Как рассчитать необходимое количество солнечных коллекторов?

Дата добавления: 11.05.2016

На сегодняшний день в Украине солнечные коллекторы преимущественно используются для нагрева воды. Реже для подогрева бессейнов или еще меньше для поддержки отопления (далеко не во всех существующих системах это возможно). Сейчас же для нашего примерного рассчета зададимся исходными данными для случая, когда необходимо приготовить горячую воду для собственного потребления.

Исходные данные:

Количество проживающих в доме (n) 4 человека
Суточная потребность в воде (V1) 50 л/чел/сутки
Желаемая температура горячей воды (tг) 55 °С
Температура холодной воды с водопровода (tх) 10 °С
Место нахождения дома г. Киев
Ориентация крыши Юг, с азимутом 0°, угол наклона 35°

 

Рассмотрим  методику подбора и расчета гелиосистемы для ГВС:

1. Для начала, необходимо определится с необходимым количеством горячей воды:

V = V1 × n

V = 50л/сутки × 4 = 200 л/cутки  (0,2 м3/cутки).

 

2. Исходя из расхода 200 л/сутки подберем бойлер косвенного нагрева подходящего объема. Как мы знаем вода нагревается солнцем на протяжении всего дня, поэтому чтобы перестраховаться в случае длительного пасмурного периода или большого разбора воды объем бойлера выбирается с запасом от 20 до 80%:

- от 1,2V до 1,8V

В нашем случае объем бойлера:

- от 240 до 360 л.

Выбираем с полученного диапазона бойлер объемом 300 л (0,3 м3). Руководствуемся наличием моделей и доступными ресурсами. В данном случае бойлер объемом 300л - один из самых часто-используемых вариантов.

Температуру в бойлере лучше выбрать выше температуры потребляемой воды. Во-первых, это даст возможность аккумулировать больше тепла и полностью использовать потенциал гелиосистемы, а во вторых температура выше 60°С предотвращает образованию вредных для здоровья бактерий – легионеллы.

Настраиваем бойлер на температуру tб = 60 °С.

 

3. Рассчитываем необходимое количество тепла, которое нужно затратить для нагрева воды в бойлере:

         Q = G ×Сp × (tб – tх)

Q – необходимое количество тепла для нагрева бойлера, кВт*ч

G – Расход горячей воды. Принимается равным объему бойлера Vб = 0,3 м3/cутки

Сp – удельная теплоемкость воды, Ср = 1,161 кВт/кг×°С

Q = 0,3 × 1,161 × (60 – 10) = 17,4 кВт×ч/сутки.

 

4. Теперь выбираем солнечный коллектор и просчитываем его площадь, для обеспечения необходимого количества тепла.

Просчитаем необходимое количество коллекторов Buderus SKN 4.0 (характеристики коллектора берем из паспорта):

  • Площадь абсорбера одного коллектора F1 = 2,18 м2
  • Оптический КПД коллектора η = 0,77

 

Средний месячный уровень солнечной радиации(солнечная постоянная) в городах Украины (кВч/m2/день)

Средний показатель за последние 22 года (По данным NASA)

Регионы / Месяцы

янв

фев

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

ноя

дек

Средний

  Симферополь

1,27

2,06

3,05

4,30

5,44

5,84

6,20

5,34

4,07

2,67

1,55

1,07

3,58

  Винница

1,07

1,89

2,94

3,92

5,19

5,3

5,16

4,68

3,21

1,97

1,10

0,9

3,11

  Луцк

1,02

1,77

2,83

3,91

5,05

5,08

4,94

4,55

3,01

1,83

1,05

0,79

2,99

  Днепропетровск

1,21

1,99

2,98

4,05

5,55

5,57

5,70

5,08

3,66

2,27

1,20

0,96

3,36

  Донецк

1,21

1,99

2,94

4,04

5,48

5,55

5,66

5,09

3,67

2,24

1,23

0,96

3,34

  Житомир

1,01

1,82

2,87

3,88

5,16

5,19

5,04

4,66

3,06

1,87

1,04

0,83

3,04

  Ужгород

1,13

1,91

3,01

4,03

5,01

5,31

5,25

4,82

3,33

2,02

1,19

0,88

3,16

  Запорожье

1,21

2,00

2,91

4,20

5,62

5,72

5,88

5,18

3,87

2,44

1,25

0,95

3,44

  Ивано-Франковск

1,19

1,93

2,84

3,68

4,54

4,75

4,76

4,40

3,06

2,00

1,20

0,94

2,94

  Киев

1,07

1,87

2,95

3,96

5,25

5,22

5,25

4,67

3,12

1,94

1,02

0,86

3,10

  Кировоград

1,20

1,95

2,96

4,07

5,47

5,49

5,57

4,92

3,57

2,24

1,14

0,96

3,30

  Луганск

1,23

2,06

3,05

4,05

5,46

5,57

5,65

4,99

3,62

2,23

1,26

0,93

3,34

  Львов

1,08

1,83

2,82

3,78

4,67

4,83

4,83

4,45

3,00

1,85

1,06

0,83

2,92

  Николаев

1,25

2,10

3,07

4,38

5,65

5,85

6,03

5,34

3,93

2,52

1,36

1,04

3,55

  Одесса

1,25

2,11

3,08

4,38

5,65

5,85

6,04

5,33

3,93

2,52

1,36

1,04

3,55

  Полтава

1,18

1,96

3,05

4,00

5,40

5,44

5,51

4,87

3,42

2,11

1,15

0,91

3,25

  Ровно

1,01

1,81

2,83

3,87

5,08

5,17

4,98

4,58

3,02

1,87

1,04

0,81

3,01

  Сумы

1,13

1,93

3,05

3,98

5,27

5,32

5,38

4,67

3,19

1,98

1,10

0,86

3,16

  Тернополь

1,09

1,86

2,85

3,85

4,84

5,00

4,93

4,51

3,08

1,91

1,09

0,85

2,99

  Харьков

1,19

2,02

3,05

3,92

5,38

5,46

5,56

4,88

3,49

2,10

1,19

0,9

3,26

  Херсон

1,30

2,13

3,08

4,36

5,68

5,76

6,00

5,29

4,00

2,57

1,36

1,04

3,55

  Хмельницкий

1,09

1,86

2,87

3,85

5,08

5,21

5,04

4,58

3,14

1,98

1,10

0,87

3,06

  Черкассы

1,15

1,91

2,94

3,99

5,44

5,46

5,54

4,87

3,40

2,13

1,09

0,91

3,24

  Чернигов

0,99

1,80

2,92

3,96

5,17

5,19

5,12

4,54

3,00

1,86

0,98

0,75

3,03

  Черновцы

1,19

1,93

2,84

3,68

4,54

4,75

4,76

4,40

3,06

2,00

1,20

0,94

2,94

Количество тепла Q вырабатываемое системой определяется по формуле:

Q = q × Fсум × η  где

- средний месячный уровень радиации, кВт×ч/м2/день (с таблицы)

Fсум – суммарная площадь гелиополя, м2

η - оптический КПД коллектора

Для предотвращения перегрева, систему необходимо рассчитывать на летний пик, то есть брать максимальное значение месячного уровня радиации за год. В данном случае у нас это МАЙ и ИЮЛЬ со значением 5,25.

 

5. Найдем необходимую площадь гелиополя:

Fсум = Q / (q × η)

Fсум = 17,4 / (5,25 × 0,77) = 4,3 м2.

 

6. Необходимое количество солнечных коллекторов:

n = Fсум / F1

n= 4,3 / 2,18 = 1,97 » 2 шт.

Таким образом мы подсчитали, что для семьи из 4 человек проживающих в Киеве, основными компонентами гелиосистемы будут бак аккумулятор на 300л и 2 солнечных коллектора SKN 4.0. Таким способом можно просчитать необходимое количество коллекторов для любой системы – будь то подогрев басейна, поддержка отопления или же приготовление горячей воды. Нужно только знать необходимое количество тепла и характеристики коллектора. 


- Рейтинг темы: 5.00 из 5.00 проголосовавших: 122