Альтернативные источники энергии и энергосбережение

Количество тепловой энергии, вырабатываемой солнечным коллектором, зависит от целого ряда факторов. К поддающимся изменению относят угол наклона и ориентацию установки. Критерием ориентации является азимут.

Угол наклона — это угол между горизонталью и батареей. При установке на скатной крыше угол наклона задается скатом кровли.

Поскольку угол инсоляции зависит от времени суток и года, ориентацию плоскости коллектора следует выполнять в соответствии с высотой Солнца в период поступления наибольшего количества солнечной энергии.

На практике идеальными для широты, например, Ленинградской области оказались углы наклона между 30 и 45°.

Азимут описывает отклонение плоскости коллектора от направления на юг; если плоскость коллектора ориентирована на юг, то азимут = 0°. Для широты Ленинградской области приемлемы отклонения от направления на юг до 45° на юго-восток или юго-запад.

Итак, самого высокого коэффициента энергоотдачи (КПД) солнечной установки в Санкт-Петербурге и Ленинградской области можно добиться при ее расположении в южном направлении с наклоном 30–35° к горизонтали. Но даже при значительном отклонении от этих условий (от юго-запада до юго-востока, с наклоном от 25 до 55°) монтаж гелиоустановки целесообразен.

Установка солнечного коллектора и определение его размеров должны быть выполнены таким образом, чтобы незначительным было воздействие дающих тень соседних зданий, деревьев, линий электропередач и т. п.

Солнечное вакуумные коллекторы могут устанавливаться на любом более или менее освещенном пространстве: как горизонтальном — крыши зданий, техплощадки, так и вертикальном — балконы. При этом экспозиция (север-юг) и угол наклона (0—90°) оказывают значение на эффективность работы всей системы.

 Примечание.

Следует учесть, что функционирование системы возможно в любое время года и погоду, однако наибольшая производительность системы приходится на период весна-осень. Поэтому при комплектации системы необходимо учитывать их минимальную производительность, рассчитанную на холодный период года, когда количество солнечной энергии снижается, а потребность в тепловой энергии — возрастает.

Системы могут работать в открытом автономном режиме, осуществляя, например, прямой подогрев воды для пассивного горячего водоснабжения. Но наиболее распространенные и эффективные закрытые, двухконтурные типы установок, функционирующие при магистральном давлении водопровода и имеющие дополнительный источник энергообеспечения.

Первый вариант — так называемые сезонные установки, функционирующие в теплый период года, они популярны для применения в дачных поселках. Второй вариант — всесезонные установки, обеспечивающие круглогодичное обеспечение теплом.

Прикидочный расчет гелиосистем

Для расчета вам необходимо пройти несколько шагов (рис. 2.7).

Рис. 2.7.Таблица примерного расчета гелиосистемы с сайта www.atmosfera.ua

Шаг 1. Определиться с количеством потребителей горячей воды.

Шаг 2. Определить примерное количество воды, потребляемой каждым членом вашей семьи в сутки.

Шаг 3. После этих двух шагов вы получите рекомендованный объем накопительного бака.

Шаг 4. Выберите желаемую степень замещения ваших потребностей в тепле энергией Солнца.

Шаг 5. Выберите южный или северный регион, где планируется размещение системы.

Шаг 6. Выберите планируемую ориентацию устанавливаемых коллекторов.

Шаг 7. Выберите угол наклона устанавливаемых коллекторов.

Шаг 8. После выполнения последнего шага вы получите примерное необходимое количество коллекторов.

После выполнение вышеуказанных шагов вы получили необходимую емкость бака-накопителя и примерное количество коллекторов. Далее вам необходимо решить, будете ли вы использовать солнечную энергию как дополнительный источник тепла в системе отопления.

От вашего решения зависит выбор бака-накопителя с одним или двумя теплообменниками. Для отбора тепла в основную систему отопления вам будет бак с двумя теплообменниками. С помощью одного тепло будет передаваться в бак с водой, с помощью второго (верхнего) вы будете иметь возможность передавать излишки тепла в основную систему отопления.

Далее к получившемуся комплекту вам необходимо добавить рабочую станцию с контроллером, датчиками температуры и другой автоматикой. Таким образом, имея комплект оборудования, состоящий из бака-накопителя, необходимого количества вакуумных солнечных коллекторов и рабочей станции с контроллером, вы сможете рассчитать стоимость вашей системы.