Солнечные коллекторы. Определение размеров системы солнечного горячего водоснабжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Солнечная система горячего водоснабжения может служить единственным источником горячей воды либо включать в себя резервную систему, использующую традиционные виды топлива, для обеспечения повышенной или непредвиденной потребности в горячей воде. Размеры системы обычно определяются количеством помещений, людей и объемом необходимой горячей воды. Существует несколько основных конфигураций солнечных водонагревателей. В самом общем плане они делятся на два вида: активные системы, оснащенные насосами и средствами управления, позволяющими направлять солнечное тепло в теплоаккумулирующий бак, и пассивные системы типа термосифона, в которых используется естественная циркуляция горячей воды.

При создании солнечной водонагревающей системы важно сразу же определиться с тем, сколько горячей воды будет в среднем использоваться в течение дня. Исходя из этой цифры, подсчитываются размеры системы (коллекторов, бака-накопителя).

Главным компонентом солнечной установки является солнечный коллектор. Чаще всего используются плоские коллекторы, состоящие из пластины-поглотителя (абсорбера), на которой солнечная радиация превращается в тепло и передается жидкости-теплоносителю, теплоизоляции по краям и под абсорбером, ящика, который все это содержит и обеспечивает необходимую вентиляцию стеклянной либо пластмассовой крышки.

Если для покрытия используется стекло, важно, чтобы содержание в нем железа было низким либо нулевым, для того чтобы по меньшей мере 95% солнечной радиации проходило сквозь стекло. Чаще всего используется одинарный слой стекла. Если используется пластмасса, она должна выдерживать ультрафиолетовое излучение. Отличные результаты на практике показали поликарбонатные пластины.

Абсорбер представляет собой пластину с прикрепленными к ней трубками, по которым течет теплоноситель. Делают его из меди, аллюминия или нержавеющей стали. Доказано, что лучшими являются медные трубки абсорбера, так как стальные в значительной степени подвержены коррозии. Важно, чтобы абсорбер был устойчив к ультрафиолетовому излучению солнца и воздействию высоких температур, которые могут достигать 100-140°С для коллекторов с обычным и 150-200°C - с селективным покрытием.

Сооружение плоского коллектора требует пайки труб и их соединения с пластиной. Чем теснее соприкасаются трубки с пластиной, тем больше теплопередача жидкости, протекающей в них. Абсорбер часто покрывают особой селективной черной краской, которая поглощает солнечные лучи и задерживает тепловое излучение внутри. Обычная черная краска под воздействием высоких температур испаряется с поверхности металла. В нормальных условиях черная краска больше излучает тепло вместо того, чтобы передавать его жидкости-теплоносителю.

Корпус солнечного коллектора изготавливается из разнообразных материалов: дерево, пластмасса, сталь и алюминий используются с разной степенью успеха, но лучшим из перечисленных материалов является, безусловно, алюминий. Он переносит различные погодные условия, не требует особого ухода и выпускается черного цвета, благодаря чему отпадает необходимость окрашивать внешнюю сторону солнечной панели. Многолетняя практика показала, что пластик малопригоден для изготовления различных компонентов солнечной панели. Он не годится для внешних деталей, так как деградирует под ультрафиолетовыми лучами: выцветает, теряет твердость и трескается. Пластик имеет высокий коэффициент расширения, то есть он так сильно расширяется и сокращается, что трудно герметично укрепить стыки. Использование стальных корпусов также связано с трудностями. Во-первых, панели необходимо регулярно подкрашивать, а во-вторых, они вступают в химическую реакцию с медными комплектующими.

Солнечные коллекторы обычно устанавливают прямо на крыше здания либо на раме, смонтированной на плоской крыше или на земле. Можно также делать коллекторы частью крыши. Иногда возникают трудности с герметизацией пространства между коллектором и остальным пространством крыши.

Размер солнечного коллектора зависит от суточной потребности в горячей воде. В среднем один человек потребляет в день до 50 литров горячей воды с температурой 55 - 60°C (умывание и душ, без учета стирки). Доказано, что для нагрева 50 литров воды в сутки средняя площадь солнечных коллекторов должна равняться 1-1,5 м2. Цена коллектора зависит от его размеров и от стоимости работ по его установке. Последняя проще всего осуществляется в том случае, когда солнечная система учитывалась при разработке проекта постройки нового дома. Тогда архитектор может заранее включить коллекторы в свой проект как с эстетической точки зрения, так и с экономической.

Для типичных солнечных коллекторов с селективным абсорбером, нагревающих воду на 8-45 градусов, существуют стандартные правила:

• Потребление горячей воды составляет в среднем 50 литров в день на человека.
• 1-1,5 м2 солнечных коллекторов нужны для нагрева 50 литров воды в день.
• Бак-накопитель должен вмещать 40-70 литров воды на 1 м2 солнечного коллектора или 80 литров на человека.
• Теплообменник в баке-накопителе должен передавать не менее 40-60 Вт/оС на м2 солнечного коллектора при температуре 50°C.

Если придерживаться этих правил, типичный солнечный коллектор в Центральной Европе сможет обеспечить 60-70% годового потребления горячей воды и производить 350-500 кВт·ч/м2 в год. В крупных зданиях (гостиницах, больницах, многоквартирных жилых домах) площадь коллектора и объем бака на одного жителя меньше, но для точного определения оптимальных размеров системы нужен детальный анализ спроса и местных климатических условий. Опыт показывает, что солнечные системы для нагрева горячей воды должны быть как можно более простыми и не слишком большими.

Пример

На семью из 4 человек, которая потребляет 200 литров горячей воды в день, нужен коллектор площадью 6 м2. В год такая система вырабатывает до 3000 кВтч экологически чистой энергии. В случае, если коллектором заменяют мазутный котел, экономия мазута составляет, по меньшей мере, 300 литров в год.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Древесина уловит углекислый газ 20.02.2023 Современный мир сосредоточен на борьбе с изменением климата и в научном аспекте эта борьба достигает, на первый взгляд, неожиданных сфер, таких как создание строительных материалов, поглощающих выбросы углекислого газа. Теперь ученые изобрели новый способ производства древесины, который делает ее более крепкой и позволяет улавливать СО2 из воздуха при применении в строительстве. Углекислый газ признан основным фактором изменения климата. Ограничение выбросов углекислого газа, связанных с производством конструкционных материалов, таких как сталь, металл и цемент, является способом опосредованного решения проблемы изменения климата. Прямой подход состоит в уменьшении выбросов углекислого газа в атмосфере путем улавливания его в конструкционных материалах. Ученые из Университета Райса в Техасе использовали природные свойства древесины, чтобы повысить ее способность улавливать углекислый газ. Процесс включает введение высокопористых микрочастиц металлоорганических каркасов (MOF) в древесину после очищения внутреннего каркаса. Этот процесс известен как делигнификации. Древесина состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Лигнин - это то, что придает дереву цвет, поэтому, когда вы удаляете лигнин, древесина становится бесцветной. После того, как древесина была обработана, она готова к размещению MOF. Частицы MOF легко вписываются в целлюлозные каналы и прикрепляются к ним. Затем MOF адсорбируют углекислый газ. MOF обычно не известна своей стабильностью в различных условиях окружающей среды. Они, как правило, уязвимы к влаге, чего, по-видимому, следует избегать в конструкционных материалах. Однако в своем исследовании команда из Университета Райса обнаружила, что используемый MOF, разработанный профессором Джорджем Шимизу и его коллегами из Университета Калгари, превосходит другие с точки зрения производительности и универсальности в разных условиях. Испытывая прочность на разрыв специальной древесины, было обнаружено, что она прочнее обычной необработанной древесины и более способна противостоять стрессовым факторам окружающей среды, таким как изгиб. Они также утверждают, что процесс, используемый для производства древесины, потенциально масштабирован и энергоэффективен. На строительство и использование зданий приходится более 40% выбросов парниковых газов, созданных человеком, поэтому это открытие создает возможность для более экологичного альтернативного строительства. Более устойчивого и восстанавливаемого.

Другие интересные новости:

▪ Вертолет на лазерной подсветке

▪ Полностью автономный шаттл

▪ Наушники JVC Nearphones HA-NP1T

▪ О чем пел археоптерикс

▪ Рост рынка умных игрушек

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Станислав Лем. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько стоит производство российских копеек? Подробный ответ

▪ статья Шиповник собачий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Лазерно-утюговая технология изготовления печатный платы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Устройство защиты источника питания от перегрузок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025