расчеты производительности солнечного коллектора
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 Республики Бурятия
Данные для расчетов:
Районы Бурятии очень благоприятны с точки зрения уровня солнечной радиации: ежегодно более 1200 вт . ч/м2 – на половине территории республики, 1300 Вт . ч/м2 – на территории Ильчир (Окинский район), 1650 Вт . ч/м2 – на территории ст. Кяхта.
- Место применения – Республика Бурятия г Улан-Удэ Площадь поглощения – 2,35м2 (на основе таблицы о среднем количестве поступления солнечной энергии для регионов РФ) Величина средней инсоляции в Улан-Удэ – 1200 Вт*час/м2 КПД – от 67% до 80% (будут использованы минимальные показатели, актуальные для устаревших коллекторов, поэтому результаты будут слегка занижены). Угол наклона коллектора – в расчетах будут использованы оптимальные данные угла наклона.
Рассчитываем площадь поглощения для одной трубки:
15 трубок = 2,35 м2;
1 трубка = 2,35 / 15 = 0,15 м2
20 трубок = 0,15*20= 3 м2
Теперь, когда известна площадь, которую поглощает одна трубка, определим количество трубок, составляющий 1 м2 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 1300 (величина инсоляции в г Улан-Удэ) x 0,67 (КПД солнечного коллектора) = 130,65 Вт*час/м2
Для расчета годовой эффективности одной трубки в выбранном регионе в формуле для расчета дневной мощности следует использовать годовые инсоляционные данные. Иначе говоря, на место 1300 необходимо поставить региональное значения инсоляции.
Мощность, вырабатываемая при помощи одной трубки в Улан-Удэ, составляет от 130,65 (при использовании КПД в размере 67%) до 156 кВт*час/м2 (при использовании КПД в размере 80%).
В среднем за сутки одна вакуумная трубка теплового коллектора вырабатывает 0,392 кВт*час.
Работа солнечного коллектора без света невозможна, по этой причине указанные показатели нужно использовать при расчете светового дня.
Сколько можно сэкономить электроэнергии в Улан-Удэ при использовании одного м2 коллектора (как мы выяснили, это 7 вакуумных трубок)?
Годовая экономия энергии составит:
При КПД 67%
130,65 кВт*час/м2 * 20 = 2613кВт*час/м2
При КПД 80%
156 кВт*час/м2 * 20 = 3120 кВт*час/м2
Иначе говоря, энергетическая польза при использовании солнечного коллектора с 20-ю вакуумными трубками,
где S = 3 м2 за период с марта по август при суммарном значении инсоляции за весь указанный период в 936 кВт*час/м2 составит: 3120кВт*час/м2 х 0,5 год /183 дней, то есть, практически 1,56 МегаВт энергии, что в день составляет примерно 8,5 кВт.
Это подтверждается февральским графиком замеров.
Производительность системы зависит от параметров солнечного излучения в конкретном регионе.
Срок окупаемости вакуумных гелиоустановок с учетом эксплуатационных затрат составляет от 2 до 5 лет, при их сроке службы более 20 лет.
Солнечные водонагреватели позволяют решить целый ряд вопросов:
· автономное горячее водоснабжение (круглогодичное или сезонное);
· поддержка полного или дежурного отопления для помещений любой площади;
· оптимизация существующих систем горячего водоснабжения и отопления;
· подогрев воды в закрытых или открытых бассейнах;
· обогрев теплиц;
· использование горячей воды в технологических целях.
Преимущества солнечных установок:
· Уменьшение затрат на обогрев здания и на горячую воду (по тарифам):
· затраты на нагрев горячей воды -60%,
· затраты на отопление -30% в год!
· Автономность источника тепловой энергии.
· Оптимизация и уменьшение эксплуатационных затрат также при отоплении и гвс зданий и в случае перебоев в электро - и газоснабжении.
· Увеличение срока службы основной или вспомогательной отопительной системы: уже имеющегося бойлера или газового котла - от 2 раз, т. к. дает возможность до 97% уменьшить его нагрузку на существующую систему;
· Возможность интегрирования в существующую систему теплоснабжения и горячего водоснабжения.
· Сохранение природы и экологии в целом, защита здоровья людей за счет отсутствия загрязнения окружающей среды.
