кВт*ч*м2/день, а в феврале 2,08 кВт*ч*м2/день. Солнечный коллектор способен поглощать до 80% энергии солнца.

Значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками равно 7,13 x 0,8 = 5,704 кВт*ч/день площади поглощения коллектора для июля.

Значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками равно 2,08 x 0,8 = 1,664 кВт*ч/день площади поглощения коллектора для февраля.

Площадь поглощения вакуумной трубки диаметром 58 и длиной 1800 мм составляет 0,08 м2. Соответственно несложно подсчитать, что одна трубка способна получать и передавать солнечное тепло в размере 0,456 кВт*ч и 0,133 кВт*ч соответственно в июле и феврале.

Шаг 4.

Определяем необходимое число трубок.

Используя значение, вычисленное выше, определяем количество трубок, которое надо установить.

Энергия, которую необходимо затратить на нагрев нужного количества воды составляет 12,21 кВт*ч.

Энергия, которую может передать одна вакуумная трубка, в зависимости от месяца, составляет 0,456 кВт*ч и 0,133 кВт*ч.

Июль - 12,21 / 0,456 = 27 трубок.

Февраль - 12,21 / 0,133 = 92 трубок.

Подсчитав, количество трубок в составе коллекторов, мы видим, что в зависимости от месяца использования для приготовления нужного количества воды, количество трубок может существенно отличаться. Какой же вариант необходимо выбирать?

В данном случае вариант - чем больше, тем лучше, не подходит. Зимой мы получим необходимое количество тепла, но летом столкнемся с очень существенной проблемой – утилизацией избыточного тепла. Солнце невозможно выключить или включить, поэтому оно будет постоянно нагревать воду в вашем баке. В конечном итоге вода в баке-аккумуляторе закипит, а это может привести к выходу из строя оборудования. Можно осуществить сброс горячей воды в канализацию и набор в бак холодной воды для дальнейшего нагрева, но целесообразно ли такое использование солнечных коллекторов?

К проектированию солнечных коллекторов необходимо подходить так же взвешено, как и к любому строительству: не продумаешь концепцию строительства - не построишь функциональное здание, не сделаешь надежный фундамент- не сможешь выстроить многоэтажный дом.

Применение солнечных коллекторов направлено, прежде всего, на экономию денег клиента, а во вторую - на экономию природных ресурсов. Поэтому необходимо использовать то количество солнечных коллекторов, которое экономически целесообразно.

В данном случае, ставилась задача обеспечить горячей водой семью из 4 человек. Правильным решением будет считаться подбор количества трубок коллектора в зависимости от месяца, в котором максимальная солнечная эффективность. То есть, для семьи из четырех человек в городе Новороссийске необходим бак-накопитель на 300 литров и солнечный коллектор на 27 трубок.

 
Поделиться:
Russian Chinese (Traditional) English French German Italian Slovenian Spanish
Новости сайта
18.07.14 Новые предложения!

29.06.14 Обновлен раздел "Наши объекты". Рекомендуем посмотреть автономную систему в Ростове-на-Дону, а также систему, установленную на обычной даче!

26.06.14 Обновлён прайс-лист на оборудование.

Наши группы
vk
Новости