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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива MPC17C724 - микросхема драйвера мотора 27.01.2006 Микросхема драйвера мотора MPC17C724 от FREESCALE SEMICONDUCTOR идеальна для портативных электронных применений, в числе которых биполярные шаговые двигатели, моторы постоянного тока для видеокамер. Микросхема весьма мала (3x3 мм), благодаря чему может использоваться в мобильных телефонах с функцией встроенной цифровой камеры.

Другие интересные новости:

▪ Хлопчатобумажные транзисторы

▪ Микросхемы радиочастотных синтезаторов STW81101 и STW81102

▪ Где и когда впервые приручили лошадей

▪ Мозг в пробирке

▪ Робот обманывает робота

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки. Подборка статей

▪ статья Кризис жанра. Крылатое выражение

▪ статья Какие насекомые рождаются уже беременными? Подробный ответ

▪ статья Гинандропсис тычинко-пестичный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Дистанционное управление для компьютера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ирландские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026