8-3842-33-85-00 - магазин жидких обоев

г. Кемерово, Рынок "Привоз" бокс №1

Эффективность использования солнечных коллекторов в москве: Защита от роботов – Сработала защита от роботов

Содержание

за, против и кому это нужно / Сбербанк corporate blog / Habr

Привет, Хабр! Меня зовут Ярослав Медокс, в Сбертехе я занимаюсь технологиями корпоративно-инвестиционного бизнеса. В этой заметке пойдет речь о вполне обычном подмосковном загородном доме, ставшем по прихоти его хозяина полигоном для проверки солнечной энергетики.



В 2008 году мне посчастливилось приобрести дом в СНТ в ближнем Подмосковье. В процессе обживания оказалось, что электричество регулярно отключают на разные, в основном небольшие, промежутки времени. Это доставляло заметные неудобства, так как в доме все электрическое, газа нет. А когда всё электрическое, например, отопление или приготовление пищи, то для полноценной жизни нужна довольно большая пиковая мощность. Ну, скажем, не менее 6 кВт. В качестве резервного источника питания сразу приходит в голову генератор. Однако, генератор такой мощности – сооружение громоздкое, громкое и неприятно пахнущее, поэтому рассматривался как альтернативный источник лишь на случай длительных отключений электричества. А пока обеспечить комфортное пребывания в загородном доме было решено с помощью инвертора и аккумуляторов. Т.е. сделать этакий UPS, но на весь дом. На первый взгляд, задача довольно простая.

Однако, чем дальше в лес, тем больше дров, как говорится. Поскольку бесперебойное питание на такую пиковую мощность – удовольствие недешёвое, пришлось внимательно изучить тему, чтобы не ошибиться. Например, выбрать тип аккумуляторов, определить минимальную емкость, выбрать тип инвертора. И если с аккумуляторами все более-менее понятно, то инверторов существует множество, включая российские. Здесь сделаю небольшое отступление. Помимо регулярных отключений электричества, каждый дом в посёлке был очень ограничен в максимальной мощности, которую можно получить от сети. И тогда возникла идея: на время пиковых нагрузок переключаться на инвертор и не зависеть от нестабильной сети 220В.

Так, помимо мощности, синусоидальной формы выходного напряжения, автоматического перезапуска, появилось требование автоматического переключения на инвертор при превышении порогового значения потребляемой мощности. Круг устройств резко сузился. Оказалось, что на нашем рынке есть едва ли не единственная модель (2010 год), которая не просто переключается на генерацию, а умеет поддерживать сеть, т.е. складывать получаемую от сети мощность с инвертируемой. Это модель Xantrex XW. Это не инвертор, а произведение искусства: у него два входа 220В – сеть и генератор с автоматическим вводом генератора, у него масса настроек для аккумуляторов, различных пороговых значений. Есть функция load shave, продажа энергии обратно в сеть и множество других полезных особенностей. Но, главное, этот инвертор изначально рассматривается как центр системы энергоснабжения дома, и этот центр может брать энергию не только от сети и генератора, но и от альтернативных источников — от солнца, ветра, миниГЭС и т.д.

Для этого в систему добавляются соответствующие преобразователи энергии и контроллеры, объединяющиеся в проприетарную сеть Xanbus и работающие совместно.

В общем, как полагается системно мыслящему IT-специалисту, выбор сделан в пользу самого «навороченного» инвертора Xantrex XW6048 и четырех последовательно соединенных 200 А*ч AGM-аккумуляторов. Это и решение задачи в моменте и задел на будущее, а для этого денег не жалко. И именно в этот момент появление солнечных панелей на крыше стало лишь вопросом времени, а не вопросом «надо или не надо?». Этому способствовала также удачная конфигурация крыши: наклон около 45 градусов и ориентация на юг. Впрочем, бензиновый генератор появился все-таки раньше 🙂 Надо заметить, что за несколько лет генератор запускался всего пару раз, большинство отключений электроэнергии парировались инвертором с аккумуляторами. А для максимального комфорта был сделан контроллер автоматического запуска генератора на базе Arduino и простая релейная автоматика отключения нерезервируемых нагрузок (например, беседки на участке или полотенцесушителя). Все это было установлено в 2010г.

Но, как уже сказано, появление солнечных панелей было предопределено. И в 2014 году появились 6 320-ти ваттных монокристаллических панелей ФСМ-320М.
Их легко найти в Интернете. Суммарная установленная мощность таким образом – 1920 Вт. Как вы помните, гибридный инвертор умеет складывать энергию от сети и от аккумуляторов, поэтому максимальная потребляемая мощность не обязана совпадать с максимальной мощностью панелей. Кроме панелей с проводами, соединителями, предохранителями, понадобился, конечно, и MPPT -контроллер*, из той же линейки оборудования, но уже под крылом Schneider Electric. Он, в свою очередь связан по Xanbus с инвертором и обеспечивает совместную работу устройств, автоматически уменьшая потребление от сети при наличии Солнца.


Рисунок 1 Сравнение энергии полученной от Солнца и от сети 220В. Период февраль-декабрь 2016г.

Вот некоторые цифры. Заметная выработка энергии начинается в феврале и длится до октября. На столбчатой диаграмме — статистика за 2016 год (кроме января). Оранжевым цветом показано, сколько получено энергии (Вт.ч) от Солнца, а голубым — сколько от сети. Очевидно, что перейти на Солнце невозможно даже летом. Однако если в доме есть газ, то наиболее энергоемкие процессы: отопление, ГВС и приготовление пищи можно исключить из общего баланса. Тогда летом можно прожить полностью на солнечном электричестве.

Еще некоторые цифры. В пиках получаемая от Солнца мощность может доходить до 2200 Вт, это бывает, как правило, в прохладную, но солнечную погоду, например, в апреле или на рубеже лета и осени. За день удается собрать до 12 кВт.ч электроэнергии максимум, при этом пиковая мощность редко превышает 1600 Вт. Следует также заметить, что, если аккумуляторы заряжены, а нагрузка в доме небольшая, потенциал Солнца будет недоиспользован. За границей разрешают продавать излишек энергии в сеть, тем самым используя солнечные панели на 100%. Остается надеяться, что аналогичная практика будет легализована и у нас, тогда это даст хороший толчок развитию солнечной энергетики.

Так или иначе, но с появлением солнечных панелей периодические короткие отключения сетевого электричества стали больше не страшны. Вообще при наличии подобной системы с альтернативным источником и аккумуляторами, достаточно иметь дополнительно маломощный резервный генератор, например на 1.5 кВт, который обеспечивает подзарядку батарей и минимальное потребление в доме. А пики могут покрываться инвертором от аккумуляторов.

Однако, солнечное электричество – это не единственный способ получения энергии от Солнца. Есть и более эффективный, а именно – сбор солнечного тепла с помощью специальных коллекторов. Они очень распространены в южно-европейских странах. Особенно привлекательным этот способ становится, если нет газа для отопления и приготовления горячей воды. С помощью коллекторов тепло можно получать напрямую, без дополнительных преобразований. Основные типы коллекторов – вакуумные и плоские. Вакуумные сохраняют работоспособность зимой, плоские — дешевле и лучше работают летом. Остается решить какие выбрать и вообще решиться на установку. Почитав отзывы о работе разных солнечных коллекторов и систем на их основе, решился-таки установить подобную систему. Поскольку солнечная энергия для меня не является вопросом зимнего выживания, выбрал плоские коллекторы российского производства ЯSolar. Два коллектора расположились на крыше рядом с солнечными панелями в 2015 году. По данным производителя мощность таких коллекторов около 1.5 кВт, т.е. установленная мощность получилась около 3 кВт. Вышло даже мощнее установленных электрических солнечных панелей.

Установка солнечного коллектора более сложная задача по сравнению с солнечной панелью, так как вариантов его включения в систему теплоснабжения дома гораздо больше. Например, его можно использовать только для ГВС, или как дополнительный источник тепла в системе отопления. Возможны различные промежуточные варианты. И при этом необходимо исключить замерзание системы зимой, а также перегрев системы при слишком знойном Солнце летом. И еще нужна защита от ожогов горячей водой. Ну, и, конечно, необходимо проложить теплоизолированные трубы, установить насосную станцию и расширительный бак, подключиться к теплообменнику, установить управляющую электронику. Всю эту работу я поручил специализированной фирме. А основную схему работы определил в ходе консультаций с профессионалами. Цель (помимо инженерного фана) простая: обеспечить экономию электроэнергии на подготовку ГВС и отопление. Напомню, газ к дому не подведен.


Рисунок 2 Согласованная схема солнечной энергоустановки.

Центральным элементом всей системы является 300-литровый бойлер для приготовления горячей воды с двумя змеевиками-теплообменниками. К нижнему теплообменнику подключены последовательно соединенные солнечные коллекторы. И это единственная «точка входа» солнечного тепла в систему отопления и ГВС дома. Солнце прогревает воду в бойлере, горячая вода поднимается вверх и отдает тепло второму, верхнему змеевику-теплообменнику, который включен последовательно в одноконтурную систему отопления дома. Таким образом, в системе отопления получилось два полностью изолированных контура – солнечный и основной, с электрическим котлом. В них залиты антифризы, причем в солнечный – специальный с широким диапазоном рабочих температур. А обмен теплом идет через воду системы ГВС. В результате, в солнечный день мы получаем и горячую воду и тепло для отопления. А отопление требуется даже летом, например, для санузла. Попутно, за счет отбора тепла в систему отопления, решается задача защиты бойлера от перегрева. Хотя, на всякий случай предусмотрено принудительное включение рециркуляции горячей воды для сброса избыточного тепла. Забегая вперед скажу, что за время наблюдения за системой температура горячей воды не поднималась выше 60 градусов Цельсия. Получившаяся система обладает следующими свойствами:

  • Интегрированы в единую систему независимые источники тепла: солнечный коллектор, электрический котел, ТЭН бойлера.
  • В солнечный день сокращается потребление электричества для подогрева воды и отопления.-
  • Обеспечено накопление тепла в бойлере для сглаживания работы системы отопления и для обеспечения теплом дома на время краткосрочного отключения электроэнергии. Причем это свойство актуально и зимой (когда нет Солнца), так как вода подогревается обратной магистралью системы отопления через верхний теплообменник бойлера. При выключении котла вода отдает тепло в систему отопления.
  • Сокращено время прогрева дома в межсезонье. Более того, повышается средняя температура в доме в период отсутствия обитателей и выключенного отопления.
  • Общая доля Солнца в энергобалансе дома выросла с 6-7% примерно до 15-20%.

Как видите, система вполне эффективна, поставленные цели достигнуты. Однако, пока все утверждения — качественные. Или базируются на измерениях, но сами измерения недоступны для сбора, анализа и использования в алгоритмах управления. Например, температуры теплоносителя в разных точках солнечного контура доступны для чтения на контроллере, управляющем циркуляционным насосом. Но, только там и доступны. Или текущая мощность и «урожай за день» солнечного электричества также доступны только внутри сети Xanbus (см. выше), и не используются для комплексного управления, увязанного с параметрами системы отопления. Эти обстоятельства подталкивают к поискам путей дальнейшего развития инженерных систем дома. Чтобы сделать жизнь в нем комфортнее, бережливее по отношению к природе. И, заодно, узнать что-то новое.

Ну а с чего начать, с постановки каких целей, уже ясно. Для начала надо научиться измерять температуры в различных точках системы отопления/ГВС, включая солнечный контур. И уже до поиска конечного решения есть понимание, что одним измерением дело не ограничится. Но, об этом в следующей статье. Пока покажу

скриншот мобильного приложения, на котором видны графики различных температур, включая график температуры теплоносителя в солнечном контуре.

Солнечный коллектор зимой — оценка эффективности

коллектор зимний

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников.

Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика.

Данная статья познакомит читателя с их разновидностями, а также поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Работает ли зимой солнечный коллектор?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Столь значительную разницу нельзя объяснить одними только климатическими условиями.

Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

  1. Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает ее не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.
  2. Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.

Устройство и область применения в быту

На сегодняшний день применяются такие типы гелиоустановок: плоскопластинчатые и вакуумные

Плоскопластинчатые

Это самые простые и дешевые устройства. Они состоят из улавливающей солнечное излучение пластины (абсорбера), прозрачного покрытия и закрывающей нижнюю поверхность теплоизоляции. На обращенную к солнцу поверхность пластины наносят черную краску или особое покрытие, например, из оксида титана или черного никеля. Оно называется селективным. Наиболее эффективными являются абсорберы, изготовленные из меди.

Светопропускающее покрытие выполняют из специального профильного поликарбонатного листа (с рифлением) или закаленного стекла, почти полностью очищенного от металлических примесей.

Все зазоры между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что способствует уменьшению теплопотерь вследствие конвекции.

плоский вариант батареи

Плоский пластинчатый коллектор

В воздушных коллекторах используемый в качестве теплоносителя воздух омывает непосредственно абсорбер – с одной или с двух сторон. В устройствах, ориентированных на применение жидкостного теплоносителя (вода, масло или антифриз), к абсорберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

Если не отбирать накапливаемое плоско-пластинчатым коллектором тепло, он сможет нагреть воду до температуры в 190 – 210 градусов.

Для повышения эффективности таких установок применяют покрытия из особых материалов, не излучающих тепло в виде инфракрасных волн.

Вакуумные

Роль абсорбера в таком коллекторе играет поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она заключена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Таким образом, каждая трубка с теплоносителем окружена, подобно колбе термоса, вакуумом.

Вакуумный коллектор стоит дороже, но зато является более эффективным: с его помощью воду можно нагреть уже до 250 – 300 градусов.

вакуумная батарея на крыше

Вакуумные коллекторы

Значительно повысить производительность вакуумного коллектора можно при помощи параболоцилиндрических отражателей. Это продолговатые элементы с вогнутой зеркальной поверхностью, которая в поперечном сечении образует параболу. Такие отражатели устанавливаются в коллекторе за трубками, фокусируя на них весь неусвоенный солнечный свет.

Оснащенная такими элементами установка может нагревать теплоноситель (применяется масло) до температуры в 300 – 390 градусов. Чтобы еще больше увеличить производительность коллектора, его оснащают системой слежения за солнцем.

Прочие элементы системы

Помимо собственно коллектора в гелиоустановке имеется накопительный бак с водой, которой при помощи встроенного теплообменника передается накопленная теплоносителем энергия.

Существуют системы как с естественной циркуляцией теплоносителя (накопительный бак устанавливается выше коллектора), так и с принудительной – при помощи насоса (бак можно устанавливать на любом уровне).

отопление с использованием солнечной энергии

Гелиоколлекторы в системе отопления

Применение

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления. В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Эффективность зимой

Эффективно ли отопление дома солнечными коллекторами зимой?

Ну что же, теперь посмотрим, как различные виды солнечных коллекторов работают в условиях зимы. Напомним, что противники внедрения таких установок выдвигают следующие аргументы:

  1. Засыпка панели снегом: данная проблема актуальна только для плоско-пластинчатых коллекторов. На трубках вакуумных установок, как показала практика, снег задерживается только в тех редких случаях, когда в силу особых погодных условий на их поверхности образуется изморозь. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер (от 3 м/с), панель точно останется чистой.
  2. Из-за того, что коллектор окружен холодным воздухом, все тепло с коллектора улетучивается: этот аргумент опять же справедлив только в отношении плоско-пластинчатых коллекторов. Действительно, зимой производительность такой установки в сравнении с летней уменьшается пятикратно. В более совершенных вакуумных моделях прослойка вакуума позволяет сберечь до 95% усвоенного тепла. Самые современные модели даже в сильный мороз способны довести воду до кипения.
  3. Коллектор легко может быть поврежден градом: в заводских условиях коллекторы изготавливаются из высокопрочных материалов. В Сети можно найти видеоролики, снятые во время испытаний панелей на ударную прочность. Коллекторы обстреливают стальными шариками и нетрудно заметить, что удар они держат очень хорошо.

Как видно, солнечные коллекторы зимой вполне работоспособны. Хотя, конечно, производительность их в сравнении с летним периодом ощутимо снижается.

Плюсы и минусы гелиосистемы

Говоря о солнечных коллекторах в целом, можно выделить следующие их достоинства:

  1. Им присущ более высокий КПД по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами.
  2. Усваиваемая с их помощью энергия является абсолютно бесплатной.
  3. Работа солнечного коллектора полностью безвредна для экологии: используемый ресурс – солнечное тепло – является неисчерпаемым и усваивается напрямую, без сжигания чего-либо и загрязнения окружающей среды.

Теперь укажем слабые места гелиоустановок:

  1. Коллекторы заводского изготовления стоят пока сравнительно дорого – от 500 до 1000 дол. Таким образом, стоимость системы из 2-х коллекторов с монтажом может достигать 2,5 тыс. дол.
  2. Из-за переменчивости погодных условий производительность коллектора не является стабильной.

По той же причине систему приходится оснащать довольно вместительным баком- накопителем с хорошей теплоизоляцией.

Отзывы

По свидетельствам владельцев гелиосистем, подобная установка окупается примерно за 7 – 10 лет. У одного из пользователей, проживающего в Московской области, 3 вакуумных солнечных коллектора (в каждом по 15 трубок) обеспечивают подогрев воды для бани.

Система оснащена баком накопителем объемом 300 л, в котором вода летом даже при переменной облачности закипает за 2 – 3 часа (без отбора тепла). Во время простоя бани производимое коллекторами тепло направляется на подогрев бассейна.

Те, кто пока не готов тратить значительную сумму на покупку фирменного коллектора, изготавливают такие устройства своими руками. Одному из пользователей, проживающему в Подмосковье, удается летом снимать с 1 кв. м самодельного коллектора до 500 Вт энергии. Зимой этот показатель падает до 100 Вт.

самодельные батареиПоиски альтернативных источников энергии – вопрос вполне рациональный. В наше время некоторые люди успешно применяют солнечную энергию для отопления домов. Солнечные батареи своими руками изготовить гораздо дешевле, чем купить готовые.

Обзор типов солнечных батарей и отзывы реальных людей об их применении читайте в этом материале.

Видео на тему

Солнечный коллектор зимой — Есть ли толк? (Оценка эффективности)

18.10.2019

Содержание:

  1. Как обеспечить нагрев воды от солнца в зимний период
    1. Стоит ли использовать солнечное отопление зимой
    2. Снег и солнечные коллекторы: отзывы, воздействие
    3. Может ли град повредить солнечные коллекторы зимой
    4. Как работает солнечный коллектор в мороз
    5. Нужен ли водонагреватель от солнца зимой?
    6. Отопление солнечными коллекторами: зарубежный опыт
  2. Как работает отопление дома солнцем в зимний период
    1. Насколько эффективен подогрев воды солнечной энергией зимой
  3. Так есть ли смысл покупать солнечный коллектор на зиму?

 

Постоянно растущая стоимость отопления в зимний период заставляет многих домовладельцев искать альтернативный источники энергии для горячего водоснабжения и отопительных систем. Для этой цели подходят твердотопливные котлы и тепловые насосы, но первым требуется топливо, а вторым электроэнергия, что не позволяет создать полностью автономную сеть обогрева воды. Есть ли третий вариант? 

солнечный коллекторКак обеспечить нагрев воды от солнца в зимний период

Наиболее экологически чистую и полностью бесплатную тепловую энергию обеспечивают солнечные коллекторы. Но у многих возникает вопрос, насколько эффективно отопление от солнца зимой и не возникнет ли с гелиоколлектором дополнительных проблем в наших климатических условиях? Разберем этот вопрос подробнее. 

Стоит ли использовать солнечное отопление зимой

Гелиосистемы, как и солнечные батареи работают за счет энергии солнечного света, поэтому монтируются на улице, в местах прямого (или почти прямого) падения лучей. Однако если на фотоэлектрическую трансформацию температура и окружающая среда практически не оказывают воздействия, то с солнечными коллекторами возможен ряд проблем. Больше всего покупателей беспокоят вопросы:

  • Снега;
  • Града;
  • Мороза. 

Развеем несколько мифов, касающихся влияния этих факторов на эффективность гелиоколлектора. 

Снег и солнечные коллекторы: отзывы, воздействие

Снег является основным врагом гелиосистем, поскольку преграждает доступ солнечных лучей к поверхности коллектора, из-за чего эффективность последнего значительно снижается. Как у вакуумных, так и у плоских моделей наблюдается падение производимой мощности от 3 до 5 раз, в зависимости от толщины снежного покрытия. 

Однако тут нужно добавить, что трубчатые коллекторы при небольших снегопадах и в условиях отсутствия мороза быстро самоочищаются за счет своей формы. Но наиболее эффективно противостоят снегу плоские модели, поскольку: 

  • Основная теплопотеря системы происходит через верхнюю панель и во время работы коллектор как-бы непроизвольно подогревает снежный пласт над собой;
  • В некоторых плоских моделях есть функция оттаивания, которая переводит часть аккумулированного тепла на повышение температуры верхней панели, что приводит к тому же результату, только быстрее. 

Да, снег сильно снижает КПД гелиосистем, но инженеры вводят всё новые способы решения этой проблемы. 

солнечные коллекторы зимойМожет ли град повредить солнечные коллекторы зимой

Опасения по-поводу града напрасны для владельцев качественных трубчатых и плоских коллекторов, так как:

  • Качественные трубки производятся из закаленного стекла (в некоторых случаях — с дополнительным усилением), прочность которого на порядок выше, чем обычного;
  • Прозрачные панели плоских моделей делаются из армированного стекла или композитных материалов — пластика, стеклопластика (конкретные параметры защиты зависят от производителя).

Такие системы могут легко выдержать град различной интенсивности и величины, вплоть до среднего диаметра осадков 3-5 см. Многие производители демонстрируют видео обстрела своих коллекторов металлическими или каменными шариками, имитирующими град в качестве доказательства прочности. 

Как работает солнечный коллектор в мороз

Вторым серьезным фактором, влияющим на КПД гелиосистем является температура окружающей среды, но снижение эффективности в мороз характерно только для плоских коллекторов. Это вызвано тем, что сеть трубок с теплоагентом контактирует с внешней панелью, через которую уходит тепло. Чтобы снизить этот эффект, многие производители начали устанавливать изоляционный слой между прозрачной панелью и трубками. 

В трубчатых, между трубкой с теплоагентом и внешним прозрачным кожухом образовывается вакуум, который является плохим проводником тепла. Поэтому трубчатые модели демонстрируют минимум теплопотерь даже в мороз

Тут стоит отметить, что мороз может сыграть злую шутку с трубчатыми коллекторами при повышенной влажности и затянуть внешний стеклянный кожух изморозью, а это снизит число проникающих солнечных лучей. Но опасаться подобных ситуаций не стоит, поскольку: 

  1. Прозрачность изморози на несколько порядков выше, чем снега и она очень несущественно влияет на производительность.
  2. Изморозь уходит за несколько часов солнечной погоды, поэтому если на небосводе появится яркое солнце — оно быстро ее растопит, а если солнца нет, то КПД коллектора снизится вне зависимости от намерзшего слоя. 

 

 

 

В нашем каталоге более 50 моделей солнечных водонагревателей

 

 

 

Нужен ли водонагреватель от солнца зимой?

гелиоколлекторЕсли резюмировать влияние погодных факторов в условиях нашего климатического пояса: 

  • Количество солнечных дней зимой резко снижается;
  • Поверхность коллектора может покрываться снегом или изморозью; 
  • Плоские модели будут отдавать существенную часть тепла через внешние панели, особенно при сильных морозах.

Однако в холодное время года, можем отметить, что:

  • Коллекторы легко переносят перепады температур и осадки;
  • Их сложно повредить градом или льдом;
  • За полученное тепло не нужно платить;
  • При достаточном количестве солнца, КПД системы падает незначительно.

Если учесть, что у плоских коллекторов есть механизм для самоочищения от снега, то на их КПД влияет только количество солнечных дней и температура окружающей среды. В целом такая система будет выполнять нагрев воды солнцем, но ее эффективность в зимнее время падает в 3-4 раза.

Если для горячего водоснабжения можно рассчитать необходимый запас мощности и установить дополнительные модели, то применение солнечных нагревателей в отопительных системах возможно только в качестве дополнительного источника подогрева воды. 

Отопление солнечными коллекторами: зарубежный опыт

В странах Западной Европы, в частности Швейцарии и Германии (в регионах, расположенных примерно в той же широте, что и Украина) научились минимизировать падение КПД на отопительную систему дома за счет предварительного накапливания энергии. 

Эта технология используется в хорошо утепленных домах с предварительным инженерным планированием и предусматривает:

  • Монтаж в стенах и под полом системы отопительных труб;
  • Установку сети солнечных коллекторов и солнечных батарей;
  • Установку резервуара с большим водоизмещением (42 тонны или больше) на чердаке.

Дальше в межсезонный период, когда температура только начинает падать, а отопление еще не работает (август-сентябрь) система направляет всю энергию на подогрев воды в резервуаре до максимально возможной температуры. В дальнейшем эта вода будет использоваться для поддержания стабильной работы отопительной сети в пасмурные и холодные дни, когда эффективность коллекторов падает. 

Такая технология не является панацеей от падения КПД, но существенно продлевает срок автономной работы отопления и снижает расходы владельца. Правда, обходится такое оборудование недешево и в Украине подобные проекты пока не реализовывались. 

Как работает отопление дома солнцем в зимний период 

солнечные коллекторы на крыше домаСолнечный водонагреватель зимой тоже используется для отопления дома (для этого даже разработаны специальные модели с незамерзающим теплоагентом). Это обусловлено процессом преобразования солнечной энергии в тепловую, включающим несколько этапов:

  1. Солнечные лучи проходят через внешнюю прозрачную панель/трубку и попадают на покрытие-абсорбатор;
  2. Абсорбатор активно вбирает прямые и рассеянные солнечные лучи даже в облачную погоду и передает преобразованное тепло на трубку с теплоагентом;
  3. Теплоагент (во всесезонных моделях — незамерзающий) закипает и проходит по змеевику в расширительный бак системы;
  4. В баке он передает полученное от абсорбера тепло воде и конденсируется, возвращаясь по змеевику в трубку под абсорбером.
  5. Цикл повторяется. 

Как можно видеть, этот механизм не зависит от температуры окружающей среды, поэтому может использоваться даже в холодное время года. На эффективность системы влияет количество и продолжительность солнечных дней, а в нашем климатическом поясе эти показатели хоть и сокращаются, но не падают до нуля, поэтому даже самой холодной зимой коллекторы будут работать (пусть и с пониженным КПД).

Насколько эффективен подогрев воды солнечной энергией зимой

Мощность работы солнечного коллектора рассчитывается в Вт на м² и напрямую зависит от солнечной активности в регионе и КПД самого устройства. Соответственно мощность вычисляется по формуле: м = а*к/100.

Где:

  • м — мощность;
  • а — солнечная активность;
  • к — коэффициент полезного действия. 

Количество солнечной энергии в широтах Украины составляет 1000-1200 Вт на м². Узнать КПД коллектора можно из его технического паспорта (хотя нужно учитывать, что фактический может отличаться от номинального). 

Если у нас есть плоский коллектор с КПД в 80%, то его мощность = 1200*80/100, то есть 960 Вт на м² площади. 

Так вот в зимний период (в зависимости от региона и погодных условий) из-за облачности и осадков солнечная активность над территорией Украины падает от 3 до 5 раз, то есть до 400-250 Вт. При таких условиях мощность того же коллектора будет составлять 360-200 Вт на м². И это при отсутствии длительного снежного покрова на поверхности коллектора. 

Фактически для бесперебойной работы системы зимой владельцу нужно обеспечить пятикратный запас мощности, что затруднительно, учитывая общую площадь и стоимость такого гелиоколлектора. 

Так есть ли смысл покупать солнечный коллектор на зиму?

солнечный коллектор на крышеУчитывая вышеизложенное, можем сделать вывод, что гелиоколлекторы хоть технически и способны работать в условиях зимы в нашем регионе, без существенных проблем для владельца, но не выдают достаточный КПД для полноценного отопления или обеспечения дома горячей водой. 

Это не значит, что солнечный водонагреватель бесполезен — летом такая установка может полностью нагреть воду солнцем, покрыть теплопотребности дома, а в зимнее время стать дополнительным источником энергии, снижая общую нагрузку на основную теплосеть. Эффективно обеспечить домохозяйство горячей водой для потребления и отопления в зимний период могут другие источники альтернативной энергии:

  • Тепловой насос;
  • Твердотопливный котел.

Подключение любого из них к сети, совместно с солнечным коллектором позволит существенно сэкономить на твердом топливе или электричестве, а в летний период установки можно полностью отключить, перейдя на полностью бесплатную энергию солнца.

 

 

 

Хотите узнать все тонкости выбора твердотопливного котла?

 

 

 

Солнечные коллекторы в России —

Рост цен на энергоносители в России заставляет проявлять интерес к дешевым источникам энергии. Наиболее доступной является солнечная энергия. Энергия солнечной радиации, падающая на Землю в 10 000 раз превышает количество вырабатываемой человечеством энергии.

Проблемы возникают в технологии сбора энергии и в связи с неравномерностью поступления энергии на гелиоустановки. Поэтому солнечные коллекторы и солнечные батареи применяются или совместно с аккумуляторами энергии или в качестве средства дополнительной подпитки для основной энергетической установки.

Страна у нас обширна и картина распределения солнечной энергии по её территории весьма разнообразна.

Усредненные данные поступления солнечной энергии.

Рис. Интенсивность поступления солнечной энергии

Зоны максимальной интенсивности солнечного излучения. На 1 квадратный метр поступает более 5 кВт.час. солнечной энергии в день. По южной границе России от Байкала до Владивостока, в районе Якутска, на юге Республики Тыва и Республики Бурятия, как это не странно, за Полярным Кругом в восточной части Северной Земли.

Поступление солнечной энергии от 4 до 4,5 кВт.час на 1 кв. метр в день. Краснодарский край, Северный Кавказ, Ростовская область, южная часть Поволжья, южные районы Новосибирской, Иркутской областей, Бурятия, Тыва, Хакассия, Приморский и Хабаровский край, Амурская область, остров Сахалин, обширные территории от Красноярского края до Магадана, Северная Земля, северо-восток Ямало-Ненецкого АО.

От 2,5 до 3 кВт.час на кв. метр в день. По западной дуге — Нижний Новгород, Москва, Санкт-Петербург, Салехард, восточная часть Чукотки и Камчатка.

От 3 до 4 кВт.час на 1 кв. метр в день. Остальная территория страны.


Наибольшую интенсивность поток энергии имеет в мае, июне и июле. В этот период в средней полосе России на 1 кв. метр поверхности приходится 5 кВт.час в день. Наименьшая интенсивность в декабре — январе, когда 1 кв. метр поверхности приходится 0,7 кВт.час в день.

Особенности установки солнечного коллектора.

Если установить солнечный коллектор под углом 30 градусов к поверхности, то можно обеспечить съем энергии в максимальном и минимальном режиме соответственно 4,5 и 1.5 кВт час на 1 кв. метр. в день.

Рис. Распределение интенсивности солнечного излучения в средней полосе России по месяцам

Исходя из приведенных данных можно рассчитать площадь плоских солнечных коллекторов, необходимую для обеспечения горячего водоснабжения семьи из 4-х человек в индивидуальном доме. Нагрев 300 литров воды от 5 градусов до 55 градусов в июне могут обеспечить коллекторы площадью 5,4 квадратного метра, в декабре 18 кв. метров. Если применить более эффективные вакуумные коллекторы, то требуемая площадь коллекторов снижается примерно вдвое.


На практике солнечные коллекторы желательно применять не в качестве основного источника ГВС, а в качестве устройства для подогрева воды, поступающей в отопительную установку. В этом случае расход топлива резко снижается. При этом обеспечивается бесперебойная подача горячей воды и экономия средств на ГВС и отопление дома, если это дом для постоянного проживания. На дачах, в летнее время, для получения горячей воды, применяются различные виды солнечных коллекторов от коллекторов заводского изготовления до самодельных устройств, изготовленных из подручных материалов. Различаются они, прежде всего, по эффективности. Заводской эффективнее, но стоит дороже. Практически бесплатно можно сделать коллектор с теплообменником от старого холодильника.

Регламентирующие документы установки солнечного коллектора.

В России установка солнечных коллекторов регламентируется РД34.20.115-89 «Методические указания по расчету и проектированию систем солнечного обогрева», ВСН-52-86 «Установки горячего солнечного водоснабжения. Нормы проектирования». Имеются рекомендации по использованию нетрадиционных источников энергии в животноводстве, кормопроизводстве, крестьянских хозяйствах и сельском жилищном секторе, разработанные по заявке Минсельхоза в 2002 году. Действуют ГОСТ Р51595 «Солнечные коллекторы. Технические требования», ГОСТ Р 51594 «Солнечная энергетика. Термины и определения».

В этих документах довольно подробно описаны схемы применяемых солнечных коллекторов и наиболее эффективные способы их применения в различных климатических условиях.

ООО ПК АНДИ Групп

ЗАКАЗАТЬ РАСЧЁТ

Заказать расчёт гелиосистемы

Если выбор солнечной сплит-системы вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную систему удовлетворяющую Вашим потребностям.

Заказать расчёт

Отзыв владельца об использовании солнечных коллекторов для отопления (часть 2)

Два солнечных коллектора SCH-30 установленных для отопления дома

начало отзыва…

Приобретение

Само по себе приобретение прошло без проблем. У Солнечные.РУ нормальная служба логистики. Товар довезли по Москве куда я просил (правда за отдельную плату, но это у многих фирм, не все везут до терминала транспортных компаний бесплатно).

С попутной машиной мне довезли два комплекта коллекторов SCH-30 по 30 трубок каждый. Также приобрёл специальный антифриз — антифроген.

Установка

Как не старался я успеть до морозов, но всё же установка на место коллектора и его трубок пришлась на самые экстремальные условия — начало января.

Дул ветер, температура за бортом была в районе где-то минус 25 гр., а я на крыше беседки самоотверженно вталкивал стеклянные трубки в гнёзда, стараясь не сильно поморозить руки, так как в перчатках вталкивать трубки не получалось вообще. Думаю, что при плюсовой температуре процесс пошёл бы быстрее, а так, только установка трубок у меня растянулась на два дня.

До установки я посмотрел доступные на инете видео об установке коллектора, где всё вроде бы гладко. На практике я сильно помучался, но возможно виной всему мороз в минус 25 гр.

Кроме-того есть нюанс, который я нигде не встречал. Кончик трубки выполнен в виде капли перевёрнутой остриём вниз. Так вот, на некоторых трубках этот кончик смещён в бок и когда пластиковый наконечник внизу закручиваешь, данный кончик просто ломается и трубка становится уже не вакуумная. В результате, я пока это понял, успел потерять 4 или 5 трубок. Благо, что трубки взял сразу с запасом.

Устройство системы отопления

Переходим к самой системе.

Система отопления дома на солнечных коллекторах

Система отопления дома на солнечных коллекторах.

На фотографии видно сам коллектор. Он расположен сверху беседки. Почему именно там, а скажем не на доме? Ведь если бы я разместил коллектор над домом, то капитально сократились бы все затраты на магистраль по которой функционирует теплоноситель от коллектора к бойлеру.

Дом у меня расположен в продольной оси юг–север, то есть один скат крыши выходит на восток, другой на запад. На юг выходит фронтон. Теоретически коллектор можно было бы разместить там. А на практике дом у меня двухэтажный. Поэтому обустройство эстакады на фронтоне над вторым этажом задача крайне сложная и затратная. Лично у меня проводить сварочные и прочие работы на такой высоте нет никакого желания. А нанимать других я не люблю. Однако предположим, что я потратившись нанял бы бригаду и установил коллектор в районе фронтона. Как мне его потом обслуживать? Это каждый раз нужно подниматься на такую высоту! Хочется, чтобы это было как-то пониже. Более того, летом утром и вечером солнце на фронтон не попадает (в это время оно либо на западе либо на востоке).

После долгих раздумий я остановился на беседке. На её крыше и солнце попадает на коллектор с утра и до самого вечера и расположена она не так уж высоко. Для удобства расположения и обслуживания коллектора я сварил целую площадку. Вбетонировав дополнительно два столба. Минусом такого расположения стало значительное удлинение магистрали. Однако этого было и так не миновать ввиду сложности самой системы.

Солнечные коллекторы SCH-30, установленные на крыше беседки

Солнечные коллекторы SCH-30, установленные на крыше беседки.

Итак, на фото видно, как магистраль уходит от коллектора в сторону жилых построек. Затем первоначальная труба, нержавеющая гофра на 25 мм раздваивается. В дальнейшем идёт две магистрали из гофры на 20 мм. Одна магистраль идёт в первый этаж дома, где теплосъём для целей нагрева системы отопления обеспечивает двухконтурный бойлер на 150 литров, интегрированный в систему отопления. На следующем фото он виден.

Двухконтурный бойлер на 150 литров в доме

Двухконтурный бойлер на 150 литров в доме.

Вторая магистраль уходит внутрь бани и подсоединена к такому же двухконтурному бойлеру на 150 литров, в котором обеспечивается теплосъём для целей нагрева воды в бане. Там же, на данном бойлере установлен один из датчиков контролера.

Двухконтурный бойлер на 150 литров в бане

Двухконтурный бойлер на 150 литров в бане.

Баланс поступления теплоносителя между двумя магистралями осуществляется вручную с помощью системы байпасов, обычных шаровых кранов и регулировочных кранов (от радиаторов).

Проще говоря, я могу :

  • Направить всё тепло в дом перекрыв шаровый кран на магистрали в баню,
  • Направить всё тепло в баню перекрыв шаровый кран на магистрали в дом,
  • Открыть оба крана и пустить тепло равномерно в дом и баню,
  • Перекрыть шаровый кран, а теплоноситель пустить через байпас и регулировочный кран, распределив потоки в любой пропорции, которая мне нужна. Ну например, 80 % в баню, а 20 % в дом или наоборот.

Далее перейдём в дом.

Двухконтурный бойлер с термодатчиком на входной магистрали

Двухконтурный бойлер с термодатчиком на входной магистрали.

На фото видно, если приблизить, что на входной магистрали (она с изоляцией) установлен термодатчик. При нагреве до определённой температуры он включает циркуляционный насос, который включает циркуляцию в системе отопления. Начинается съём тепла с данного бойлера системой отопления. В результате начинается нагрев воды в буферной ёмкости объёмом на 350 литров, которая встроена в систему отопления (на фото её не видно). Таким образом общая ёмкость нагреваемой от коллектора воды составляет в доме 150+350, итого 500 литров. Это система отопления. И в бане 150 литров. Это вода на расход. Да в самой системе антифрогена литров около 100. Всего 750 литров.

Это немало. Но нужно учитывать, что как бы в доме бойлеры не были теплоизолированы, теплопотери есть всегда и очень даже немалые. Те же бойлеры пропускают тепло не только через теплоизоляцию, но главным образом через металлические краны и прочие вкрученные в них фитинги. В общем, если у вас за бортом плюс 30, а вы нагрели воду дома в бойлерах градусов скажем до 50, то температура у вас в комнате легко может подскочить до тех же 30 гр., если не выше.

Поэтому, изначально летом в жару основной теплосъём я предполагал производить в бане.

Итак, переходим к бане.

При проектировании магистрали в бане я изначально ставил перед собой определённую цель. А именно — теплосъём и отвод из магистрали лишнего тепла летом.

Все, кто разбирался с вопросами СК знают, что в нашей местности выработка СК тепла летом примерно в 10 раз!!! больше, чем зимой. Отсюда вопрос — куда девать лишнее тепло летом.

Предложения разные:

  • Одни предлагают — греть бассейны. Но бассейна у меня нет и мне его не надо. Кроме того, это значительное удлинение магистрали.
  • Другие предлагают греть воду на полив. Лично у меня цистерна на 11 кубов хорошо нагревается от солнца. И вести магистраль до неё ну очень далеко.
  • Самое кардинальное предложение — закрывать СК тентом, лично мне также не очень нравится.

У нас в предуралье погода скачет очень сильно. Сегодня плюс 30 и нужно избавляться от излишков, а завтра уже ниже 10 гр и нужно отапливать дом. Что же, каждый раз бегать наверх расшнуровывать тент, а потом снова одевать. Нет. Это не по мне. Кроме того, в моей системе тепло всегда может понадобиться для нагрева бани.

Поэтому я подумал и мне в голову пришла следующая мысль.

Где излишки тепла никогда не будут лишними? Даже летом в самую жару? В бане!!! Именно там! Баня по своему назначению ИЗНАЧАЛЬНО предполагает повышенную температуры по сравнению с улицей. В доме плюс 30 или 40 — это не кому не нужная духота, а в бане это самое-то.

В общем, я решил лишним теплом греть воздух в бане.

Однако тут есть проблемы. Дело в том, что мощность теплового излучения приборов, к примеру радиаторов отопления, рассчитывается исходя из разницы температур примерно в 70 гр., то есть температура радиатора берётся в 90 гр, а температура воздуха в помещении 20 гр. Если температура в помещении, к примеру, 40 гр., а температура радиатора 60 гр., то разница в температуре будет всего 20 гр. Что меньше разницы в 70 гр примерно в 3.5 раза. Значит и теплоотдача радиаторов в этом случае будет в 3.5 раза меньше расчётной.

Температуру теплоносителя в системе СК не желательно поднимать выше 80 гр. Следовательно при нагреве воздуха в бане до 60 гр разница в температуре будет ВСЕГО 20 гр! Следовательно, для обеспечения хорошего теплосъёма нужны мощные установки, иначе бойлер в бане уже закипит (так как тепло воде передается быстрее, чем воздуху), а температура воздуха будет ещё низкая.

Первоначально я пустил магистраль из гофры 20 мм по стенам бани. Всего намотал около 40 метров. В переводе на чугунные радиаторы это примерно 26 секций. На фото видно.

Гофра в качестве радиатора, установленная на стене бани

Гофра в качестве радиатора, установленная на стене бани.

Когда запустил СК понял, что это ни о чём. Затем мне на заказ сделали змеевик из нержавейки (также на фото) труба диаметром 50 мм общей длинной около 10 метров.

Змеевик из нержавейки

Змеевик из нержавейки.

Немного эффекта ощутил. И только когда ещё плюсом навесил 30 секций биметаллических радиаторов, а также снял почти всю изоляцию с бойлера, я достиг желаемого результата.

Все радиаторы и бойлер внутри бани

Все радиаторы и бойлер внутри бани.

В заключение хотел сказать о контролере в моей системе. Я не стал покупать китайский контролер. Он хотя и специально создан для системы СК, но он КИТАЙСКИЙ (знаю, у Солнечные.РУ по этому поводу своё мнение, но у меня своё). Тем более ценник у него был за 20 тысяч.

Для себя я решил, что контролер буду покупать только европейский.

Контроллер солнечных коллекторов с обвязкой

Контроллер солнечных коллекторов с обвязкой.

Контроллер солнечных коллекторов ТЭР 9

Контроллер солнечных коллекторов ТЭР 9.

Я купил европейского производства (чешский) ТЭР 9 — термостат с функцией дифференциального термостата. По функциям и настройке он практически не отличается от китайского. Но он ЕВРОПЕЙСКИЙ и стоит 7 тысяч. В нём просто нет одной-двух дополнительных функций. К примеру в китайском есть такая функция — при перегреве системы он направляет теплоноситель в резервную систему поглощения тепла (тот же бассейн ).

Из описания моей системы ясно, что мне такая функция ни к чему. Кстати, пресловутый инженер со стажем с первого сайта очень потешался на до мной, когда услышал, что я хочу использовать не специальный контролер, а просто выбрать любой подходящий по функциям. Ох уж, как он многозначительно хмыкал по данному поводу. На деле, подобрать контроллер оказалось делом не таким уж и сложным.

Полученные результаты

В марте я тепло от коллектора в дом не пускал, так как экспериментировал с баней.

В апреле от работы солнечного коллектора в доме в среднем было 20 гр тепла. Для меня это мало. Мне нужно 25. Но нынешний апрель был пасмурный (система установлена в городе Ижевск). В мае тепла от коллектора хватало на отопление дома площадью 100 кв.м., на постоянную температуру 25 гр. Иногда даже с избытком, поэтому хватало и на баню.

В конце мая, при полностью солнечном дне я пускал всё тепло в баню площадью 4.5 кв.м., отключив дом. И примерно к обеду температура в бане С ЗАКРЫТОЙ ДВЕРЬЮ достигает 55-58 гр тепла! А температура в бойлере около 75 гр. При этом теплоноситель в самом коллекторе около 80 гр. После этого процессы теплообмена стабилизируются и дальше температура воздуха и теплоносителя не меняются до самого вечера. Вечером, часов с 19 температура начинает постепенно падать.

Предполагаю, что летом в самый пик можно нагреть воздух и до 60 гр. Также предполагаю, что ПРИ ОТКРЫТОЙ двери в баню даже при 30 градусной жаре будет обеспечен нормальный теплосъём и теплоотведение, поэтому обойдусь без тентов (но один лежит на запасе, сшит на заказ, закрывает 1/4 коллектора).

В полностью пасмурную погоду температура теплоносителя в системе нагревается градусов до 40-45 летом и до 20-30 гр зимой, что уже достаточно к примеру для-того, чтобы в бане температура воздуха не пошла на минус. В частности, я воду в бане не сливал с самого января, как запустил СК.

Предварительные расчёты, которые я делал, на практике в общем и целом подтвердились. Так, я насчитал, что мне нужен будет солнечный коллектор от 60 до 90 вакуумных трубок. Сейчас у меня 60 трубок и я подумываю о том, не взять ли ещё 30.

Как будет далее, покажет время. Окончательные выводы делать рано.

Вот вроде и всё, весь опыт более менее вкратце изложил.

Считаю, что использование солнечного коллектора в целях отопления в средней полосе России возможно, но нужно чётко понимать что мы хотим от системы, не требуя от коллектора слишком много, поменьше слушать манагеров с их небылицами, а брать в руки калькулятор и считать самим.

 

С уважением,

Дмитрий.

Эффективность солнечного коллектора | Блог SolarSoul

В предыдущей статье мы уже упоминали о производительности солнечного коллектора, однако есть еще некоторые факторы, которые влияют на работоспособность солнечных коллекторов в гелиосистеме.

Максимальный КПД солнечного коллектора

Как уже упоминалось, основными параметрами для оценки эффективности солнечных коллекторов являются паспортные данные, как правило, указанные в сертификатах, а именно: оптический коэффициент полезного действия (η₀) и коэффициенты тепловых потерь (а₁ и а₂).

формула КПД солнечного коллектора

η — КПД солнечного коллектора;

∆Т – разность температуры окружающего воздуха и абсорбера солнечного коллектора;

Е – интенсивность солнечного излучения;

По данной формуле обычно производятся приблизительные расчеты производительности гелиосистемы. Расчеты не всегда отображают полную картину, однако с их помощью можно довольно точно судить о средней выработке тепла солнечными коллекторами за выбранный период времени.

Влияние скорости потока теплоносителя на производительность солнечного коллектора

На практике же дело может обстоять немного иначе. Одним из факторов влияющим на производительность является объемный расход теплоносителя в солнечных коллекторах. Значение оптического КПД и коэффициента тепловых потерь солнечного коллектора приведенное в сертификатах соответствует определенному расходу теплоносителя в коллекторе.

Например, по данным сертификационной лаборатории SPF солнечный коллектор торговой марки Viessmann Vitosol 200-F (номер сертификата C513) имеет  расход теплоносителя при испытании равный 200 л/ч.  При пересчета на 1 м² апертурной площади расход равен 40,6 л/ч м². При этом есть существенная разница между этим значением и рекомендуемым значением производителя 25 л/ч м². В некоторых случаях, разница между этими показателями может отличатся в 3-4 раза.

Безусловно, такие различия в скорости потока, играют важную роль  в эффективности солнечного коллектора при работе в реальных условиях. Снижение скорости потока теплоносителя влияет на его температуру на выходе из коллекторов. Чем ниже скорость теплоносителя, тем выше температура теплоносителя.

Более высокая температура на выходе из коллектора часто ошибочно воспринимается, как абсолютный показатель эффективности гелиосистемы.  В данный момент среди производителей прослеживается тенденция к уменьшению скорости протока теплоносителя в материалах по проектированию. Сейчас оптимальное значение в большинстве рекомендаций производителей составляет 25-30 л/ч м² в отличие от рекомендаций 5-ти летней давности 40-60 л/ч м². Это дает возможность снизить гидравлическое потери и позволяет использовать менее мощные насосы и меньшие диаметры труб в гелиосистеме.

Однако, при снижении значения объемного расхода теплоносителя увеличивается и температура абсорбера солнечного коллектора, что в свою очередь увеличивает тепловые потери солнечного коллектора в окружающую среду. Таким образом, часть полезного тепла просто теряется, не доходя до бака аккумулятора. Поэтому, более высокая температура на выходе из коллекторов не является показателем высокой эффективности солнечного коллектора.

Для примера рассмотрим эффективность солнечных коллекторов в зависимости от скорости потока теплоносителя. Для исследования были выбраны солнечные коллекторы: А — HEWALEX KS 2000 TP и В – VIESSMANN Vitosol 200-F. Расчеты приведены исходя их значения солнечной интенсивности 800 Вт/м².

Коллекторы-эффективность

Эффективность солнечных коллекторов в зависимости от скорости потока теплоносителя и конструкции абсорбера

 

При расходе большем расходе теплоносителя (60 л/ч м²) производительность солнечного коллектора выше на 5%.

В случае с вакуумными коллекторами картина примерно такая же. Причем в некоторых случаях выработка тепловой энергии при низком объемном расходе теплоносителя, даже меньше чем для плоских коллекторов.

Вакуумные коллекторы-эффективность

 Разница в производительности вакуумных трубчатых коллекторов

 

Возможно, причиной занижения скорости потока жидкости является желание показать как бы более эффективную работу коллекторов, вводя тем самым в заблуждения пользователей, ошибочно считающих более высокую температуру как показатель работоспособности.

Способ соединения солнечных коллекторов и тип абсорбера

Второй фактор, которому зачастую, не придают значение, это способ соединения коллекторных  групп.  Рассмотрим на примере подключения группы из трех солнечных коллекторов с различной конструкцией абсорбера и при различной скорости потока теплоносителя.

Подключение солнечных коллекторов в группы

Зависимость выработки тепловой энергии от подключения солнечных коллекторов в группу

 

В первом варианте абсорберы подключены как бы последовательно и поэтому температура теплоносителя в каждом следующем коллекторе выше. Во втором случае температура распределена равномерно. При подключении еще большего числа коллекторов разница становится еще очевидней.

солнечные абсорберы меандр

Солнечные коллекторы с абсорбером типа меандр

Коллектора с конструкцией типа «меандр» не рекомендуется устанавливать в один ряд более 5 штук.

Таким образом, эффективность солнечного коллектора на практике может значительно отличатся от расчетных величин. Следует учитывать такие параметры как расход теплоносителя и подключение коллекторных групп, а так же некоторые другие рекомендации.

Поделиться «Эффективность солнечного коллектора на практике»

Рекомендуемые статьи

Как работает солнечный коллектор зимой в пасмурные дни, покрытый снегом и льдом

Обогрев зимой коллекторами

С удорожанием природных ресурсов, используемых на освещение и обогрев дома, всё чаще приходится искать им замену – появляются альтернативные источники. Одним из таких вариантов для отопления домов стали солнечные коллекторы.

Обогрев зимой коллекторами

Их работа основана на поглощении излучения солнца и переработки её в тепло. Использование их летом в ясную погоду понятно. А как работает солнечный коллектор зимой, давайте попробуем разобраться вместе.

Разновидности коллекторов

Особой популярностью пользуются два вида батарей: плоские пластинчатые и вакуумные.

Плоский пластинчатый коллектор

Плоский коллектор

Устройство состоит из пластины (абсорбера), которая улавливает излучение, прозрачного покрытия, пропускающего свет, и теплоизоляционного слоя. Лицевая часть пластины покрывается черной краской, потому что тёмный цвет лучше притягивает лучи солнца. Это может быть также специальное покрытие – например, оксид титана или чёрный никель. Самые производительные абсорберы изготавливают медными.

Прозрачное покрытие делают из поликарбоната, гладкого или рифлёного, либо из укреплённого стекла, у которого содержание металла очень низкое.

Теплоизоляция состоит из трубок, изготовленных из меди или сшитого полиэтилена. По ним разносится теплоноситель. Внутри панели создаётся вакуум, чтобы не было потерь тепла. Если не отбирать тепло, то воду накапливателя можно нагреть до температуры 190–210 градусов.

 Вакуумные коллекторы

Обогрев вакуумным коллектором

Трубка этого устройства, по которой течёт теплоноситель, является абсорбером. Она помещается в вакуумный сосуд из прозрачного закалённого стекла.

Такая модель дороже пластинчатого прибора, но она более продуктивна. Здесь можно нагреть воду уже до 250–300 градусов.

Применение коллекторов

Несмотря на высокую стоимость, применение гелиосистем очень популярно как в промышленности, так и в быту.

Владельцы гелиосистем используют солнечные коллекторы не только для отопления домов. Они плодотворно работают для нагрева воды в душе, подогревания бассейнов.

Для производственных целей использование этих устройств более распространено. С их помощью отапливают гостиницы и рестораны. Парогенераторы, работающие на принципе солнечных батарей, приводят в движение разные агрегаты. Опреснители воды тоже делают на основе гелиосистем.

Производительность работы гелиосистем зимой

Гелиосистема

Использование экосистем летом ни у кого не вызывает сомнений. А вот как работают солнечные батареи зимой, остаётся больным вопросом у пользователей.

Можно с уверенностью сказать, что солнечные коллекторы зимой работают. Разумеется, эффективность их снижается, и требуется дополнительный источник обогрева. Ведь зимой солнце тоже ясно светит, а в пасмурные дни абсорбер собирает отражённый солнечный свет, проходящий сквозь тучи.

Производительность батареи зависит и от угла наклона её по отношению к горизонту. Его выставляют так, чтобы максимально использовать свет в течение короткого зимнего дня.

Снегопады значительно ухудшают работу коллектора, поэтому очистка его от налипания снега – главное условие эксплуатации зимой. Снег – враг для плоского устройства. Вакуумные батареи имеют свойство нагревать всю колбу и самоочищаться. Но иногда и их приходится чистить принудительно.

Преимущества и недостатки коллектора

Главное преимущество гелиосистемы – экологическая чистота.

  • При выработке тепла в солнечных батареях не образуются никакие вредные вещества. Он абсолютно безвреден как для человека, так и для природы.
  • Очень экономичная установка. Затраты на покупку и монтирование системы возвращаются в течение нескольких лет. В последующие годы батарея работает только в плюс, экономя затраты на обогрев помещения и нагрев воды.
  • Использование системы круглый год. Зимой солнце светит не так ярко, но даже сквозь тучи к нам доходит до 75% солнечного излучения, что даёт возможность использовать гелиосистему в любое время года. Несмотря на то что в зимнее время эффективность работы снижается, установка вырабатывает до 50% необходимой энергии.

Единственным недостатком коллектора является его высокая стоимость. Не каждый может позволить себе такую роскошь.

Заключение

Солнечные батареи работают не от прямых солнечных лучей, а от самого света. Даже когда на панели лежит снег, она продолжает работать и вырабатывать энергию, пусть и в меньших количествах. А в солнечные морозные дни воду можно нагреть до кипения.

Прежде чем установить у себя гелиосистему, внимательно изучите особенности погоды в вашей местности, правильно установите угол наклона, и солнечный коллектор не подведёт ни летом, ни зимой.

‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о