5. Расчёт и подбор требуемого количества солнечных коллекторов

Подбор коллектора солнечной энергии

Основным конструктивным элементом солнечной установки является коллектор, в котором происходит улавливание солнечной энергии, ее преобразование в теплоту и нагрев воды, воздуха или какого-либо другого теплоносителя. Систему горячего водоснабжения с использованием солнечных коллекторов проектирую для одноквартирного двухкомнатного рубленного жилого дома (cм. приложение). Жилая площадь 27,7 , полезная площадь 36,2 . Солнечный коллекторы монтирую на двускатную крышу.

Для отопления и горячего водоснабжения наиболее пригодны плоские КСЭ, позволяющие нагревать теплоноситель до 55-80 [10, с.180]. Эта температура совпадает с требуемой температурой горячей воды. Для того чтобы изготовить плоский КСЭ, необходима, прежде всего, лучепоглощающая поверхность, имеющая надёжный контакт с рядом труб и каналов для движения нагреваемого теплоносителя. Совокупность плоской лучепоглощающей поверхности и труб (каналов) для теплоносителя образует единый конструктивный элемент. Для лучшего поглощения солнечной энергии верхняя поверхность КСЭ должны быть окрашена в черный цвет или должна иметь специальное поглощающее покрытие. Снижение тепловых потерь от КСЭ в окружающее пространство достигается путём применения тепловой изоляции, закрывающей нижнюю поверхность КСЭ, а также светопрозрачной изоляции, размещаемой над лучевоспринимающей поверхностью на определённом расстоянии от него. Все названные элементы помещаются в корпус, и производится уплотнение прозрачной изоляции – остекление. Таким образом, получается плоский коллектор для нагрева жидкости. К числу принципиальных преимуществ плоского КСЭ по сравнению с коллекторами других типов относится его способность улавливать как прямую (лучистую), так и рассеянную солнечную энергию и как следствие этого – возможность его стационарной установки без необходимости слежения за Солнцем [13, с.18].

Принимаю жидкостный плоский КСЭ Сокол-А производства НПО “Машиностроения”, спецпрофиль которого выполнен из коррозионностойкого алюминиевого сплава c селективным поглощающим покрытием. Его общий вид представлен на рис.2, а основные технические характеристики сведены в таблицу 2.

Габаритная площадь одного КСЭ равна:

(9)

где a и b – длина и ширина (габаритные размеры) КСЭ, м

a = 2,007м; b = 1,007м;

= 2,007 1,007 = 2,021

Эффективный отопительный КПД КСЭ	0,9
Максимальная температура нагрева теплоносителя,	90
Эффективный коэффициент потерь КСЭ , Вт/ К	4,1
Ориентировочная удельная стоимость , руб/	250-500

Эффективный оптический КПД КСЭ равен:

0,93 (10)

Эффективный коэффициент теплопотерь КСЭ равен:

= , Вт/ К (11)

0,93 – коэффициент, на который необходимо помножить эффективный оптический КПД КСЭ с южной ориентацией при двухслойном остеклении;

0,93 0,9 = 0,8

= 4,1 = 4,1 Вт/ К

Рис.2 КСЭ “Сокол - А” НПО “Машиностроения”

панель поглощения, 2 - стекло, 3 – корпус, 4 – теплоизоляция, 5 – штуцер.

Расчёт требуемого количества солнечных коллекторов (площади поверхности КСЭ) ведётся для сезонных систем солнечного ГВС для наименее выгодных условий, т.е. для большего

= (12)

- суммарный поток солнечной радиации, поступающей на поверхность КСЭ за 1 с, Вт/ ;

- эффективный оптический КПД КСЭ;

- количество дней в данном месяце;

86400 – количество секунд в сутках;

- эффективный коэффициент теплопотерь КСЭ, Вт/(м )

Наименее выгодные условия – май, здесь:

, , = 1909383 кДж

= = 6,84

Согласно [6] при отсутствии в технических характеристиках КСЭ величины солнце поглощающей поверхности её следует принимать равной 0,9 – 0,95 габаритной площади коллектора.

Площадь одного КСЭ равна: =0,95 , (13)

- габаритная площадь КСЭ: =0,95 = 1,919

К ичество коллекторов равно:

n =

n = = 3,56 (14)

Принимаем 4 коллектора солнечной энергии