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:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Случайная новость из Архива Робот строит робота 19.01.2001 В США успешно осуществлен эксперимент, в ходе которого компьютер впервые без участия человека придумал, разработал и построил другого робота, способного передвигаться. Как сообщил директор лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института в Бостоне Родни Брукс, из случайно подобранных виртуальных компонентов компьютер создал схему аппарата и передал информацию на автоматическую установку, изготовившую необходимые детали. Авторы эксперимента лишь слегка "помогли" соединить конструкцию в нескольких указанных компьютером точках, и через несколько минут робот начал неуклюжее, но самостоятельное движение по лабораторному столу.

Другие интересные новости:

▪ DVD или FMD ROM

▪ Карты памяти Adata ISC3E CFast спецификаций CFast 2.0 и SATA 3.1

▪ Очистка воды целлюлозой

▪ Бронежилет с системой охлаждения

▪ Растительный миноискатель

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Антенны. Подборка статей

▪ статья Стиль - это человек. Крылатое выражение

▪ статья Какие реки мира входят в первую десятку по длине? Подробный ответ

▪ статья Жилковая петля. Советы туристу

▪ статья Рентгенометр-фотометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Расширение частотного диапазона ТВ для приема передач по кабельным сетям. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026