CAMru.org
 СДЕЛАЙ_САМ =
= Природа* + Еда + Строительство + Энергетика
* (окружающая среда, "экология")
авторские права: CC ("копилефт лицензия")
оглавление сайта CAMru.orgоглавление вебсайта
фотографии с комментариями на Envirociety.org
 

 
 
 
 

Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления дома
обзорная статья

Solar collectors for home heating system and water heater
review article

ЧАСТЬ 3


  << назад     вперёд >>  

Содержание статьи:
Практическая мощность солнечного света.
Отопление солнцем, разновидности солнечных нагревателей.
Торговля бытовыми солнечными нагревателями и способы обмана покупателей.
Выгодны ли бытовые солнечные коллекторы.
Правильная установка солнечных коллекторов.
Отопление зимой солнечной энергией.
Таблица выработки солнечного тепла и энергопотребления жилого дома по месяцам.
Расчёты экономической эффективности солнечных коллекторов-нагревателей.
Самодельные солнечные концентраторы-нагреватели могут быть выгодными.

Солнечное отопление и горячее водоснабжение зимой

Нам тепловая энергия нужна зимой - для отопления и горячего водоснабжения, поэтому выберем "зимний вариант настройки" плоских солнечных коллекторов. Определим окупаемость солнечного коллектора сроком его гарантии (фактической, а не "торговой") - т.е. в три года. Дальше - как повезёт, не сломается - будем радоваться бесплатной энергии. По данным НАСА, для угла установки солнечного коллектора 58 градусов среднегодовая выработка энергии с одного квадратного метра составляет 3,83 киловатт-часа в день, это от прямого солнечного излучения. Плюс 1,5 киловатт-часа в сутки от диффузного солнечного света. Коэффициент полезного действия (в основном, теплопотери солнечного коллектора, резервуара горячей воды, труб) можно принять 60% - с запасом.

Плоский солнечный коллектор в 2 квадратных метра за 3 года нам даст полезной энергии 7800 киловатт-часов минус 40%, то есть 4700 KWt*h.

Итого: 4700 киловатт-часов тепловой энергии с площади плоского солнечного коллектора в 2 квадратных метра нам обойдутся в 350 евро; то есть 0,074 евро за киловатт-час. Причем в основном, эта энергия будет получена летом.

Зимой для обеспечения горячей водой семьи из трёх человек (собственный опыт) нужно около 160 киловатт-часов в месяц. Замечу, что температура воды в нашем сельском водопроводе зимой всего 2-4 градуса по Цельсию - земля холодная с конца декабря до середины марта.

Из практики известно, что для отопления 80 квадратных метров в самые холодные месяцы (январь-февраль) наша потребность в среднем - 62 киловатт-часа в сутки, или 1900 киловатт-часов в месяц. Разумеется, что средняя мощность для отопления в 2,6 киловатта не есть пиковая потребная для отопления мощность. Но мы примем эту среднюю величину мощности для отопления за потребную мощность солнечных коллекторов, а остальную тепловую энергию будем получать из биотоплива - то есть сжигая дрова в камине с водяной рубашкой.

Испытание экологически-чистого источника тепла для пиковых нагрузок теплоснабжения: камина с водяной рубашкой и воздушным радиатором печных газов
Испытание экологически-чистого источника тепла
для пиковых нагрузок теплоснабжения:
камина с водяной рубашкой
и воздушным радиатором печных газов

( ФОТОГРАФИЯ: НОЯБРЬ 2007. БОЛГАРИЯ, ВАРНЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ. СЕЛО ОРЕШАК )

Таким образом, для отопления в январе нам необходимо почти 2000 киловатт-часа, для горячего водоснабжения - ещё 160 киловатт-часа. С учётом суммарного коэффициента полезного действия всей системы (60%) - потери тепла в солнечных коллекторах, аккумуляторе тепла, трубах - потребную тепловую мощность солнечной энергии можно оценить в 3600 KWt*h/mo.

Основываясь на метеоданных НАСА, что в январе солнечные коллекторы, установленные под углом 58 градусов, получают среднюю мощность от прямого солнечного света 2,9 kWh/m2/day плюс 0,69 kWh/m2/day, мы получаем необходимую площадь плоских солнечных коллекторов: 33,4 квадратных метра. Так как в январе часто выпадает снег, а в мои планы не входит каждое утро обметать солнечные коллекторы, то примем их потребную площадь чуть больше - 36 квадратных метров.

Таким образом, зимой для отопления 80 квадратных метров дома и горячего водоснабжения трёх человек нам нужно установить 18 плоских солнечных коллекторов, каждый площадью по 2 квадратных метра. Стоимость солнечных коллекторов - 6300 евро при цене 350 евро за штуку.

Таблица 1.
Сколько полезной тепловой энергии мы получим от солнечных коллекторов.

Пояснения к таблице:
Прямое излучение - энергия прямого солнечного света, падающего неподвижную на наклонную плоскость, угол наклона 58 градусов.
Рассеянный свет - энергия рассеянного (отраженного в атмосфере) солнечного света, падающего на горизонтальную поверхность.
Солнечная энергия - сумма колонок Прямое излучение и Рассеянный свет
Солнечная энергия в месяц - энергия солнечного излучения, падающая на плоскость площадью 36 кв.м, установленную под углом 58 градусов.
Выработка тепловой энергии - тепловая энергия от солнечных коллекторов с учётом КПД солнечных коллекторов, аккумулирующей и распределительной системы отопления и горячего водоснабжения индивидуального дома.
Потребная энергия для горячего водоснабжения - см. выше в тексте.
Потребная энергия для отопления - см. выше в тексте.
Месячная потребность в тепловой энергии - сумма колонок Потребная энергия для горячего водоснабжения и Потребная энергия для отопления.
Избыток солнечной энергии - разница между колонками Получаемая энергия и Месячная потребность в тепловой энергии.

В таблице энергия указана в киловатт-часах.
* - даные о солнечной энергии
Atmospheric Science Data Center (Центр научных данных об атмосфере)

месяцы Прямое излучение,
за сутки/кв.м*
Рассеянный свет,
за сутки/кв.м*
Солнечная энергия,
за сутки/кв.м*
Солнечная энергия в месяц,
36 кв.м
Выработка тепловой энергии,
за месяц, 36 кв.м
Потребная энергия для горячего водоснабжения
за месяц
Потребная энергия для отопления
за месяц
Месячная потребность в тепловой энергии Избыток солнечной энергии
за месяц
январь2.90 0.69 3.59 3877 2326 160 2000 2160 166
февраль3.39 1.00 4.39 4741 2845 160 2000 2160 685
март3.76 1.46 5.22 5638 3383 160 1500 1660 1723
апрель4.03 1.95 5.98 6458 3875 160 500 660 3215
май4.45 2.27 6.72 7258 4355 140 0 140 4215
июнь4.46 2.41 6.87 7420 4452 120 0 120 4332
июль4.69 2.25 6.94 7495 4497 120 0 120 4377
август4.78 1.94 6.72 7258 4355 120 0 120 4235
сентябрь4.59 1.53 6.12 6610 3966 120 0 120 3846
октябрь3.64 1.14 4.78 5162 3097 140 100 240 2857
ноябрь2.78 0.78 3.56 3845 2307 140 500 640 1667
декабрь2.41 0.61 3.02 3262 1957 140 1500 1640 317
Годовая выработка тепловой солнечной энергии:
------------
41415
Годовая потребность в тепловой энергии:
------------
9780
за год:
------------
31635

* Для расчётов количества энергии месяц принят продолжительностью в 30 дней.

При полной амортизации втечение срока гарантии 3 года мы получаем себестоимость полезной тепловой солнечной энергии без учёта стоимости системы хранения и распределения тепловой энергии:
Стоимость солнечных коллекторов: 6300 евро.
За срок амортизации в 3 года будет получено полезной тепловой энергии: графа Годовая потребность в тепловой энергии х 3 года = 29 мегаватт-часов.
Таким образом, цена полезной тепловой энергии, полученной от бесплатной солнечной энергии, составляет 0,217 евро за киловатт-час.

Пояснение:
В месяцы, кроме января-февраля остальные месяцы мы будем получать с этой площади солнечных коллекторов в намного больше солнечной энергии, но нам она просто не нужна.

Для сравнения: цена на электричество в селе Орешак по ночному тарифу по состоянию на июнь 2008 года составляет 0,0571 евро за киловатт-час. Таким образом, электрическое отопление от электросети и электрический бойлер выгоднее в 3,8 раза, чем использование бесплатного энергоисточника - солнечной энергии.
См. также статьи о выгоде использования энергии альтернативных источников:
Бесплатная энергия есть экономический абсурд
Проблемы преобразования солнечной энергии в тепло посредством солнечных коллекторов

Выводы:
Для того, чтобы снизить себестоимость тепловой энергии для отопления, вырабатываемой из солнечного света, нужно:
а) снизить удельную (на 1 кв. метр) стоимость устройства (об этом - в следующей части)
б) найти малозатратное применение летнего излишка солнечной энергии.

2008


  << назад     вперёд >>  
 

постоянный интернет-адрес статьи
"Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления дома"
http://camru.org/articles/solar_collectors_review_article.html

ЧАСТЬ 3
"Солнечное отопление и горячее водоснабжение зимой"
http://camru.org/articles/solar_collectors_review_article_winter_heating.html

 

 
 
 
 

 
фотографии с комментариями на Envirociety.org
 
оглавление сайтаоглавление сайта
CAMru.org
 
 


 
 
| о CAMru.org | | единомышленникам | | созидательные (креативные) мнения и идеи | | cвя3b |
 
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 License.
CAMru.org, 2008