Розрахунок сонячного колектора для опалення будинку

1. Розрахунок реальної потужності сонячного колектора
2. Підрахунок ефективності геліоколектора у напрямку
3. Розрахунок продуктивності геліоколектора по куту установки
4. Особливості плоских панелей
5. Продуктивність вакуумного колектора
6. Термодинамічні сонячні панелі
7. Скільки потрібно сонячних колекторів для опалення будинку?
8. Підключимо гаряче водопостачання?
9. Поради з опалення будинку геліоколекторами

Використання геліоколекторів для системи теплопостачання - спосіб істотно заощадити на опаленні будинку. Сонячне випромінювання безкоштовно і доступно всім, а вартість геліосистем постійно знижується. правильний розрахунок сонячного колектора для опалення будинку дозволить уникнути зайвих витрат на обладнання і організувати ефективну систему обігріву будівлі.

Більшість виробників, постачальників і установників роблять лише приблизний розрахунок сонячних колекторів, але ми опишемо все детально. У статті ми крок за кроком розповімо, як виконати розрахунок геліосистем для опалення, щоб повністю забезпечити будинок теплом взимку. Нехай вас не лякає кількість формул - для підрахунку потрібно звичайний калькулятор. Ваші питання і думка ви можете залишити в коментарях.

Розрахунок реальної потужності сонячного колектора

Виробники вказують максимальну потужність геліоколектора при повному освітленні при направленні на південь і орієнтації перпендикулярно сонця в полудень. Але не завжди можна так направити панелі, особливо якщо їх встановлювати даху будинку.

Нижче наводимо формули, які універсальні і можуть використовуватися як для підрахунку кількості колекторів, так для підрахунку загальної площі в квадратних метрах.

Підрахунок ефективності геліоколектора у напрямку

Розрахувати базову теплову продуктивність сонячного плоского або вакуумного колектора можна за такою формулою:

Pv = sin A x Pmax x S

значення:

• Pv - потужність сонячного колектора;
• A - кут відхилення площині геліоколектора від напрямку на південь;
• Pmax - середній рівень інсоляції в вашому регіоні в холодну пору року.

Навіть якщо сонце не приховано хмарами, в перебігу дня рівень інсоляції змінюється, від чого залежить продуктивність колектора. Усереднені дані видно на цьому графіку:

Дані на ілюстрації за денним рівнем інсоляції усереднені, але дозволяють зрозуміти різницю між кількістю теплової енергії, яку можна отримати в різні пори року.

Максимальний рівень інсоляції взимку в середньому в 3-4 рази менше, ніж влітку. Кількість сонячної енергії, яку може отримати геліоколектор за добу взимку в 5-7 разів нижче (в залежності від широти) ніж влітку.

Розрахунок продуктивності геліоколектора по куту установки

Оптимальний кут установки сонячного колектора для опалення будинку взимку - так, щоб він був перпендикулярний сонячним променям о 10 годині ранку. Так він може зібрати максимум теплової енергії протягом світлового дня.

Іноді не виходить цього зробити (при установці на даху, монтажі на стандартних опорах). Через відхилення від оптимального кута енергоефективність колектора може змінитися. Розрахувати її можна за такою формулою:

Pm = sin (180 - A - B) x Pv

значення:

• Pm - продуктивність геліоколектора;
• A - кут між колектором і площиною землі;
• B - висота сонця над горизонтом о 10 годині ранку;
• Pv - знайдена раніше потужність.

Якщо у вас є можливість орієнтувати сонячний колектор так, щоб він був перпендикулярний сонця, тоді:

Pm = Pv

На фотографії позначений кут нахилу сонячного колектора, який потрібно використовувати при обчисленнях.

Особливості плоских панелей

Плоский геліоколектор має невеликі тепловтрати через задню стінку, які складають в середньому 5 Вт на квадратний метр. Тому від отриманого раніше значення реальної потужності P треба відняти 5 Вт на кожний квадратний метр площі.

Рівень поглинання сонячного випромінювання плоского геліоколектора нижче 100%. Це потрібно врахувати при підрахунку його теплової потужності. Якщо панель поглинає тільки 95%, то її реальна потужність:

P = Pm x 0.95 х S

значення:

• Pm - потужність колектора з формули вище;
• P - реальна продуктивність колектора;
• S - площа колектора.

Продуктивність вакуумного колектора

Виробники вакуумних колекторів можуть вказувати потужність колектора без урахування відстані між трубками. Щоб визначити, яка реальна площа поверхні трубок і продуктивність вакуумного колектора, скористаємося формулою:

P = Pm x D / L

позначення:

• P - реальна продуктивність сонячного колектора;
• Pm - потужність колектора, розрахована раніше;
• D - діаметр вакуумних трубок ;
• L - відстань між трубками.

Термодинамічні сонячні панелі

З таким типом колекторів все набагато складніше. Зараз вони не дуже поширені, виробники експериментують з матеріалами і селективним покриттям. Різні моделі відрізняються рівнем поглинання і тепловтратами.

В цілому, термодинамічні сонячні панелі мають право на життя. Але ми б не рекомендували облаштовувати опалення з їх допомогою. На ринку мало ефективних моделей, а ті, які є, продають за завищеними цінами.

Скільки потрібно сонячних колекторів для опалення будинку?

Незалежно від того, яка система опалення встановлена ​​в будинку, тепловтрати у нього будуть однаковими. Для точного прорахунку краще звернутися до фахівців, але для отримання зразкових даних можна використовувати онлайн-сервіси http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_teplopoter_online .

Розділивши отримані дані на значення P, обчислене по останній формулі, ви дізнаєтеся, скільки геліоколекторів або квадратних метрів колекторів вам необхідно щоб забезпечити опалення будинку взимку.

Окремо варто нагадати, що в холодну пору року є нюанси з експлуатацією геліоколекторів. Дізнатися про це більше можна в статті « Як працює сонячний колектор взимку - ефективність, проблеми та їх вирішення ».

Основна проблема змой - чистити колектори від холоду.

Підключимо гаряче водопостачання?

На додаток до опалення, до колекторної сонячної системи можна підключити гаряче водопостачання. Для цього підрахуємо, скільки теплової енергії вам необхідно витрачати щодня. Формула проста:

Pw = 1,163 x V x (T - t) / 24

позначення:

• Pw - кількість тепла, необхідне для підігріву води;
• V - середній обсяг гарячої води, що витрачається за добу;
• T - температура, до якої потрібно підігріти воду;
• t - температура, з якою вода надходить в систему.

Щоб розрахувати необхідну кількість додаткових колекторів для ГВП - розділіть це значення на продуктивність сонячного колектора P, отримане за останньою формулою.

Поради з опалення будинку геліоколекторами

• Плоскі сонячні колектори ефективніше в теплу пору року, а вакуумні трубки - взимку. Залежно від моделі та виробника різниця може досягати 50%. Детальніше про це ви можете прочитати в статті « Сонячний колектор - плоский або вакуумний? ».
• На випадок непередбаченої ситуації варто мати альтернативні джерела теплової енергії - конвектори, газовий або твердопаливний котел, тепловий насос.
• Зазвичай колектори поставляються разом з окремими баками-накопичувачами. Вигідніше буде придбати окремо плоскі або вакуумні панелі і один або два великі резервуари з хорошою теплоізоляцією. Чим менше об'єм бака, тим швидше він остигає.
• Для організації ефективного опалення варто мати великий бак накопичувач, в якому в світлий час доби колектори будуть нагрівати воду, а вночі вона буде витрачатися на обігрів будівлі.
• Наявність якісного контролера в системі опалення дозволить підтримувати задану температуру, регулювати циркуляцію, встановлювати температурні режими, задавати таймер включення.
• Для автономного опалення будинку сонячними колекторами необхідно купити велику кількість обладнання, оплатити його монтаж і підключення. Якщо вам це не по кишені - можна використовувати геліоколектори як допоміжну систему опалення.
• Доброю економії можна досягти якщо використовувати сонячні колектори в парі з тепловим насосом. Вони будуть нагрівати воду, а тепловий насос - підігрівати її до необхідної температури.
• Якщо будівля погано утеплено, то використовувати сонячні колектори ефективніше з водяним теплою підлогою. Він віддає максимум тепла в приміщення, а не стін, як радіатори опалення.

Як бачимо, розрахунок сонячних колекторів для опалення будинку досить простий. Звичайно, фахівець повинен буде порахувати безліч інших нюансів, але вони не зможуть суттєво вплинути на кінцевий результат. У деяких випадках обігрів будівлі колекторами недоцільний, але в якості додаткового джерела безкоштовного тепла, геліоколектори незамінні.

Не забудьте поділитися публікацією в соцмережах!