Пособие для проектирования - Солнечный коллектор

Подождите немного. Документ загружается.

��

ПОСОБИЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Солнце это бесплатный и бесконечный источник энергии.

Использование солнечной энергии возможно в каждом доме.

С использованием солнечной энергии мы защищаем окружающую среду

1103 Будапешт ,ул. Слави 22-30. *Почт. Адрес:1475 Будапешт а/я.10.

E-mail:gbganzgb-ganz/hu *Internet: www.gb-ganz.hu

Teл.:(36-1)260-2727 *Факс(36-1) 260-0033

СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

1.1. Солнечное излучение как источник энергии

Возможность использования солнечного излучения всегда занимал человечество,

но конкретное

осуществление всегда препятствовалось экономичностью. Из-за роста цен на нефть и паралельно это

му и остальных энергоносителей все больше внимания уделяется возможности использования сол

нечной энергии. Кроме этого при использовании солнечной энергии нет загрязнения окружающей

среды.

Возможности использования солнечной энергии очень обширны,

но действенность использования

очень зависит от географического расположения,

от поры года и погодных условий. Поэтому коли-

чество принимаемой энергии на1м

очень переменчиво. В отношении Венгрии попадание на поверх-

ность земли глобальное

солнечное излучение в солнечную погоду пр. 1000 W/m

. Такой энергетиче-

ский поток очень действенно можно использовать в низкотемпературной среде.

1.2. солнечное излучение

Излучаемая солнцем энергия примерно 407 квадриллион (4,07*10

) W, что в отношении на м

бу-

дет равняться 209,346GW/м

. Но только часть этого достигает нашу Землю.

Достигшее земли излучение с энергетической точки зрения состоит из двух основополагающих со

ставляющих:

а./прямое излучение

b./рассеянное излучение

Значения этих составляющих дает значение глобального излучения.

Среди излучений значение

только прямого излучения можно определить достоверно,

при отсутствии облачности. Его значение

определяется в зависимости геометрического расположения солнца. Рассеянное излучение зависит от

атмосферных условий пр. от содержания пара в воздухе, от загрязненности воздушной среды.

В нашем государстве значение рассеянного излучения довольно высокое более 50 %.

Ожидаемая прибавка от использования солнечной энергии в нашем государстве изображено на 1.

рисунке.

1. рисунок

Солнечное излучение содержит полный набор волновых длин, но в сущности можно разложить на

коротко и длинные волновые формы, которые с практической точки зрения ведут себя очень расхоже.

Коротковолновая часть в зависимости от угла впадания отражается абсорбируется в поверхность и

проникает через поверхность. Длинноволновая часть в виде конвекции проникает в поверхность.

1.3. возможности использования солнечной энергии

- использование в активной или пассивной теплотехнике.

- непосредственная или косвенная выработка электроэнергии.

- Фотосинтез, выработка биомассы.

К первой группе относятся решения обеспечивающие возможности использования солнечной энер-

гии до 100 С. Общеизвестно,

что 40 % необходимой нам энергии в разных секторах потребления ис-

пользуем для выработки температур ниже 100 С. А солнечная энергия в сущности своей низкоэнерге-

тической густоты как раз пригодна для их выработки.

Согласно видам использования:

- При активном использовании с помощью устройства (пр. плоского солнечного коллек-

тора) вырабатываем полезную тепловую энергию.

- При пассивном использовании посредством использования современных существую-

щих элементов, (окон,

стен, крыш, полов, изолирующих материалов) продуманным рас-

положением строения, созданием так называемого энергосберегающего дома у которого

энерго - потребность значительно ниже традиционных строений.

1.4. Активное использование солнечной энергии с помощью плоского коллектора.

Простейший плоский солнечный коллектор состоит из более толстой пластмассовой трубы в ко-

торой находятся делитель и сборник,

что связывается плотно расположенными друг другу паралель-

ными трубками.

Эти очень простые солнечные коллекторы можно использовать при погодных услов-

ностях.

2.рисунок

Плоский солнечный коллектор состоит из металлической пластины заключенной в обрамлении на

которой располагаются трубы,

или протоки образованные в пластинах, одна из поверхностей листа

покрыта хорошо абсорбирующим покрытием.

Сзади лист изолирован, а спереди покрыт одним или

двумя слоями стекла (3. рисунок) Эти можно использовать круглогодично.

3.рисунок

Нами выпускаемые два солнечных коллектора

GAUZER своими внутренними устройствами зна-

чительно отличаются.

Солнечный коллектор

DP-SP по проще, обладает жидкостной и термопоглощающей стальной

пластиной большой площади преимущественно используется для горячего водоснабжения и подо

грева бассейнов. при использовании данного коллектора построение системы управления значительно

упрощается, нет необходимости в насосе и в сложном регулировании.

Другой солнечный коллектор

DT-ST медно-трубчатый солнечный коллектор, полномасштабно мо-

жет использоваться в любой системе с солнечной энергией,

для подогрева бассейна подогрева воды и

дополнения отопительной системы. (4. рисунок)

4.рисунок

Технические характеристики наших коллекторов:

Солнечный коллектор DP-SP 2 М

Солнечный коллектор DT-ST 2 М

Размеры (мм) 2002х964х72 2002х964х72

Масса (кг)

51,2 45,4

Объем воды (л) 4,6 1,2

Рабочее давление (бар) 1,2 4,5

Макс действенность* (%)

80 80

Поглощение тепла (%) 96+2 95+2

Термостойкость (С) 210 215

Теплопоглощающий лист сталь Кр.медь

Прикосновение теплопередаю-

щей жидкости (%)

97 31

Стекло Небьющееся, особенно чистое

термообработанное

Теплопропускаемость стекла %

92 92

*при оптимальных эксплуатационных условиях

Самые современные коллекторы производятся тн. формированием в вакуумных трубах.

При этом в вакуумированных стеклянных трубах находятся абсорбирующие металлические трубки.

Стеклянные трубки смонтированы в плоский коллектор (5. рисунок) У вакуумотрубчатого коллектора

самый лучший показатель годового использования.

5. рисунок

1.5. Расположение плоского солнечного коллектора

Расположение плоского солнечного коллектора правильное, если прямые солнечные лучи макси-

мально перпендикулярны облучаемой поверхности. Расположение плоского коллектора зависит на

какой географической широте используется. В Венгрии лучше когда наклон коллектора 42 градуса,

когда коллектор повернут от южного направления к западу на 13 градусов, (6. рисунок) это самая луч-

шая освещенность коллектора.

Естественно если это не обеспечивается, надо рассчитывать на 5-10% потерь по отношению к иде-

альному расположению.

6. рисунок

Освещенность равна 95 % даже при наклоне от 52 до 46 градусов, или от38 до 21 градуса и ориен

тирование отличается от идеального на плюсминус 21 градус.

Освещенность еще равна 90% если наклон коллектора от59 до 52 градусов, или от 21 до 11 градусов

и ориентирование плюсминус 42градуса (6. рисунок)

1.6. Действенность плоского солнечного коллектора.

На действенность солнечного коллектора влияют три четко разграничиваемых фактора (7. рису

нок).

42° ideális

�

42°

21°

4°

42°

21°

13°

4°

Угол наклона коллектора

Ориентирование коллектора

Север

Восток

Юг

установка на солнце

в оптимальном направлении 90 %

установка на солнце

в оптимальном направлении 95 %

установка на солнце

в оптимальном

направлении 100 %

установка на солнце

в оптимальном направлении 90%

установка на солнце

в оптимальном направлении 95%

установка на солнце

в оптимальном направлении 100%

установка на солнце

оптимальном

направлении 100%

установка на солнце

оптимальном

направлении 95%

установка на солнце

оптимальном

направлении 90%

11°- 21° és 52°- 59°

21°- 38° és 46°- 52°

38°- 46°

7. рисунок

а./ Оптические потери от стекла покрывающего коллектор, которые можно принимать за постоян

ные, не зависящие от температуры коллектора и температурной среды вокруг коллектора.

b./ Величина конвекционных тепло -потерь коллектора нагретого под воздействием солнечных

лучей абсорбированных на поверхности коллектора, значительно зависит от разности температур

коллектора и окружающей среды. Это есть линейная тепло -потеря.

с./ Поверхность коллектора и его конструкция всегда теплей ,чем его окружение , таким образом

около коллектора возникает излученная тепло – потеря , величина которой тоже зависит от величины

разности температур коллектора и окружающей среды. Это есть второстепенная тепло - потеря .

Действенность коллектора выражается отношением количества полезного тепла выработанного

коллектором к частному входящего солнечного излучения.

где: Q

: полезное тепло W/m

Ig : глобальное солнечное излучение W/m

Действенность коллекторов не является постоянной величиной, а постоянно меняющейся. Макси-

мально зависит от глобального солнечного излучения, а так же температура коллектора и окружаю

щей среды.

Действенность коллекторов определяется следующим образом.

где: : оптическое действие стекла

: коэффициент первостепенных тепло – потерь

: коэффициент второстепенных тепло -потерь

η = η

- α

* dT/I

- α

* dT

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

10080604020

Разность температур коллектора и окружающей среды

Оптические потери

Линеарные тепловые потери

Вторстепенные тепловые потери

действенность

dT: разность температур (t

- t

lev

)

: средняя температура коллектора

lev

: температура воздуха

Действенность определенного плоского коллектора в зависимости от разных солнечных излучений

изображено на 8. рисунке.

8. рисунок

Кривые действенности разных типов коллекторов изображены на 9. рисунке

9. рисунок

На рисунке соотносим действенность „x” ΔT разность температур (К) к данному частному I

глобаль

ному солнечному излучению (~800 W/m

), в измерении [ ]

W/m

1.61.41.21.00.80.60.40.2

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

X =

800 W/m

коллектор плоский с

ваакуумн. т руб.

вакуумный плоский

коллектор

не селективный

плоский коллектор

плоский коллектор без

стекла

температура коллектора –темп. Окр. Среды

интенсивность солн. Излучения

Плоский коллектор

без стекла

действенность

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

10080604020

1000 W/m

750 W/m

500 W/m

250 W/m

Температурная разность коллектора и окр. среды

действенность

2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕ-

МАХ НИЖЕ 70 С

Значительную часть используемой в зданиях энергии можно обеспечить с помощью воды с темпе-

ратурой до 70 С.

При использовании низко –температурного отопления (полов и стен) при обеспечения энерго- по-

требности жиля солнечная энергия кроме нагрева теплой воды, может использоваться и в отопитель-

ных системах.

При использовании современных герметизирующих средств в строительстве температура отопле-

ния уже может понижаться.

2.1. Специальные вопросы использования солнечной энергии.

Для использования солнечной энергии для нагрева бассейнов в летнее время или производства те-

плой воды, специальных технических средств не требуется.

Система устраивается таким образом, что бы на зиму с коллектора и системы можно было слить

воду.

В случае круглогодичного использования солнечной энергии из-за опасности размораживания и ис-

пользования антифризов не обходимо использовать специальные технические решения.

2.2. Элементы систем для использования солнечной энергии.

2.2.1. Расположение плоских коллекторов.

Плоские солнечные коллекторы можно располагать на крыше, на конструкции крыш и созданные

для этой цели устройства (пр. для затенения парковок и т.п.) Для установки коллектора всегда необхо-

дим соответствующий для установки кронштейн.

10. рисунок 11. рисунок

Кронштейн для установки на черепичной крыше.

Устройство для монтажа на плоской Крыше.