Расчет коллектора для солнечного отопления: Упрощённый тепловой расчет солнечного коллектора

Содержание

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы

Конструкция солнечной установки входят: солнечный коллектор, бойлер, блок автоматики, расширительный бак, циркуляционный насос и т.д.

Если у Вас есть интерес к данной теме наши специалисты разрабатываю и смонтируют солнечные системы для получения теплоэнергии любой сложности. Мы также поможем приобрести у нас качественные солнечные коллекторы и другое необходимое оборудование для автономных источников энергии по минимальным ценам.

Примером устройства, которое способно превращать солнечную энергию в тепло, является солнечный коллектор – отзывы о нем доказывают эффективность системы. После того, как энергия, полученная от солнца, превращается в тепловую энергию, она передается теплоносителю. Все это делает возможным использование солнца для обогрева помещения, подогрева воды, а также подогрева бассейнов и прочих конструкций.

Разновидности коллекторов

1. Вакуумный – основной функциональной единицей является колба, внутри которой располагаются 2 боросиликатные трубки разного диаметра. Их устанавливают друг на друга, запаивают, а в пространстве, образовавшемся между ними, создают вакуум. В середину конструкции монтируют тепловую трубку. Нагретый антифриз, поступая к теплообменнику, обеспечивает эффективную передачу энергии. Температура вакуумной трубки достигает 250 °C. Коэффициент поглощения воздушного коллектора для системы отопления составляет 90-95%. В зимнее время мощность можно увеличить путем установки специальных баков-аккумуляторов тепла. Срок службы – не менее 25 лет.

Технические характеристики солнечного коллектора с аккумулятором тепла для отопления дома позволяют использовать его для обогрева жилых домов, коттеджей, гостиниц, производственных помещений. К достоинствам относят возможность функционирования в пасмурные дни за счет поглощения вакуумными трубками инфракрасного излучения, проходящего через облака. Благодаря высокой теплоизоляции прибор способен работать при температуре окружающего воздуха до -30 °C. Солнечный коллектор как альтернативное отопление дома может применяться в регионах, где нередки сильные ветры и ураганы, так как он обладает низкой парусностью. К недостаткам можно отнести стоимость и сложность эксплуатации.

2. Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, который помещается в теплоизолированную остекленную панель. В среднем площадь поверхности, принимающей излучение, составляет 1,76 м2. КПД не превышает 75 %, а коэффициент поглощения – 95 %. Коллектор можно использовать как основной источник тепла только в регионах с мягким климатом или в межсезонье. Организовать автономный обогрев частного дома в зимний период не удастся вследствие высоких потерь энергии. К достоинствам относят малую начальную стоимость, способность к самоочищению и хорошую производительность в летнее время года. Недостатками считаются сложность транспортировки и ремонта. Применение коллектора для автономного отопления актуально при ограниченном доступе к централизованному газоснабжению и перебоях в работе питающих электросетей.

МЕТОДИКА Расчета солнечного коллектора в экологичной и энергосберегающей системе индивидуального отопления

Практическое занятие мая 2017 г.

4 мая 2017 г. Теплопроводность это процесс распространения теплоты между соприкасающимися телами или частями одного тела с различной температурой. Для осуществления теплопроводности необходимы два условия:

Подробнее

ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ 12 июня 2017 г. (лучистый теплообмен) свойственен всем телам, температура которых не равна абсолютному нулю. Энергия, излучаемая всем телом по всем направлениям и длинам волн в единицу

Подробнее

Практическое занятие июня 2017 г.

12 июня 2017 г. Совместный процесс конвекции и теплопроводности называется конвективным теплообменом. Естественная конвекция вызывается разностью удельных весов неравномерно нагретой среды, осуществляется

Подробнее

Лекция 5 Классификация расчетов ТА

Лекция 5 Классификация расчетов ТА При расчете и проектировании ТА принято различать: тепловой конструктивный, тепловой поверхностный, компоновочный, гидравлический, механический и технико-экономический

Подробнее

Моделирование солнечной радиации

1 Моделирование солнечной радиации Теоретическое введение В настоящее время расчет поступления солнечной радиации при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха определяют по методике

Подробнее

Проектирование гелиосистем

Проектирование гелиосистем Слайд 1 2008-10-10 Суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность на территории Краснодарского края (квтч/м 2 вгод) 1.000 квтч / м 2 вгод приблизительно соответствует

Подробнее

Кафедра теоретических основ теплотехники

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.И. ЛЕНИНА» Кафедра теетических

Подробнее

ВАРИАНТ 81. Задача 1

ВАРИАНТ 81 Задача 1 Газовая смесь массой m, имеющая начальную плотность 0,9 кг/м3, в ходе политропного процесса сжимается от давления 0,1 МПа до давления Рк. При этом еѐ температура достигает значения

Подробнее

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПАССИВНЫХ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ С ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЙ СТЕНКОЙ

Рахимова К.К., преподаватель, Садыков Ж.Д., ст. преподаватель, Даминова Ю.С., преподаватель, Ишмурадова Г.И., к.п.н., доц., «Каршинский государственный университет», г. Карши, Узбекистан ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Подробнее

ГИДРОДИНАМИКА ПЕРВЫЕ ВОПРОСЫ

ГИДРОДИНАМИКА ПЕРВЫЕ ВОПРОСЫ 1. Вывод уравнения неразрывности. Какой вид имеет это уравнение при стационарном течении несжимаемой среды и при неустановившемся тесении. 2. Вывод уравнения Навье Стокса для

Подробнее

Расчет кожухотрубного теплообменника

Расчет кожухотрубного теплообменника Общие сведения Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах. Это объясняется следующими их достоинствами компактностью, невысоким

Подробнее

ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» Политехнический институт Кафедра «Автомобили

Подробнее

Расчет теплового режима теплицы

Расчет теплового режима теплицы Принцип действия теплицы предельно прост: солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (стены и потолок) теплицы, нагревает почву и растения. Воздух, нагретый

Подробнее

9 ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

9 ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ 9.1 Общие сведения отепловом излучении Источник теплового излучения внутренняя энергия тела. Излучение обладает свойством непрерывности поля электромагнитных волн и свойством дискретности

Подробнее

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА План лекции:. Теория теплообмена (основные понятия). Температурное поле. Температурный градиент 3. Дифференциальное уравнение теплообмена 4. Передача тепла через плоскую стенку

Подробнее

Тема 1.2. Теплопередача и её виды.

Тема 1.. Теплопередача и её виды. 1. Физическая сущность теплопередачи.. Теплопроводность. 3. Конвективная теплопередача. 4. Тепловое излучение. 1. Физическая сущность теплопередачи. Согласно молекулярной

Подробнее

Солнечные коллектора: расчет стоимости

На сегодня, солнечные коллекторы являются самыми эффективными приборами,преобразующими солнечную энергию в тепло,главным образом, для приготовления горячей бытовой воды, и частично, для системы отопления дома. Принцип действия таких коллекторов заключается в поглощении солнечного излучения и затем, передачи накопленного тепла в дом для бытовых нужд.

Солнечные коллекторы отличаются высокой надежностью и экологичностью. Они не оказывают никакого негативного влияния на окружаюшую среду и эффективно используют возобновляемые природные ресурсы.

 

 

Виды солнечных коллекторов для отопления дома

Солнечные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения дома бывают двух основных видов: плоские и вакуумные. Остановимся на каждом виде подробнее.

 

Плоский солнечный коллектор

Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированную конструкцию из коррозиостойкого металла, герметично закрытую с фронтальной поверхности специальным гелиостеклом. Внутри корпуса коллектора под стеклом расположена поглощающая солнечное тепло поверхность –абсорбер. К обратной стороне абсорбера прикреплены медные трубки, внутри которых циркулирует жидкость-теплоноситель. Солнце нагревает абсорбер и жидкость-теплоноситель в трубках. Затем эта жидкость передает тепло в систему отопления или в бойлер для нагрева горячей воды. Плоский коллектор, несмотря на более высокие теплопотери чем у вакуумного коллектора, в теплое время года способен передать значительно больше солнечной энергии, благодаря большей полезной поглощающей площади. Однако, плоский солнечный коллектор может эффективно работать лишь при температуре воздуха на улице до -5 градусов. Поэтому, использовать круглогодично плоские солнечные коллекторы лучше в регионах с мягким зимним климатом, в остальных же – только в теплое время года. К достоинствам плоского солнечного коллектора можно отнести небольшую стоимость, способность к самоочищению, высокую механическую надежность и очень хорошую производительность в теплое время года.

 

Ваккумный солнечный коллектор

Главное преимущество вакуумного солнечного коллектора состоит в том, что он может эффективно работать при любых температурах окружающей среды, даже в самые сильные морозы. Это хороший вариант для тех людей, которые хотят использовать тепло солнечной энергии круглый год. В вакуумном коллекторе основным элементом, удерживающим полученное тепло, является стеклянная колба с двойной стенкой, внутри которой, как термосе, расположена медная тепловая трубка. Внутри, тепловая трубка герметично наполнена легкокипящей жидкостю. Нагреваясь от тепла солнца эта жидкость закипает.Её пары поднимаются к верхнему концу трубки, который плотно вставлен в нишу-отверстие медного теплообменника вакуумного солнечного коллектора. Внутри теплообменника циркулирует жидкость-теплоноситель.

В результате теплового контакта поверхностей стенок коллектора и тепловой трубки, пары легкокипящей жидкости отдают солнечное тепло более холодной жидкости-теплоносителю,и превратившись в жидкое состояние скатываются вниз медной тепловой трубки.Полученое жидкостью-теплоносителем тепло, переносится из солнечного коллектора в систему отопления или в бойлер для нагрева горячей воды.

Гелиополя, построенные из вакуумных солнечных коллекторов, могут обеспечивать обогрев не только небольших жилых домов, но так же они эффективны в значительно больших масштабах использования. Например, для гостинниц или производственных помещений. К достоинствам этого прибора следует отнести возможность его функционирования в пасмурные дни, за счет поглощения инфракрасного спектра солнечного излучения проходящего сквозь тучи. Основными недостатками вакуумного коллектора являются выская стоимость и меньшая механическая стойкость чем у плоского солнечного коллектора.

Расчет стоимости горячего водоснабжения при использовании солнечных коллекторов

Солнечная энергетика – это обширнее понятие, которое включает в себя не только свет, преобразованный в электричество, но и горячую воду и отопление в доме. Для этого понадобится специальное оборудование – солнечный коллектор. Чтобы определить, какая мощность вам необходима, и выгодно ли будет использовать солнечную энергию, нужно выполнить расчет горячего водоснабжения.

Калькулятор расчета стоимости гелиосистемы

Какие рассчитать солнечный коллектор

Первым делом нужно сделать расчет реальной мощности коллектора. Обычно производители указывают информацию  максимальной производительности оборудования при условии полного освещения, если панели направлены на юг и установлены перпендикулярно солнечным лучам. Однако если коллектор монтируется на крыше, то не всегда есть возможность направить его именно так, чтобы получить максимальную мощность.

Какие показатели потребуется рассчитать:

  • эффективность коллектора в зависимости от направления;
  • производительность оборудования по углу установки;
  • уровень поглощения солнечных лучей;
  • количество коллекторов для отопления дома.

Эти характеристики помогут разобраться с необходимой мощностью коллектора, чтобы использовать его с выгодой и без излишков энергии.

Расчет горячего водоснабжения от компании «Аква Прайм»

Чтобы получить точный расчет солнечного коллектора, лучше обратиться к профессионалам. Неправильные показатели могут привести к тому, что вместо пользы вы получите одни убытки и зря потраченные деньги.

Специалисты компании «Аква Прайм» помогут провести все необходимые подсчеты и подобрать подходящий именно для ваших нужд тип оборудования. Мы ответим на все интересующие вас вопросы и подробно проконсультируем. Мы предлагаем солнечные системы для дома высшего качества от испанского производителя по доступным ценам.

 

Рассчитать экономию

расчет, цена, отзывы, использование коллекторов

В современных условиях вопрос об экономном ведении хозяйства более чем актуален, что напрямую связано с постоянным удорожанием привычных энергоносителей, периодическими экономическими кризисными явлениями и нарушением экологического равновесия на нашей планете. Переход на альтернативные источники, например, солнечные водонагреватели, воздушно солнечное отопление, – это способ экономии и забота о будущих поколениях.

Сегодня для монтажа соответствующего оборудования можно воспользоваться услугами профессионалов или установить воздушное солнечное отопление своими руками. Второй вариант экономически выгоднее в 4 раза, поскольку цена – это немаловажный фактор для принятия решений, последствия которого будут давать результат на протяжении многих лет.

Усовершенствование существующих ранее технологий играет непосредственную роль в процессе интегрирования в современную систему хозяйствования альтернативных источников обогрева жилых и промышленных помещений.

Поэтому для экономически и технологически правильного проектирования системы, выполнения монтажа ее элементов необходимо иметь наиболее полную картину возможностей отопления дома солнечными батареями.

Самодельные системы: как используется солнечная энергия

Солнечная система отопления помещений.

Оборудовать солнечное отопление своими руками можно даже начинающему мастеру, но работа с разными типами устройств имеет некоторые отличия. Речь идет о солнечных батареях и солнечном коллекторе.

Солнечные батареи позволяют аккумулировать энергию, а затем использовать ее и для обогрева, и для подогрева теплоносителей, и для питания электрических приборов. Фотоэлементы, которые являются основой батарей, сделать самостоятельно трудно. Поэтому их покупают, соединяют в цепь и фиксируют в отдельном корпусе, правильно устанавливая все элементы.

Солнечными коллекторами (гелиосистемами) обогревают частные дома, организуя дополнительно и горячее водоснабжение. Фотоэлементы для коллектора не требуются. Отзывы свидетельствуют, что организовать солнечное отопление из подручных материалов под силу и начинающему мастеру.

Плоские гелиосистемы представляют собой остекленные и утепленные короба с теплоносителем внутри. Основным элементом вакуумных коллекторов являются трубки, в которых преобразуется энергия.

Итак, отличие состоит в том, что с помощью батареи можно производить электроэнергию, а с помощью коллектора нагревать воду.

Схема солнечной системы.

Экономическая эффективность использования солнечного генератора энергии

Солнечные батареи для отопления генерируют электрическую энергию в результате фотоэлектрических реакций. В среднем один модуль имеет мощность от 50 до 300 Вт при коэффициенте полезного действия до 30%, что является невысоким показателем. Экономическая выгода кроется в другом – эффективном – производстве энергии, что позволяет окупить затраты уже за 3 года эксплуатации системы. Один раз обустроив отопление на солнечных батареях, можно забыть о проблеме на 25 лет, поскольку именно такой срок устанавливают производители для работы оборудования.

К выгодным параметрам такого вида отопления можно отнести экономию внутреннего полезного пространства, что достигается установкой батареи для отопления на крыше здания. При этом следует придерживаться определенных правил:

Генератор.

  1. Оборудование, обеспечивающее солнечное отопление, устанавливается на южной стороне, поскольку именно здесь сосредоточено наибольшее количество тепла.
  2. Крыша должна быть не горизонтальная, а под наклоном – ориентировочно 45°.
  3. Солнечные батареи довольно тяжелые, поэтому стропильная система крыши дома должна быть прочной. Угроза обрушения наиболее вероятна в зимнее время, когда на крыше скапливается снег.
  4. Во дворе, на стороне дома, где располагаются батареи, не должно быть деревьев или зданий, создающих тень.

Расчет площади необходимого для батарей пространства производится индивидуально, но можно сориентироваться, учитывая такие параметры: для средней полосы для отопления дома, площадь которого составляет 100 кв.м, понадобится около 30 кв.м батарей. Следует учесть необходимость изолированного места в доме, в котором будет установлено оборудование, использующееся в пасмурную погоду или в темноте.

Экономическая выгода также определяется типом системы, которую подключают к электрическому котлу, в частности:

  • электрическая;
  • водяная.

Первая имеет наибольшую популярность благодаря эффективности при небольшом нагреве больших участков дома, допустим, пола с подогревом. Электрическую систему легче настраивать в соответствии с погодными условиями, количеством человек в доме. Оборудование электрического отопления легче монтировать, при этом отсутствуют громоздкие трубы и радиаторы под окнами.

Составные элементы системы.

Уязвимость альтернативной системы отопления

Расчет эффективности работы солнечной батареи для отопления дома позволяет определить период ее окупаемости. Как уже было сказано, это 3 года, но при соблюдении нескольких условий.

Во-первых, если энергии недостаточно и дом приходится отапливать газом, расходы на солнечное отопление увеличиваются, что в результате приводит и к увеличению сроков окупаемости.

Снижения стоимости эксплуатации оборудования для отопления дома солнечными батареями можно достичь за счет улучшения показателей энергоэффективности. Иными словами, прежде чем перейти на альтернативный источник энергии, необходимо позаботиться о термоизоляции, исключив возможность утечки тепла. Утепленные стены, крыша и пол, законопаченные щели в окнах и дверях позволят снизить расходы энергии, что уменьшит сроки окупаемости.

Во-вторых, эффективная работа системы отопления дома солнечными батареями возможна только при надлежащем уходе. Загрязнение поверхности приведет к уменьшению энергоэффективности. Поэтому рекомендуется по меньшей мере 1 раз в полгода производить очистку внешних блоков.

Водяное солнечное отопления.

Отзывы владельцев домов с солнечной системой отопления свидетельствуют о необходимости создания резервной системы, например, газового котла. При наличии централизованной электросети можно предусмотреть возможность переключения ее мощности в сезоны с недостаточным количеством солнечных дней. Чаще всего потребность дополнительного источника энергии возникает в зимнее время, а вот осенью и весной отопление на солнечных батареях экономически целесообразно.

Принципы действия основных систем отопления

Для обеспечения отопления и водоснабжения горячей водой в доме используют две системы, использующие разные теплоносители – воду и воздух. Обустройство таких систем несколько отличается, как и эффективность.

Водяное солнечное отопление может состоять из следующих элементов:

  • солнечного коллектора с использованием водяного теплоносителя;

    Водяная система солнечного отопления.

  • трубопровода;
  • дополнительного нагревателя; бака-аккумулятора горячей воды;
  • коллекторного насоса;
  • теплообменника;
  • дополнительного топлива;
  • радиатора помещения, которое отапливается.

Такое солнечное отопление дома работает по принципу отдачи тепла от нагретой предварительно воды, проходящей по трубопроводам и отопительным приборам. Расчет подтверждает экономичность расхода материала, используемого для отопления, что достигается за счет теплоемкости воды. Считается, что при нагреве до одного уровня температуры вода в 4000 раз более теплоемкая, чем воздух.

Отзывы потребителей свидетельствуют о трудоемкости установки и эксплуатации водного солнечного оборудования, необходимости постоянного контроля работы генератора. При низких температурах вода, наполняющая трубопровод, замерзает и расширяется, вызывая разрушение всей системы. Установить оборудование можно только в процессе постройки дома или его капитального ремонта.

Воздушное солнечное отопление и горячее водоснабжение обеспечивается теплым воздухом, нагнетаемым специальными вентиляторами. Отличие этой системы состоит в использовании не насосов, а мощных вентиляторов.

Воздушное солнечное отопление имеет высокий уровень КПД, поскольку в его схеме отсутствуют передаточные элементы. Отопительная система объединяется с климатической, что позволяет создавать и поддерживать комфортный микроклимат помещения. Вследствие малой инерционности помещение обогревается очень быстро. Воздушное солнечное отопление доказало свою эффективность, а цена на него формируется в зависимости от объемов обогреваемых помещений, среднегодовых погодных условий и некоторых других факторов.

Воздушная система солнечного отопления.

Перед закупкой необходимого оборудования и его установкой требуется произвести расчет:

  1. Мощности нагревателя воздуха с учетом того, что помещение должно получить достаточный обогрев, а тепловые потери должны быть компенсированы.
  2. Скорости подачи воздуха, который нагревается.
  3. Неизбежных потерь тепла, которые осуществляются через стены помещения, окна, двери, вследствие сквозняков или иных причин.
  4. Диаметра воздуховода с учетом аэродинамических характеристик всей системы, что позволит определить объем потерь воздушного напора.

Если расчет оказался неправильным, возможны перегревы тепловых нагревателей, возникновение вибрации, дополнительных шумов, что создает дискомфорт, а впоследствии приводит к выходу системы из строя.

Простой вариант воздушного обогрева дома

Наиболее простой вариант – это создать воздушно солнечное отопление своими руками из металлического профнастила. Расчет материала таков: для создания короба размерами 180х120х15 см понадобится влагостойкая фанера толщиной 1,2 см на боковые стенки и 0,7 см – на заднюю стенку.

По периметру готового короба к задней стенке прикрепляется брус 4х4 см, на который укладывается минеральная вата слоем толщиной 4 см. Полученная после утепления поверхность зашивается профнастилом и окрашивается черной матовой краской с термостойкими характеристиками.

Принцип работы воздушного коллектора.

В середине короба прибиваются планки, размер которых соответствует расстоянию от стенки до стекла, которое будет затем установлено. Планки прибиваются в виде лабиринта, чтобы создавалась необходимая циркуляция воздуха. В нижней части боковой стенки прорезается прямоугольное отверстие, через которое осуществляется подача воздуха. Отверстие защищается сеткой или воздушным фильтром. Остекление солнечного коллектора дополняется тщательной герметизацией всех стыков.

С противоположной к отверстию подачи воздуха стороны прорезается еще одно отверстие, в котором устанавливается вентилятор. Когда лучи солнца попадут на профнастил, образуется тепло. Оно затем и будет нагнетаться для отопления помещения. Солнечное отопление своими руками позволяет при температуре +10°С получать около 60°C на выходном отверстии.

Используем водосточные трубы для обогрева

Воздушно солнечное отопление своими руками из профнастила позволяет экономить на дорогостоящих энергоносителях в весенне-осенний период при условии отопления небольших площадей. Более внушительные размеры и отдачу имеет воздушное солнечное отопление, созданное из теплопроводных алюминиевых труб преимущественно прямоугольного сечения.

Коллектор состоит из большого короба, длина которого равна длине дома. На создание прочного каркаса идут доски толщиной 3-4 см и влагостойкая фанера от 0,8 до 1 см. Принцип создания коллектора такой же, как и в случае с профнастилом: задняя стенка сбитого короба утепляется минеральной ватой, боковые – пенопластом. Слой минеральной ваты покрывается алюминиевым листом, к которому с помощью хомутов прикрепляются трубы.

На рисунке схематически изображен принцип работы воздушных солнечных коллекторов.

Коллектор из алюминиевых труб, обеспечивающий воздушное солнечное отопление, имеет особенность: входное и выходное отверстия для воздуха располагается в одной его части и разделяются деревянными перегородками. Далее производится остекление (можно использовать прозрачный шифер), покраска и установка вентиляторов на вход и выход.

Готовый коллектор устанавливается под углом к дому, а к нему по утепленной пенопластом траншее подводятся воздуховоды.

Воздушно солнечное отопление своими руками, созданное по описанной технологии, в зимнее время до 15.00 включительно при минусовой температуре не ниже 10°С позволяет получать на выходе воздух температурой 65°С. Расчет объемов тепла, которые можно получить в летнее время, дает еще более внушительные показатели, поэтому рекомендуется во избежание перегрева затенять оборудование.

Нагреваем воду солнечной энергией

Солнечные водонагреватели можно приобрести в магазинах или создать своими руками. Цена на оборудование зависит от объема бака и количества и типа трубок. В среднем эти показатели составляют от 26 и до 80 тысяч (можно нагреть от 127 до 340 л воды).

Можно найти сотни конструкций такого оборудования, но наибольшим спросом пользуются переносные солнечные водонагреватели, которые в случае необходимости можно отвезти на дачу или взять с собой в поход. Отзывы подтверждают, что возможность иметь горячую воду сутки напролет – серьезный аргумент в пользу создания удобного коллектора.

Самой трудоемкой частью будущего водонагревателя является бак. Для его изготовления понадобится лист оцинкованного железа, из которого вырезается основа бака с припусками по 2-2,5 см. После придания формы стыки тщательно пропаиваются. Тщательный расчет позволит сделать работу из одного листа, но в случае неудачи можно создать конструкцию из двух оцинкованных листов.

Для змеевика используются тонкостенные медные или стальные трубки диаметром до 18 мм, которые припаиваются к коллектору по всей длине. Таким образом можно достичь более высоких показателей теплопроводности.

Далее схема работы та же, что и для создания воздушного солнечного коллектора. Из многослойной фанеры сбивается короб-кожух, дно которого теплоизолируется. Внутрь короба устанавливаются коллектор, бак, трубки и укрепляются с помощью металлических уголков.

После этого конструкция остекляется, крепятся опорные элементы. Чтобы система работала эффективно, необходимо ее установить таким образом, чтобы солнечные лучи падали на поверхность под прямым углом.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

ДИАТЕК | Солнечные коллекторы для системы отопления

Солнечные коллекторы для системы отопления – это один из вариантов экономии природных энергоносителей, который широко рекламируется и предлагается многими инсталяционными компаниями в последнее время. Солнечная энергия может использоваться для приготовления горячей воды, для подогрева воды в бассейне или для отопления и горячего водоснабжения.
Проанализируем экономическую выгоду при установке солнечных коллекторов для систем отопления и горячего водоснабжения. Приведенные ниже расчеты показывают, что срок окупаемости данной системы является очень большим. Установку данного оборудования лучше рассматривать с точки зрения пассивной экономии газа, уменьшения вредного воздействия на окружающую среду и как дополнительную степень свободы от энергоресурсов в теплые дни.
Для примера просчитаем возможность использования системы солнечных коллекторов для отопления и горячего водоснабжения частного дома в Киевской области (климатическая зона №1).

Исходные данные: 
Площадь дома (отапливаемая) – 300 кв.  м Расчетная температура внутреннего воздуха – +20º С
Количество этажей в доме – 2 Количество жильцов – 4 человека
 «Классическая» схема отопления – только газовый котел.

Какое количество тепловой энергии необходимо для поддержания расчетной температуры внутреннего воздуха, а также обеспечения потребности в горячей воде в течение года.

  • на отопление в переходный и зимний период составляет: 112,9 кВт-ч/кв. м x 300 кв. м = 33 870 кВт-ч, где Е max =112,9 кВт-ч/кв. м – нормативные годовые максимальные теплопотери данного здания на 1 кв. м отапливаемой  площади (см. табл. №4 ДБН В.2.6- 31: 2006).
  • на нагрев горячей воды в течение года составляет: (4,19 х 45 ºС x 4 чел. х 100 л/сут. х 365)/3600  = 7 647 кВт-ч, где c =4,19 кДж/кг. х ºС – удельная теплоемкость воды; ∆Т = 45 ºС – разница температур холодной воды  Т1 = 10 ºС и горячей воды  Т2 = 55 ºС; V = 100 л/сут. – объем горячей воды на 1 чел. в сутки (см. табл. А.1 AAI A.2.5-64:2012).
  • суммарное количество тепловой энергии  на отопление и ГВС в течение года для нашего здания составит: 33 870 + 7 647 = 41 517 кВт-ч.

Годовой расход газа, если перевести данную тепловую нагрузку в расход энергоносителя, то получим: G = 41 517/(9,2 х 0,93) = 4 852 куб. м /год, где Qниз =9,2 кВт/куб. м – низшая теплота сгорания при Т = 20 ºС; ŋ = 0,93 % – КПД газового котла.

Общая стоимость оплаты на содержание нашего дома, несложно посчитать, при стоимости 1 куб. м газа равной 6,88 грн. при использовании «классической» схемы отопления за весь год (за газ) составит – 33 381,76 грн.

Схема отопления  – солнечные коллекторы для системы отопления и горячего водоснабжения.

Рассмотрим вариант теплоснабжения с использованием солнечных коллекторов, например, фирмы Buderus – серии Logasol SKT1.0 (старая серия – Logasol SKS4.0).

Количество тепловой энергии, которую компенсируют солнечные коллекторы, для выбранного региона (Киевская область) в течение года, в процентном соотношении от общей потребляемой тепловой мощности составляет:
100%  – 6 «теплых» месяцев для горячего водоснабжения;
50% – 6 «холодных» месяцев для горячего водоснабжения;
25% – 6 «холодных» для отопления.
Прим. Данные значения приведены с округлением по диаграммам – № 4.1 и № 4.2 (стр. № 4 документации по проектированию Buderus. Гелиотехника  Logasol для горячего водоснабжения и поддержки отопления).

Экономия тепловой энергии (кВт-ч) за  год при эксплуатации солнечных коллекторов исходя из данных значений составит: 7 647/2 + 0,5 x 7 647/2 + 0.25 x 33 870  = 14 202.75 кВт-ч.

Расход газа уменьшится, соответственно, на величину –  1 655 куб. м газа./год. – в денежном эквиваленте, экономическая выгода за 1 год составит – 11 386 грн. (при тарифе 6,88 грн./куб. м).

Стоимость капитальных затрат при установке гелиосистемы на отопление и ГВС, для нашего дома (при комплектации оборудованием фирмы Buderus) ориентировочно составит – 27 000,0 EUR (756 000 грн). В комплект оборудования войдет:

  • солнечный коллектор серии SKT1.0-s (стоимостью – 864 EUR/шт.) – 18 шт.
  • буферный бак аккумулятора PNR1000-80/5EW (стоимостью 2 090 EUR/шт.) – 2 шт.
  • комплектная насосная станция Logasol KS 120/2 (стоимостью 817 EUR/шт.)  – 2 шт.
  • регулятор гелиосистемы SC 300 (стоимостью 620 EUR/шт.) – 1 шт.
  • предизолированные трубопроводы (нерж. сталь), расширительные сосуды, специальная жидкость для заполнения системы (и комплектующие).

Прим. Количество солнечных коллекторов для нашего здания  подобрано по диаграмме  – №78/1 (стр. №78  документации по проектированию Buderus. Гелиотехника  Logasol для горячего водоснабжения и поддержки отопления).

Ориентировочный срок окупаемости гелиосистемы для приведенного здания при текущем тарифе составляет – более 66 лет.

Конечно, в приведенных расчетах учитывались максимальные значения по тепловым потерям и водопотреблению для нашей климатической зоны. Если за основу взять здание с более низкими показателями по теплопотерям (провести дополнительные мероприятия по утеплению ограждающих конструкций), а также более высокий (европейский) тариф стоимости газа, то срок окупаемости гелиосистемы будет сокращен. Но его уменьшение не будет таким существенным, чтобы реально повлиять на экономическую выгоду по использованию гелиосистемы для режима «отопления».

Вот почему в большинстве случаев такой вид теплогенерации как «энергия Солнца» используется исключительно для горячего водоснабжения и подогреве воды в плавательных бассейнах.

Расчет экономической эффективности системы горячего водоснабжения с использованием плоского солнечного коллектора

Библиографическое описание:

Аллаёрова, Г. Х. Расчет экономической эффективности системы горячего водоснабжения с использованием плоского солнечного коллектора / Г. Х. Аллаёрова, Б. М. Тошмаматов, Г. Н. Узаков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 2 (240). — С. 15-16. — URL: https://moluch.ru/archive/240/55286/ (дата обращения: 14.03.2022).



В статье показан расчет систем горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии на основе теоретических исследований преимуществ систем горячего водоснабжения.

Ключевые слова: анализ, теплоснабжение, горячее водоснабжение, солнечная радиация, солнечная энергия, солнечный коллектор.

Во многих районах республики Узбекистан с большим числом солнечных дней и жарким климатом использование солнечной энергии для нагрева воды оправдано.

Общая продолжительность возможного солнечного сияния на равнинах Узбекистана составляет 4455–4475 часов в год. Фактически годовое число солнечного сияния здесь достигает 3000–3100 часов, что составляет 65–70% от возможного. Зимой над территорией Узбекистана формируются воздушные фронты умеренных широт, в результате чего умеренные воздушные массы сталкиваются с тропическими массами, образуются циклоны, а затем выпадают осадки. В связи с этим, представляет интерес реализация горячего водоснабжения потребителей на основе солнечных коллекторов.

В настоящее время несколько миллионов жилых домов и предприятий уже используют солнечные системы нагрева воды. Это достаточно экономичный и надежный вид горячего водоснабжения [1]. Горячее водоснабжение — наиболее распространенный вид прямого применения солнечной энергии. Типичная установка состоит из одного или более коллекторов, в которых жидкость нагревается на солнце, а также бака для хранения горячей воды, нагретой посредством жидкости-теплоносителя. КПД тепловых солнечных систем достигает в настоящее время 50–90%.

Коллекторы, бак-аккумулятор и соединительные трубопроводы системы заполнены холодной водой. Солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (остекление) коллектора нагревает его поглощающую панель и воду в её каналах. При нагреве плотность воды уменьшается, и нагретая жидкость начинает перемещаться в верхнюю точку коллектора и далее по трубопроводу — в бак-аккумулятор. В баке нагретая вода перемещается в верхнюю точку, а более холодная вода размещается в нижней части бака, т. е. наблюдается расслоение воды в зависимости от температуры. Более холодная вода из нижней части бака по трубопроводу поступает в нижнюю часть коллектора.

Расчет экономической эффективности солнечной установки основан на оценке средних значений солнечной радиации в месте установки системы, а также на правильном определении требуемой производительности, схемно-структурного состава установки, и стоимости отдельных элементов [2]. В условиях Узбекистана в качестве индивидуальной установки плоского горячего водоснабжения чаще всего применяется несколько установок. На рис. 1. представлен плоский солнечный коллектор.

Рис. 1. Экспериментальная установка системы горячего водоснабжения с использованием плоского солнечного коллектора

Для расчета системы горячего водоснабжения необходимо задать исходные данные, определяющие требования к системе горячего водоснабжения индивидуального жилого дома [3]. Для дома, расположенного в г. Карши, в котором проживает семья из 6-х человек, можно принять следующие исходные данные:

Количество жильцов 1 дома, 6 чел; Среднее суточное потребление горячей воды, N/сут-50 л/чел; Коэффициент запаса kз-1,5; Температура горячей воды, tгор=60 0С; Средняя температура холодной воды в зимний период, tхол=10 0С; Географическое положение (г. Карши) – географическая широта – 39 0с.ш.; Сезонность работы установки — полдень:

Нахождение объема теплообменного бака и температурного перепада:

Объем бойлера определяется по формуле

V = kз · l · n (1)

и для 6-ти человек составляет V = 1,5· 6 · 50= 300 л

Температурный перепад, т. е. разность температур воды на входе и на выходе теплообменного бака находится по формуле

Δt= tгор — tхол (2)

и составляет Δt = 60–10 = 50 0С

Определение количества энергии для нагрева воды: Для нагрева 1 литра воды на 1 градус необходимо затратить энергию, равную 1 Ккал, а для нагрева V литров на Δt градусов нужно затратить

Q = V · Δt = 300 · 50 = 15000 кВт

Для перевода килокалорий в киловатт-часы воспользуемся соотношением 1 кВт · ч = 859,8 Ккал, поэтому

Q= 15000/859,8=17,445 кВт/ч

Зная количество энергии, нужной для нагрева воды 17,445 кВт/ч в 0,5 суток, найдем годовое потребление 17,445 кВт/ч · 365 дней /0,5 = 12734,85 кВт/ч.

Исходя из этих данных определим, сколько мы экономим в год

1 кВт = 250 сум; 12734,85 кВт/ч за год · 250 сум = 3183712,5 сум в год.

Определим количество условного топлива, нужного для обогрева

12734,85 кВт/ч за год *0,3445 = 4387,1 тонн условного топлива.

Предложена упрощенная методика для оценочного расчета экономической эффективности установки горячего водоснабжения. После проведения оценочного расчета экономической эффективности и грубого определения параметров солнечной установки горячего водоснабжения следует провести теплотехнический расчет этой установки и уточнить ее технические параметры.

Литература:

  1. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. — М.: Энергоиздат, 1982. — 80 с.
  2. Баскаков А. П., Мунц В. А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебник для вузов.— М.: Издательский Дом «БАС TET», 2013.— 368 с. (Высшее проф. образование: Бакалавриат).
  3. Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: учеб. пособие/пер. с англ. под ред. С. П. Малышенко, О. С. Попеля. — Долгопрудный: Интеллект; М.: Изд. дом МЭИ, 2010. — 704 с.

Основные термины (генерируются автоматически): горячее водоснабжение, солнечная энергия, холодная вода, горячая вода, кВт, нагрев воды, оценочный расчет, плоский солнечный коллектор, солнечная радиация, солнечная установка.

Collector Efficiency – обзор

7.5.2 Эффективность фотогальванического/теплового коллектора

Общая модель эффективности коллектора должна включать другие параметры, такие как эффективность ячейки; коэффициент упаковки ( пФ ), понимаемый как доля площади пластины поглотителя, покрытая фотоэлементами; отношение массы воды к площади коллектора; солнечная радиация; температура окружающей среды; и скорость ветра, называемая рабочими параметрами Chow et al. (2009). Если приоритетом является максимизация выхода электроэнергии, то массовый расход и коэффициент упаковки фотоэлементов должны увеличиваться, а температура воды на входе должна быть низкой.Между тем, другие исследователи рассматривают проблемы с точки зрения конструктивных параметров, а именно массового расхода, температуры воды на входе, коэффициента упаковки фотоэлементов, количества крышек, теплопроводности поглотителя к жидкости, длины коллектора и всего, что связано с конструкцией пластины поглотителя ( Макки и др., 2015). Здесь мы обсуждаем только эффективность, коэффициент упаковки и массовый расход.

С точки зрения термодинамических характеристик PV/T, прежде всего, необходимо определить наилучшее соотношение электрической и тепловой мощности на основе наиболее логичного подхода к рынку возобновляемых источников энергии, согласно Coventry and Lovegrove (2003).Крайние значения отношения составляют 1,0 для первого закона термодинамического анализа (энергия) и 16,8 для второго закона (эксергия). Эксергия — это доступная энергия, полученная путем вычитания недоступной энергии из общей энергии, и эквивалентна количеству для преобразования в полезную работу. Как только фактические потребности в электричестве и тепле определены, можно установить пФ . Увеличение пФ на не всегда увеличивает годовой прирост энергии или электрический КПД, а эксергия может уменьшаться.Таким образом, при слишком большом увеличении пФ температура жидкости на выходе ( T o ) станет выше из-за большого количества поглощаемой тепловой энергии, повышения температуры ячейки и снижения электрического КПД. С другой стороны, слишком большое уменьшение пФ снизит электрический КПД, поскольку площадь поглотителя излучения меньше, как продемонстрировали Моради, Али Эбадиан и Лин (2013). После этих соображений анализ эффективности выглядит следующим образом (Aste et al., 2014; Чоу, 2010; Майкл, Иниян и Гойч, 2015 г .; Зондаг, де Врис, ван Хелден, ван Золинген и ван Стинховен, 2003 г.).

Первоначально общий КПД гибридного фотоэлектрического коллектора, η t , будет определяться сложением электрического и теплового КПД:

[7.10]ηt=ηth+ηel

η th ) происходит из (Duffie & Beckman, 2006), как упоминалось ранее:

[7.11]ηth=QuG·A

условия испытаний, где нижний индекс mpp означает точку максимальной мощности на кривой напряжения фотоэлемента ( В ) × тока ( I ).Таким образом, мощность ( P ) просто подчиняется закону Ома: /m 2 ) как освещенность и A (m 2 ) как площадь коллектора. Тем не менее, рабочая температура коллектора будет выше эталонной (25°C), и его электрическая эффективность должна быть скорректирована с помощью температурного коэффициента ячеек, β (°C -1 ) (Tiwari et al., 2011):

[7.14]ηel=ηel,n[1−β(Tcell−25)]

Huang, Lin, Hung, and Sun (2001) определяют эффективность энергосбережения ( η f ), учитывая, что единица тепла не эквивалентна единице электроэнергии, хотя и те, и другие производятся одним и тем же коллектором PV/T, таким образом, предпочитая сравнивать их, используя в качестве эталона первичную энергию:

[7.15]ηf=ηth +ηelηTpower

где η Tpower — КПД выработки электроэнергии для традиционной электростанции, принятый за 0.38 авторов.

Таким образом, можно рассчитать эксергетический КПД коллектора PV/T ( ε ):

, где E˙χel — выход эксергии PV на единицу площади фотоэлемента, E˙χth — выход тепловой эксергии на единицу площади коллектора, а E˙χsun — выход эксергии солнечного излучения.

Эксергии оцениваются следующим образом (цикл Карно):

[7.17]E˙χth=E˙th(1−TaTo)

[7.18]E˙χel=E˙el

[7.18]E˙χel=E˙el

[7.19]E˙χsun=(1−TaTs)

, где E˙ – выходная мощность энергии на единицу площади (Вт/м 2 ) с уже определенными нижними индексами. T a , T o и T s — температура окружающей среды, жидкости на выходе и температура солнца (K) соответственно. На экспериментальной установке, сравнивая PV/T с фотоэлектрическим модулем и тепловым коллектором, Saitoh et al. (2003) пришли к выводу, что у первого была лучшая эксергия, чем у второго, и ожидаемое сокращение площади на 27%, хотя они обнаружили некоторое снижение эффективности коллектора.

Массовый расход также является важным параметром, связанным с электрическим и тепловым КПД коллектора PV/T, поскольку высокий расход подразумевает высокий коэффициент конвекционной теплопередачи, что повышает общую эффективность коллектора при более низкой температуре воды на выходе. Однако последний может быть не таким низким, требуя очень высокой скорости воды до точки, вызывающей нелинейное снижение температуры пластины поглотителя, как ожидалось (Moradi et al., 2013), и может быть не таким полезным, как мог бы быть. пользователю, которому пришлось бы добавлять традиционную энергию к процессу нагрева воды.Kalogirou (2001) нашел оптимальное значение для массового расхода 0,014 кг/м 2 · с в своем моделировании TRNSYS для PV/T, в то время как Moradi et al. (2013) собрали результаты нескольких исследователей, заявив, что минимальное среднее значение составляет 0,014, а максимальное среднее значение составляет 0,088 кг/м 2  · с. Однако Charalambous, Maidment, Kalogirou, and Yiakoumetti (2007) подчеркнули влияние геометрического параметра W / D ( W — расстояние между трубками, а D — диаметр трубы) на тепловое и электрический КПД, который связан с массовым расходом.

Наконец, существует обширная область применения наножидкостей в гибридных коллекторах PV/T. Согласно Verma and Tiwari (2015), дальнейшие исследования должны найти те наноматериалы, которые могут увеличить поглощающую способность поверхности поглощающих пластин в FPC для повышения их тепловой эффективности.

::.IJSETR.::

International Journal of Scientific Engineering and Technology Research (IJSETR) — это международный журнал, предназначенный для профессионалов и исследователей во всех областях информатики и электроники.IJSETR публикует исследовательские статьи и обзоры по всей области инженерных наук и технологий, новых методов обучения, оценки, проверки и влияния новых технологий и будет продолжать предоставлять информацию о последних тенденциях и разработках в этой постоянно расширяющейся теме. Публикации статей отбираются путем двойного рецензирования для обеспечения оригинальности, актуальности и удобочитаемости. Статьи, опубликованные в нашем журнале, доступны в Интернете.

Журнал соберет ведущих исследователей, инженеров и ученых в интересующей области со всего мира.Темы, представляющие интерес для подачи, включают, но не ограничиваются:

• Электроника и связь
Машиностроение

• Электротехника

• Зеленая энергия и нанотехнологии

• Машиностроение

• Вычислительная техника

• Разработка программного обеспечения

• Гражданское строительство

• Строительная техника

• Строительная инженерия

• Электромеханика

• Телекоммуникационная техника

• Техника связи

• Химическое машиностроение

• Пищевая промышленность

• Биологическая и биосистемная инженерия

• Сельскохозяйственная техника

• Геологическая инженерия

• Биомеханическая и биомедицинская инженерия

• Экологическая инженерия

• Новые технологии и передовые технологии

• Беспроводная связь и проектирование сетей

• Теплотехника и инженерия

• Управление бизнесом, экономика и информационные технологии

• Органическая химия

• Науки о жизни, биотехнологии и фармацевтические исследования

• Тепломассообмен и технология

• Биологические науки

• Пищевая микробиология

• Сельскохозяйственные науки и технологии

• Водные ресурсы и экологическая инженерия

• Городские и региональные исследования

• Управление человеческими ресурсами

• Инженерное дело

• Математика

• Наука

• Астрономия

• Биохимия

• Биологические науки

• Химия

• Натуральные продукты

• Физика

• Зоология

• Пищевая наука

• Материаловедение

• Прикладные науки

• Науки о Земле

• Универсальная аптека и LifeScience

• Квантовая химия

• Аптека

• Натуральные продукты и научные исследования

• Челюстно-лицевая и челюстно-лицевая хирургия

• Вопросы маркетинга и торговой политики

• Глобальный обзор деловых и экономических исследований

• управление бизнесом, экономика и информационные технологии

Особенность IJSETR…

• Прямая ссылка на реферат

• Открытый доступ для всех исследователей

• Автор может искать статью по названию, названию или ключевым словам

• Прямая ссылка на реферат по каждой статье

• Статистика каждой статьи как нет. просмотрено и скачано

раз

• Быстрый процесс публикации

• Предложение автору, если статья нуждается в доработке

• Послепубликационная работа, такая как индексация каждой статьи в другую базу данных.

• Журнал издается как онлайн, так и в печатной версии.

• Версия для печати отправляется автору в течение недели после онлайн-версии

• Надлежащий процесс экспертной оценки

• Журнал предоставляет электронные сертификаты с цифровой подписью всем авторам после публикации статьи

• Полная статистика каждого выпуска будет отображаться на одну и ту же дату выпуска выпуска

Солнечный тепловой коллектор — oemof.тепловая документация

Модуль для расчета полезного тепла плоского коллектора.

Прицел

Этот модуль был разработан для обогрева плоского коллектора. на основе температуры и местоположения коллектора, наклона и азимута для энергии оптимизация систем с помощью oemof.solph.

В https://github.com/oemof/oemof-thermal/tree/dev/examples вы можете найти пример, как использовать модуль для расчета системы с плоским коллектором, накопителем и резервом для обеспечения заданной потребности в тепле.Временной ряд предварительно рассчитанного тепла является выходом источника (oemof.solph компонент), представляющий коллектор, и трансформатор (компонент oemof.solph) используется для удержания потребления электроэнергии и дальнейших тепловых потерь коллектор в оптимизации энергосистемы. Кроме того, вы найдете сюжет, который сравнивает этот предварительный расчет с расчетом с постоянной эффективностью.

Концепция

Предварительные расчеты для солнечного теплового коллектора рассчитывают тепло солнечного коллектора. коллектор на основе глобальной и диффузной горизонтальной освещенности и информации о коллектор и местонахождение.На следующей схеме показана процедура расчета.

Рис.1: Потоки и потери энергии в плоском коллекторе.

Обработка данных освещенности выполняется библиотекой pvlib, которая вычисляет общее освещенность в плоскости в зависимости от азимута и угла наклона коллектора.

Эффективность коллектора рассчитывается с помощью

с

В итоге облучение коллектора умножается на эффективность для получения коллекторами тепла.

Три значения и возвращаются в фрейме данных. Потери, возникающие после поглощения тепла в коллекторе (например, потери в трубах) необходимо учитывать в компоненте, использующем предварительный расчет (см. пример).

Эти аргументы используются в формулах функции:

Использование

Можно использовать функцию предварительного расчета как отдельную функцию для расчета значений коллектора. , а также .Или это возможно использовать фасад SolarThermalCollector для моделирования коллектора с дальнейшим потери (например, в трубах или насосах) и потребление электроэнергии в трубах за один шаг. Обратите внимание: поскольку единицей входного излучения является мощность на единицу площади, выходы и приведены в том же Блок. Если эти значения используются в источнике oЭДС, единица номинального значение также должно быть площадью.

Предварительные расчеты солнечного теплового коллектора

См. документацию API solar_thermal_collector модуль для всех параметров, которые должны быть предоставлены, а также тех, которые не являются частью описанные выше формулы.Данные об освещенности и температуре окружающей среды должны иметь тот же индекс времени. Помните о правильном индексе времени относительно часового пояса, так как используемый pvlib нужна правильная отметка времени, соответствующая местоположению.

 precalc_data = flat_plate_precalc(
    широта,
    долгота,
    коллектор_наклон,
    коллектор_азимут,
    эта_0,
    а_1,
    а_2,
    temp_collector_inlet,
    дельта_temp_n,
    irradiance_global=input_data['global_horizontal_W_m2'],
    irradiance_diffuse=input_data['diffuse_horizontal_W_m2'],
    temp_amb=входные_данные['temp_amb'],
)
 

Данные input_data должны содержать столбцы для глобальной и диффузной горизонтальной освещенности и температуры окружающей среды.

На следующем рисунке показано тепло, выделяемое коллектором, рассчитанное с помощью этого функция по сравнению с теплом, рассчитанным с фиксированной эффективностью.

Результаты этого предварительного расчета могут быть использованы в модели энергосистемы oemof как вывод исходного компонента. Чтобы смоделировать поведение коллектора, можно комплектуется трансформатором, который регулирует потребление электроэнергии насосами и периферийные тепловые потери (см. примеры flat_plate_collector_example.пи и flat_plate_collector_example_investment.py).

Фасад SolarThermalCollector

Вместо использования предварительного расчета можно использовать Фасад SolarThermalCollector, который создаст компонент oemof в качестве представителя коллекционера. Он рассчитывает теплоту коллектора в том же так, как это делает предварительный расчет. Кроме того, он интегрирует расчетное количество тепла в качестве входных данных. в компонент, использует электрический вход для насосов и дает тепловую мощность, которая уменьшается на определяемые дополнительные потери.Как указано в примере, в дополнение к параметрам предварительного расчета требуются дополнительные параметры. Пожалуйста, смотрите Документация API SolarThermalCollector класс модуля фасада для всех параметров, которые должны быть предоставлены.

Пример приложения см. в flat_plate_collector_example_facade.py. Он моделирует то же самое system как flat_plate_collector_example.py, но использует фасад SolarThermalCollector вместо отдельного источника и трансформатора.

 от oemof import solph
от эмоф.Импорт термических фасадов SolarThermalCollector
bth = solph.Bus(label='thermal')
bel = solph.Bus(label='электричество')
коллектор = SolarThermalCollector(
    метка = 'солнечный_коллектор',
    heat_out_bus=bth,
    электричество_в_автобусе=бел,
    электрическое_потребление = 0,02,
    периферийные_потери=0,05,
    апертура_площадь=1000,
    широта=52.2443,
    долгота=10.5594,
    коллектор_наклон=10,
    коллектор_азимут=20,
    эта_0=0,73,
    а_1=1,7,
    а_2=0,016,
    temp_collector_inlet=20,
    дельта_temp_n=10,
    irradiance_global=input_data['global_horizontal_W_m2'],
    irradiance_diffuse=input_data['diffuse_horizontal_W_m2'],
    temp_amb_col=входные_данные['temp_amb'],
)
 

Солнечные нагреватели для бассейнов | Министерство энергетики

Вы можете значительно сократить расходы на подогрев бассейна, установив солнечный нагреватель для бассейна.Они конкурентоспособны по цене как с газовыми нагревателями, так и с тепловыми насосами, и у них очень низкие годовые эксплуатационные расходы. На самом деле, солнечный нагрев бассейна является одним из наиболее экономически эффективных способов использования солнечной энергии в некоторых климатических условиях.

Как они работают

Большинство систем солнечного обогрева бассейнов включают следующее:

  • Солнечный коллектор — устройство, через которое циркулирует вода в бассейне, нагреваемая солнцем
  • Фильтр — удаляет мусор перед прокачкой воды через коллектор
  • Насос — перекачивает воду через фильтр и коллектор обратно в бассейн
  • Клапан управления потоком — автоматическое или ручное устройство, отводящее воду из бассейна через солнечный коллектор.

Вода в бассейне прокачивается через фильтр, а затем через солнечные коллекторы, где она нагревается перед возвратом в бассейн. В жарком климате коллектор(ы) также можно использовать для охлаждения бассейна в пиковые летние месяцы путем циркуляции воды через коллектор(ы) в ночное время.

Некоторые системы включают датчики и автоматический или ручной клапан для отвода воды через коллектор(ы), когда температура коллектора значительно превышает температуру бассейна.Когда температура коллектора близка к температуре бассейна, отфильтрованная вода просто обходит коллектор(ы) и возвращается в бассейн.

Солнечные коллекторы для бассейнов изготавливаются из различных материалов. Тип, который вам понадобится, зависит от вашего климата и от того, как вы собираетесь использовать коллектор. Если вы будете использовать свой бассейн только при температуре выше нуля, вам, вероятно, понадобится только неглазурованная коллекторная система. Неглазурованные коллекторы не имеют стеклянного покрытия (остекления). Как правило, они изготавливаются из сверхпрочной резины или пластика, обработанного ингибитором ультрафиолетового (УФ) света для продления срока службы панелей.Из-за недорогих деталей и простой конструкции неглазурованные коллекторы обычно дешевле застекленных. Эти незастекленные системы могут работать даже в крытых бассейнах в холодном климате, если система предназначена для слива воды обратно в бассейн, когда она не используется. Даже если вам придется отключить систему в холодную погоду, неглазурованные коллекторы могут оказаться более рентабельными, чем установка более дорогой системы стеклянных коллекторов.

Пример работы солнечного коллектора.

Остекленные коллекторные системы, как правило, изготавливаются из медных трубок на алюминиевой пластине с покрытием из закаленного железа, что увеличивает их стоимость.В более холодную погоду застекленные коллекторные системы с теплообменниками и жидкостями-переносчиками улавливают солнечное тепло более эффективно, чем незастекленные системы.

Поэтому их можно использовать круглый год во многих климатических условиях. Застекленные коллекторы также можно использовать для нагрева горячей воды для бытовых нужд круглый год.

Как застекленные, так и неглазурованные коллекторные системы должны включать защиту от замерзания, если они будут использоваться в более холодных условиях.

Выбор солнечного нагревателя для бассейна

Стоимость покупки и установки солнечной системы подогрева бассейна обычно составляет от 2500 до 4000 долларов.Это обеспечивает окупаемость от 1 до 7 лет, в зависимости от ваших местных затрат на топливо и доступных солнечных ресурсов. Они также обычно служат дольше, чем газовые и тепловые нагреватели для бассейнов. Ваши фактические затраты и окупаемость зависят от многих факторов. Поэтому, прежде чем купить и установить солнечную систему подогрева бассейна, вам следует сделать следующее:

  • Оцените солнечные ресурсы вашего участка
  • Определите правильный размер системы
  • Определение правильной ориентации и наклона коллектора
  • Определить эффективность системы
  • Сравнение стоимости системы
  • Изучите местные кодексы, договоры и правила.

Оценка солнечных ресурсов вашей площадки

Прежде чем купить и установить солнечную систему обогрева бассейна, вам сначала необходимо оценить солнечные ресурсы вашего участка. Эффективность и дизайн солнечного нагревателя для бассейна зависят от того, сколько солнечной энергии достигает вашей строительной площадки.

Солнечные системы обогрева бассейнов используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Поэтому, даже если вы не живете в теплом и солнечном климате большую часть времени, как на юго-западе США, на вашем участке все равно может быть достаточно солнечного ресурса.По сути, если ваша строительная площадка имеет незатененные участки и обычно выходит на юг, это хороший кандидат на солнечную систему подогрева бассейна.

Ваш местный поставщик или установщик солнечной системы может выполнить анализ солнечной установки.

Определение размеров солнечного нагревателя для бассейна

Выбор размера солнечной системы обогрева бассейна зависит от многих факторов:

  • Размер бассейна
  • Продолжительность купального сезона
  • Средние региональные температуры
  • Желаемая температура бассейна
  • Солнечный ресурс сайта
  • Ориентация и наклон коллектора
  • Эффективность коллектора
  • Использование покрытия для бассейна.

Подрядчики солнечной системы используют рабочие листы и компьютерные программы, чтобы помочь определить системные требования и размер коллектора.

В принципе, площадь поверхности вашего солнечного коллектора должна составлять 50–100 % площади поверхности вашего бассейна. В более прохладных и пасмурных районах вам может потребоваться увеличить соотношение между площадью коллектора и площадью поверхности бассейна. Добавление коллекторных квадратных метров также удлиняет купальный сезон.

Например, для круглогодичного использования в открытом бассейне размером 15 на 30 футов во Флориде обычно требуется коллектор, равный 100% площади бассейна.Это равняется 450 квадратных футов коллекторов. В северной Калифорнии большинство людей используют открытые бассейны 6–8 месяцев в году, поэтому они обычно имеют размер своих систем, равный 60–70% площади поверхности бассейна.

В любом климате вы обычно можете уменьшить требуемую площадь коллектора, используя покрытие для бассейна.

Вам также понадобится насос для бассейна подходящего размера для солнечной системы. Если вы заменяете обычную систему обогрева бассейна на солнечную систему, вам может понадобиться насос большего размера, чем ваш нынешний, или отдельный насос меньшего размера для подачи воды из бассейна в коллекторы и через них.

Размещение коллектора солнечного нагревателя для бассейна

Коллекторы

могут быть установлены на крышах или в любом другом месте рядом с бассейном, что обеспечивает правильную экспозицию, ориентацию и наклон к солнцу. Как ориентация, так и наклон коллектора будут влиять на производительность вашей солнечной системы нагрева бассейна. Ваш подрядчик должен учитывать их при оценке солнечных ресурсов вашего объекта и определении размера вашей системы.

Ориентация коллектора

Коллекторы солнечных нагревателей для бассейнов должны быть ориентированы географически, чтобы максимизировать количество ежедневной и сезонной солнечной энергии, которую они получают.В общем, оптимальной ориентацией солнечного коллектора в северном полушарии является истинный юг. Однако недавние исследования показали, что, в зависимости от вашего местоположения и наклона коллектора, ваш коллектор может быть направлен до 45º к востоку или западу от истинного юга без значительного снижения его производительности. Вы также должны учитывать такие факторы, как ориентация крыши (если вы планируете установить коллектор на крыше), особенности местного ландшафта, которые ежедневно или сезонно затеняют коллектор, и местные погодные условия (туманное утро или облачный день), поскольку эти факторы могут повлиять на оптимальную ориентацию вашего коллектора.

Наклон коллектора

Угол наклона коллектора зависит от географической широты и продолжительности купального сезона (летом или круглый год). В идеале коллекторы для летнего отопления должны быть наклонены под углом, равным вашей широте минус 10º–15º. Коллекторы для круглогодичного отопления должны быть наклонены под углом, равным вашей широте. Однако исследования показали, что отсутствие наклона коллектора под оптимальным углом не приведет к значительному снижению производительности системы.Таким образом, вы обычно можете установить коллекторы плоско на крыше, что может быть не под оптимальным углом, но более эстетично. Тем не менее, вы захотите принять во внимание угол крыши при выборе размера вашей системы.

Определение эффективности солнечной системы обогрева бассейна

Вы можете определить эффективность солнечной системы обогрева бассейна на основе рейтинга тепловых характеристик коллектора  при наличии.

Тепловая мощность солнечного коллектора измеряется в БТЕ (британская тепловая единица) на квадратный фут в день: БТЕ/(фут 2 день)

Или рейтинг можно измерять в киловатт-часах (кВтч) на квадратный метр в день: кВтч/(м2день).

Его также можно измерить в БТЕ в день, что представляет собой просто рейтинг в БТЕ/(фут 2 день), умноженный на площадь в футах 2 . Также используется кВтч в день, который представляет собой оценку в кВтч/(м2день), умноженную на площадь в м2.

Чем выше число, тем выше эффективность сбора солнечной энергии. Однако, поскольку погодные условия, точность приборов и другие условия испытаний могут различаться, тепловые характеристики любых двух коллекторов следует считать примерно одинаковыми, если их номинальные характеристики различаются в пределах 25 БТЕ/(фут 2 сут).

Высокоэффективные солнечные коллекторы не только снизят ваши ежегодные эксплуатационные расходы, но также могут потребовать меньше квадратных футов площади коллектора для обогрева бассейна.

Сравнение стоимости солнечной системы обогрева бассейна

Перед покупкой солнечной системы обогрева бассейна вы можете оценить и сравнить затраты на использование различных моделей солнечных коллекторов. Это поможет вам определить потенциальную экономию средств за счет инвестиций в более эффективный тип коллектора, для которого может потребоваться меньше панелей для площади коллектора, необходимой для обогрева вашего бассейна.

Для оценки и сравнения затрат необходимо знать следующее:

  • Номинальная тепловая мощность коллектора (Btu/день)
  • Общее количество коллекторных панелей или труб для площади, необходимой для обогрева вашего бассейна
  • Общая стоимость установки системы.

Затем вы можете рассчитать выходную мощность коллектора на каждый потраченный или вложенный доллар по следующей формуле:

(БТЕ/день X количество коллекторных панелей/модулей трубопроводов) ÷ общая стоимость установки системы = БТЕ/долл. США за потраченный доллар

Пример:

(27 900 X 4) БТЕ ÷ 3 000 долларов США = 37.20 БТЕ/день за каждый потраченный доллар

Если вы просто знаете цены и номинальные тепловые характеристики (БТЕ/день) коллекторов, вы можете использовать следующую формулу для расчета выхода энергии на каждый доллар, потраченный или инвестированный для различных коллекторов:

БТЕ/день ÷ цена коллектора = БТЕ/день за потраченный доллар

Пример:

21 000 БТЕ ÷ 387 долларов США = 54,26 БТЕ/день на каждый потраченный доллар

Не выбирайте солнечную систему обогрева бассейна или коллектор, основываясь только на предполагаемой стоимости.При выборе солнечного нагревателя для бассейна также важно учитывать все факторы, связанные с размером системы, качеством проектирования и установки.

Строительные нормы и правила

Как и в случае с системой нагрева воды с использованием солнечной энергии, важно учитывать местные строительные нормы и правила в отношении нагрева воды с помощью солнечной энергии. Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC) предоставляет рейтинги солнечных нагревателей для бассейнов в соответствии со стандартом OG400 и ведет каталог сертифицированных солнечных нагревателей для бассейнов.

Установка и обслуживание

Правильная установка солнечной системы подогрева бассейна зависит от многих факторов. Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, требования местных строительных норм и правил и вопросы безопасности. Поэтому лучше всего, чтобы вашу систему устанавливал квалифицированный подрядчик по солнечным тепловым системам.

Правильное обслуживание системы после установки обеспечит ее бесперебойную работу в течение 10–20 лет. Проконсультируйтесь с вашим подрядчиком и прочитайте руководство пользователя для требований по техническому обслуживанию.Ваш коллектор не требует особого обслуживания, если химический баланс бассейна и система фильтрации регулярно проверяются. Застекленные коллекторы могут нуждаться в очистке в сухом климате, где дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

При отборе потенциальных подрядчиков для установки и/или обслуживания задайте следующие вопросы:

  • Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания систем солнечного подогрева бассейнов?

Выберите компанию, имеющую опыт установки нужного вам типа системы и обслуживания выбранных вами приложений.

  • Сколько лет ваша компания имеет опыт установки и обслуживания систем солнечного отопления?

Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.

  • Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?

В некоторых штатах требуется действующая лицензия сантехника и/или подрядчика по строительству солнечных батарей. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование в совете по лицензированию подрядчиков вашего штата.Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков с государственной лицензией.

Теоретический анализ для определения эффективности плоского солнечного коллектора на основе наножидкости CuO-вода для бытовой солнечной системы нагрева воды в Мьянме Плоский солнечный коллектор на основе наножидкости для бытовой системы солнечного водонагрева в Мьянме»,

abstract = «Теоретически анализируется эффективность плоского солнечного коллектора, использующего наножидкость CuO на водной основе в качестве рабочей жидкости.Математическая модель и программа, написанные в коде MATLAB, были использованы для расчета эффективности плоского солнечного коллектора для бытовой системы солнечного водонагрева с учетом погодных условий города в Мьянме. Этот расчет включает в себя три аспекта. Во-первых, была оценена максимальная доступность солнечной энергии для плоского солнечного коллектора, наклоненного под оптимальным углом. Во-вторых, был рассчитан коэффициент конвективной теплопередачи наножидкости в зависимости от объемной концентрации и размера наночастицы.В-третьих, общий коэффициент тепловых потерь плоского солнечного коллектора был рассчитан методом итерации. С помощью этих расчетов эффективность собирателя была получена в зависимости от объемной концентрации и размера наночастиц. Результаты показали увеличение эффективности коллектора за счет увеличения объемной концентрации до 2%, в то время как влияние размера наночастиц на эффективность было незначительным. Использование наножидкости CuO-вода в качестве рабочей жидкости может повысить эффективность плоского солнечного коллектора до 5% по сравнению с водой в качестве рабочей жидкости при тех же условиях окружающей среды, излучения и эксплуатации.»,

ключевых слов = «Эффективность коллектора, наножидкость CuO, плоский солнечный коллектор, оптимальный угол наклона»,

автор = «Синт, {Нанг Кхин Чау} и Чоудхури, {И. А.} и Масюки, {Х. H.} and H. Aoyama»,

note = «Информация о финансировании: это исследование поддерживается Японским агентством международного сотрудничества (JICA) в рамках программы совместных исследований AUN/SEED-Net с промышленностью (CRI). Авторские права издателя: {\textcopyright} 2017 Elsevier Ltd»,

год = «2017»,

doi = «10.1016/j.solener.2017.06.055»,

language = «English»,

volume = «155»,

pages = «608—619»,

journal = «Solar Energy»,

issn = «0038-092X»,

издатель = «Elsevier Limited»,

}

Сколько солнечных коллекторов мне нужно для обогрева бассейна?

Рассчитать количество солнечного коллектора, необходимого для обогрева вашего бассейна, не так сложно, как вы думаете. Поскольку большая часть тепла бассейна теряется с поверхности бассейна, именно это используется для определения размера солнечной системы обогрева бассейна.По сути, необходимое количество солнечного коллектора должно составлять от 60% до 100% площади поверхности бассейна — в зависимости от вашего местоположения и требований.

В южных штатах Австралии рекомендуемое количество коллектора составляет примерно от 80% до 100% площади поверхности бассейна. В северных штатах рекомендуемое количество коллектора составляет примерно от 60% до 70% площади поверхности бассейна. Это может быть увеличено или уменьшено в зависимости от нескольких факторов, включая:

  • ваши ожидания – вы ожидаете температуры выше средней? Вы можете увеличить размер
  • ориентация коллектора – если система не ориентирована на север, вы можете увеличить размер
  • , если у вас есть одеяло для бассейна. Если нет, то вы можете рассмотреть возможность установки дополнительного солнечного коллектора
  • .
  • количество затенения – старайтесь избегать сильного затенения, степень затенения можно компенсировать, установив больше солнечных батарей
  • воздействие ветра — если ваш бассейн находится в ветреном месте, вы можете увеличить размер солнечной системы

Указанные выше диапазоны охвата солнечной энергией (80-100% и 60-70%) представляют собой минимальное количество солнечного коллектора, необходимое для обогрева вашего бассейна.Если у вас есть много свободного места на крыше, вы также можете воспользоваться этим! Благодаря более крупным солнечным системам подогрева бассейна вы сможете проводить в бассейне с комфортным подогревом больше времени в году. Воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором, чтобы рассчитать отопительный сезон и стоимость. Следующий раздел поможет вам рассчитать площадь поверхности вашего бассейна.

Расчет площади поверхности бассейнов

Ниже приведены некоторые формулы для расчета площади поверхности вашего бассейна (м 2 ).Убедитесь, что вы включили площадь ступеней вашего бассейна в расчет площади поверхности вашего бассейна (м 2 )

Круглые бассейны: Радиус x Радиус x 3,142

Прямоугольные бассейны: Длина бассейна x Ширина бассейна

Овальные бассейны: ½ длины бассейна x ½ ширины бассейна x 3,142

Бассейны почек: (ширина бассейна (короткая часть) + ширина бассейна (длинный конец)) x длина бассейна x 0.45

Однако, как мы все знаем, некоторые пулы немного сложнее. В следующем разделе может быть представлено решение для этих пулов.

Сложные бассейны: Площадь поверхности бассейнов сложной формы также можно рассчитать с помощью Google Earth (ссылка: https://earth.google.com/web/). Просто найдите свой адрес с помощью увеличительного стекла, увеличьте масштаб и нажмите линейку в левой части экрана. Затем вы можете использовать мышь, чтобы обвести периметр бассейна, щелкая по ходу движения.После завершения периметр и площадь поверхности появятся в правом углу экрана. Затем вы можете использовать это, чтобы определить количество необходимого солнечного коллектора.

Расчет солнечного коллектора

После того, как вы выбрали требуемый процент солнечного коллектора (от 60% до 100%) и определили площадь поверхности вашего бассейна, вы можете рассчитать необходимое количество солнечного коллектора. Например, если площадь вашего бассейна составляет 28 м2, и вы живете в Квинсленде, вы можете решить, что вам требуется только 60% солнечного освещения.Следовательно, размер солнечного коллектора, который вам нужен, составляет 16,8 м2.

Команда Boss Solar надеется, что вам понравились эти советы и вы найдете их полезными. Если вы хотите купить, обновить или отремонтировать солнечную систему обогрева бассейна в любой точке Австралии или вам нужен совет, команда Boss Solar готова вам помочь. Мы поможем вам подобрать систему обогрева бассейна, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Позвоните нам по телефону 1300 786 489 или напишите [email protected]

%PDF-1.4 % 1 0 объект >поток application/pdf2017-09-15T23:16:12+06:002022-03-13T17:26:28-07:002022-03-13T17:26:28-07:00iText 4.2.0 от 1T3XTuuid:f608b775-a8ec-4009 -93cf-4300df2f3aafuuid: f881e7f6-F01D-46f5-8747-de47d48379b5uuid: f608b775-a8ec-4009-93cf-4300df2f3aaf

  • savedxmp.iid: 62B9B6490EDEE7119F66E87FE79334FF2017-12-11T06: 27: 40 + 05: 30Adobe Bridge CS6 (Windows) / метаданных
  • Леонард Санни Перис
  • Мд. Аль Амин Шех
  • Имран Саркер
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xX͎6)a8 `[Sb{wHHEyH,8 &MwN :8֧`_as>/

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.