Солнечный вклад в отопление дома

Для принятия решения об использования системы солнечного отопления дома необходимо знать количество тепла, поступающего от солнца в данном регионе.

Содержание

• Введение
• Тепло, поглощённое солнечным коллектором
• Эффективность солнечного коллектора
• Наглядный пример

Введение

К сожалению, период поступления тепла от Солнца далеко не всегда совпадает по фазе с периодом появления тепловых нагрузок.

Большая часть энергии, которая имеется в нашем распоряжении в течение летнего периода, теряется из-за отсутствия постоянного спроса на неё.

На самом деле коллекторная система является до некоторой степени системой саморегулирующейся: когда температура носителя достигает равновесного значения, тепловосприятие прекращается, поскольку тепловые потери от солнечного коллектора становятся равными воспринимаемому теплу.

Тепло, поглощённое солнечным коллектором

Количество полезного тепла, поглощённого солнечным коллектором, зависит от 7 параметров:

• величины поступающей солнечной энергии;
• оптических потерь в прозрачной изоляции;
• поглощающих свойств тепловоспринимающей поверхности солнечного коллектора;
• эффективности теплоотдачи от теплоприемника (от тепловоспринимающей поверхности солнечного коллектора к теплоносителю) — величины эффективности теплоприемника.

Эффективность солнечного коллектора

Эффективность солнечного коллектора, то есть отношение использованной энергии и падающей, будет определяться всеми этими параметрами. При благоприятных условиях она может достичь 70%, а при неблагоприятных снизиться до 30%.

Точное значение эффективности можно получить при предварительном расчёте только путём полного моделирования поведения системы с учётом всех факторов, перечисленных выше. Очевидно, что такая задача может быть решена только с применением компьютера.

При грубых оценках можно считать, что средняя эффективность коллектора при температуре 40–50° в отопительный сезон составляет около 40%. Поскольку плотность потока солнечной радиации постоянно меняется, то для расчётных оценок можно пользоваться полными суммами радиации за день или даже за месяц.

В табл. 1 в качестве примера приведены:

• средние месячные суммы поступления солнечной радиации, измеренные на горизонтальной поверхности;
• суммы, рассчитанные для вертикальных стен, обращённых на юг;
• суммы для поверхностей с оптимальным углом наклона 34° (для Кью, близ Лондона).

Из таблицы видно, что поверхность с оптимальным углом наклона получает (в среднем в течение 8 зимних месяцев) примерно в 1,5 раза больше энергии, чем горизонтальная поверхность.

Если известны суммы прихода солнечной радиации на горизонтальную поверхность, то для пересчёта на наклонную поверхность их можно умножить на произведение этого коэффициента (1,5) и принятого значения эффективности солнечного коллектора, равного 40%, то есть 1,5*0,4=0,6.

При этом получится количество полезной энергии, поглощённой наклонной тепловоспринимающей поверхностью в течение данного периода.

Для того, чтобы определить эффективный вклад солнечной энергии в теплоснабжение здания даже путём ручного подсчёта, необходимо составить по крайней мере месячные балансы потребностей и полезного тепла, получаемого от Солнца.

Наглядный пример

Если использовать приведённые выше данные и рассмотреть дом, для которого интенсивность тепловых потерь составляет 250 Вт/°C, местоположение характеризуется годовым числом градусо-дней равным 2800 (67200°C*ч). а площадь солнечных коллекторов составляет, например, 40 ², то получается следующее распределение по месяцам (см. табл. 2).