Приведённый здесь простой расчёт позволяет определить необходимые ёмкость бака-теплоаккумулятора и площадь коллектора солнечного водонагревателя.
Содержание
Ёмкость бака солнечного водонагревателя
Радиация, поступающая от солнца, периодична и непостоянна. С учётом пасмурных дней необходимо аккумулирование энергии с запасом на несколько суток.
Солнечный водонагреватель имеет собственный теплоаккумулятор — горячую воду. При этом для хранения воды обычно используют бак, рассчитанный на двухдневный запас.
Сравнительная ёмкость обычных и солнечных баков горячей воды в расчёте на среднюю семью приведена в таблице.
| Численность семьи, чел. | Ёмкость обычного бака при температуре воды 65°C, л | Ёмкость солнечного бака при температуре воды, 50°C, л | Средняя площадь поверхности коллектора, м² |
|---|---|---|---|
| 3 | 90 | 210 | 3 |
| 4 | 120 | 285 | 4 |
| 5 | 150 | 360 | 5 |
В таблице приведены средние значения, которые (в частности, площадь поверхности коллектора) могут значительно отличаться от указанных в ту или другую сторону в зависимости от радиационного климата.
Требуемая площадь коллектора
Быструю оценку требуемой площади поверхности коллектора системы горячего водоснабжения можно произвести следующим образом:
Примем, что суточная потребность (обычная) в горячей воде составляет, например, 90 л (для семьи из 3-х человек). Если её нужно подогревать от 10 до 65°С, т.е. на 55°С, то годовая потребность в энергии составит:
90 л/сут * 365 сут * 55°С * 1,16 Вт*ч(л*°C) / 1000 = 2095,8 кВт*ч.
На основании климатических данных примем, что годовое суммарное количество солнечной радиации равно 1100 кВт*ч/м², что типично, например, для юга Англии. Можно ожидать, что эффективно использоваться будет 40% этой величины.
Уровень радиации, падающей на наклонный коллектор, будет в 1,33 раза превышать уровень радиации, падающей на горизонтальную плоскость. При этом 30%-ная эффективная отдача такого коллектора будет соответствовать 40%-ной отдаче горизонтального коллектора. В условиях такого климата можно ожидать, что эффективная солнечная радиация будет составлять не более 66%.
Система подогрева воды может быть рассчитана исключительно на использование солнечной радиации, однако такая система может быть и неэкономичной.
В ясный день требуемый подогрев может быть обеспечен небольшим коллектором, например, площадью 2 м². В дни с небольшой облачностью аналогичный результат можно получить с помощью коллектора площадью 3 м². В самые худшие дни со сплошной облачностью для получения такого же теплового действия потребуется коллектор площадью 10 м². Если установить коллектор площадью 10 м², то лишняя площадь будет бесполезной большую часть времени. При хорошей ясной погоде дополнительная площадь не даст никаких преимуществ: при достаточно высокой температуре (например, выше 65°С) КПД коллектора резко падает. Таким образом, большую часть времени коллектор будет попросту простаивать, начиная работать лишь при самой плохой погоде.
Определим требуемую площадь поверхности коллектора:
Sк = потребность в энергии / подвод энергии на единицу площади =
2095,8*8*0,66/1100*0,4 = 3,1 м²
Дополнительный водонагреватель
Поскольку приток тепла от солнечной радиации почти всегда меньше 100% потребного притока тепла, необходим в той или иной форме вспомогательный подвод тепла. Наиболее удобным является погружной электроподогреватель, рассчитанный на подогрев верхней трети содержащейся в баке воды. Могут быть использованы газовые водонагреватели циркуляционного типа.
Комментарии