Технічні характеристики сонячних колекторів

Основні параметри	Один. вимір.	КС-3-1 «Укрмонтаж спецбуд»	КСБ-4.00 з-д Ефкон»	«Спецгеліо- монтаж» Симферополь
Довжина	мм	1560	1600	1600
Ширина	мм	1000	1000	1000
Висота	мм	90	80	100
Маса	кг	59	36	37
Сонцепоглинаюча поверхня	м2	1,45	1,6	1,6
Матеріал поглинаючого елемента		сталь	латунь- алюміній	алюміній
Робочий тиск	МПа	0,6	0,6	0,6
Приведений коефіцієнт тепловтрат	Вт м2К	5,8	5,3	5,6
Приведений оптичний ККД		0,73	0,75	0,74

9

3. РОЗРАХУНКИ СИСТЕМ СОНЯЧНОГО ГАРЯЧОГО

Водопостчання

3.1. Розрахунок установки гарячого водопостачання виконується за годинними сумами прямої та розсіяної сонячної радіації та температурою зовнішнього повітря. Інформація на цю тему наведена в [1].

При відсутності даних по населеному пункту, де проектується УСГВ, можно використати наближені значення годинних сум прямої та розсіяної сонячної радіації за допомою карти зонування України (рис. 8) та додатку 1.

- I зона; - II зона; - III зона.

Рис. 8. Карта зонування України

Температуру зовнішнього повітря для і-тої години j-того місяця можна визначити за формулою:

t_ij = t_j + 0,5 k_i A_j, (1)

де t_j – середньодобова температура повітря j-того місяця [4];

A_j – середньодобова амплітуда коливань температури у j-тому місяці [4];

k_i – коефіцієнт перерахунку для і-тої години (табл. 3).

10

Таблиця 3

	Години, і
	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Кі	0	0,26	0,5	0,71	0,87	0,97	1	1	0,97	0,87

2. Інтенсивність сонячної радіації, що надходить на колектор якого завгодно просторого положення та кожної години світлової доби, слід визначати за формулою, Вт/м²:

q_i = P_sI_s + P_DI_D , (2)

де I_s – інтенсивність прямої сонячної радіації, яка надходить на горизонтальну поверхню, Вт/м²; I_D - інтенсивність прямої сонячної радіації, яка надходить на горизонтальну поверхню, Вт/м²; P_s,P_D –коефіцієнти, які характерізують положення сонячного колектора відносно прямої та розсіяної радіації.

Коефіцієнт положення сонячного колектора P_s для прямої сонячної радіації визначається по [2], або таблиці 4.

Таблиця 4

Коефіцієнти положення сонячного колектора P_s для прямої сонячної радіації

Кут	Місяці
нахилу колек тора до горизон-ту, град	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Широта місцевості 45
30	2,14	1,71	1,42	1,19	1,07	1,02	1,04	1,13	1,30	1,56	1,96	2,31
45	2,86	1,99	1,49	1,17	1,00	0,92	0,95	1,08	1,33	1,74	2,47	3,27
60	3,13	2,07	1,45	1,09	0,89	0,8	0,84	0,99	1,26	1,76	2,66	3,64
90	3,04	1,81	0,99	0,71	0	0	0	0	0,89	1,37	2,5	3,63
Широта місцевості 50
35	2,77	2,01	1,57	1,27	1,11	1,05	1,08	1,19	1,42	1,79	2,44	3,12
50	4,06	2,38	1,65	1,24	1,04	0,95	0,98	1,33	1,44	2,00	3,22	5,27
65	4,46	2,47	1,61	1,16	0,93	0,82	0,87	1,04	1,37	2,02	3,47	5,9
90	4,46	2,26	1,3	0,84	0	0	0	0,72	1,06	1,77	3,36	6,04

Коефіцієнт положення колектора для розсіяної радіації визначається за формулою:

P_D = cos² b/2, (3)

де b – кут нахилу сонячного колектора до горизонту.

11

3.3. Приведену інтенсивність поглиненої сонячної радіації q_,і, Вт/м², слід визначати за формулою:

q_,і = 0,95 ( P_s_s I_s + P_s_D I_D), (4)

де _s , _D - приведені оптичні характеристики сонячного колектора для прямої та розсіяної сонячної радіації. В розрахунках можна приймати: для колекторів з одинарним заскленням _s =0,74, _D=0,64.

3.4. Всі УСГВ з дублюючими джерелами енергії розраховуються по місяцю з найбільшою сумою сонячної радіації за період роботи, а установки без дублюючого джерела – з найменшою.

3.5. Площа сонцепоглинаючої поверхні сонячних колекторів УСГВ без дублера А, м² визначається за рівнянням:

А = G /g_i , (5)

де G – витрата гарячої води в системі гарячого водопостачання за добу, кг, приймається по [3]; g_i - продуктивність сонячної установки за годину, віднесена до 1 м² поверхні колектора, кг/м². Якщо місячна витрата гарячої води нерівномірна, в установках без дублера розрахунок площі сонячних колекторів слід виконувати з урахуванням величини добової витрати гарячої води кожного місяця і приймати найбільшу.

3.6. Продуктивність сонячної установки за годину визначається за рівнянням:

(6)

де U – приведений коефіцієнт теплових втрат сонячного колектора, Вт/(м²К); t₁,t₂ – температури теплоносія на вході та на виході з сонячного колектора,^оС, t_махі - рівноважна температура кожної години, визначається з рівняння:

t_махі= q_,і / U+ t_е,і , (7)

де q_,і - приведена інтенсивність поглиненої сонячної радіації, Вт/м²,

t_е,і – температура зовнішнього повітря, ^оС.

Значення температури води на вході та на виході з сонячного колектора визначаються з рівнянь:

t₁ = t_w,1 + 5, ^оС; (8)

12

t₂ = t_w,2 + 5, ^оС, (9)

де t_w1 - температура холодної води, ^оС; t_w2 - температура гарячої води, ^оС.

В одноконтурних системах t₁ = t_w,1; t₂ = t_w,2.

3.7. Площу сонцепоглинаючої поверхні колекторів з природною циркуляцією теплоносія слід визначати за формулою (4), а годинну продуктивність установки g_i, кг/м², за формулою:

А = , (10)

де V - питомий об’єм бака-акумулятора в розрахунку на 1 м² колектора, м³/м²;

 - щільність води при t_i; кг/ м³.

Прийняте значення V перевіряється шляхом розрахунків температури t_1,і, яка може бути досягнута в акумуляторі, за формулою

t_1,і = t_1,і-1+10^-2g_i/V, (11)

де

(12)

Якщо температура t_і менш заданої, то значення V зменшується і навпаки. Для першого крока наближення можно прийняти 0,035 для І зони; 0,045 - для ІІ -і та 0,050 м³/м² - для III зони.

3.8. Площу сонцепоглинаючої поверхні установок з дублером А^/, м² слід визначати за формулою:

(13)

де q_і - інтенсивність сонячної радіації в площині колектора, Вт/м², визначається згідно [2] в інтервалі від 8 до 17 годин для сонячних колекторів південної орієнтації;  – ККД УСГВ.

Коефіцієнт корисної дії установки визначається за формулою:

(14)

13

де  – приведена оптична характеристика колектора. Можна приймати: для колекторів з одинарним заскленням – 0,73 та 0,63 для колекторів з подвійним заскленням; t_j – середня денна температура повітря, ^оС.

3.9. Річний (сезонний) ККД для різних типів систем УСГВ визначають за формулами по розрахунковим рівнянням для визначення ккд в наданих межах їхнього застосування

Пара-	Основний	Інтервал	Розрахункові рівняння
метр	рівень	варіювання
УСГВ із секційним баком-акумулятором і дублером (1 ГДж/доб)
А	100 м2	50- 150 м2	 = 0.501 - 0.00334*A + 0.0212*V + 7.6*10-6 *A2 - 9.6*10-4 *V2 + 1.6*10-5 *A*V
	7,5 м3	2,5-12,5м3
УСГВ із постійною витратою і нагріванням води до двох температур (1 ГДж/доб)
А	100 м2	50- 150 м2	 = 0.5505 -0.00366 *A + 0.0232 *V + 8.4*10-6 *A2 -0.00104 *V2 + 1.6*10-5 *A*V
	7,5 м3	2,5-12,5м3
УСГВ із відбором води постійної температури без дублера (1 ГДж/доб)
	100 м2	50- 150 м2	 = -0.0136875 + 0.0021*A + 0.0395*Fпто - 6.8*10-6 *A 2 - 0.035*F + 4.8*10-4 *A*Fпто
пто	1,35 м2	0,2-2,5м2

3.10. Сумарна кількість теплоти Q, ГДж, яка напрацьована установкою, визначається за формулою:

(15)

де Z – число місяців роботи установки; j – число днів місяця.

14