Cколько тепла вырабатывает солнечная установка


коллекторВопрос, сколько тепла вырабатывает солнечная установка, интересует многих. Попробуем разобраться.

Количество теплоты, получаемое солнечной установкой в солнечный день, определяется следующими двумя факторами:

1.         имеющейся инсоляцией, которую определяет местоположение объекта (географическая широта и долгота), установка коллектора и время года

2.         от КПД солнечного коллектора.Существуют расчеты инсоляции на наклонную поверхность. А вот как рассчитать КПД коллектора при определенной рабочей температуре, приведено ниже.

Термические и оптические потери при работе солнечного коллектора.

Оптические потери составляют обычно от 14% до 21%, а термические зависят от температуры и могут заметно превысить оптические.

Потеря тепла солнечного коллектора.

потеря теплаВ идеале, солнечный коллектор должен получать (абсорбировать) все излучаемое количество теплоты и передавать ее жидкости, которая течет по солнечному коллектору. По причине обязательного использования стеклянных частей и высокой температуры коллектора в сравнении с окружающей средой, потери тепла неизбежны. Вот их примерный список:

1. отражение солнечного излучения верхней частью стеклянного покрытия коллектора (1,5-4%).

2. поглощение стеклянным покрытием (1%).

3. отражение солнечного излучения нижней частью стеклянного покрытия (1,5-4%).

4. отражение абсорбером (5%).

5. эмиссия теплового излучения из абсорбера (5-12%). Эти потери определяются как оптические и зависят от угла падения солнечных лучей. Приведенные проценты рассчитаны для вертикального положения коллектора. При наклонном расположении следует ожидать еще более высокие потери. В зависимости от коллектора оптические потери составляют 14-21%.

Наряду с ними существуют и термические потери:

1. диффузное излучение тепла

солнечная установка2. конвекция (нагрев внешнего воздуха), которая проявляется тогда, когда коллектор теплее окружающей среды. А так как во время эксплуатации коллектор обычно заметно теплее окружающей среды,  поэтому термические потери, как правило, превышают оптические.

Описанные оптические потери тепла действуют для КПД η0, который указан в технических характеристиках солнечного коллектора.

Термические потери можно рассчитать при помощи коэффициента потери тепла к1 и к2, если разница температур dT между солнечным коллектором и окружающей средой известна. Единица измерения к1: W/(qm*K) ватт разделить на квадратный метр, умноженный на Кельвин, к2: W/(qm*K^2) ватт разделить на квадратный метр, умноженный на Кельвин в квадрате. Это кажется очень запутанным, поэтому в Интернете очень часто встречаются ошибки в расчетах. А идея на самом деле проста: надо умножить к1 на разницу температур в Кельвинах, тогда получается излучаемое коллектором количество теплоты в Ваттах. К сожалению, соотношение потери тепла к разнице температур не линеарно. И расчеты при большой разнице температур не дают верный результат.

принцып работы солнечной установкиЧтобы избежать ошибки используют к2, который меньше к1, но умножается на квадрат разницы температур k2*dT*dT.Оба коэффициента показывают тепловые потери в ваттах на метр квадратный. qm = k1 * dT + k2 * dT * dT.

Чтобы рассчитать необходимое количество тепла, сначала надо умножить мощность солнечного излучения (В Ваттах на метр квадратный) с оптическим КПД η0, и вычесть из результата термические потери

Необходимое тепло (W/qm) = излучение (W/qm) * η0 - k1*dT - k2*dT*dT

ПРИМЕР

Излучение солнечного коллектора составляет 800W/qm, температура солнечного коллектора 90°C и КПД η0=80%, коэффициенты составляют k1=4W/m/K и k2=0.01W/m/K2, температура окружающей среды  25°C, тогда разница температур составляет dT=90-25=65.

Необходимое тепло = 800 * 0.8 - 4*65 - 0.01*65*65 = 338 W/qm

Чтобы рассчитать количество энергии, которое можно получить в солнечный день при помощи солнечного коллектора, необходимо знать точные показатели температуры коллектора и различие мощности излучения в течение дня.

 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

солнце

Эксплуатация солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Практические испытания солнечных батарей...

Самодельная солнечная батарея

Самодельные солнечные батареи | Среда, 1 Февраля 2012

Начинаю свой проект по...

Солнечные батареи и аккумуляторы

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

На первых спутниках Земли...

Солнечную батарею сделать своими руками

Самодельные солнечные батареи | Понедельник, 6 Февраля 2012

Солнечные батареи своими руками...

Инвертор

Самодельные солнечные батареи | Вторник, 4 Января 2011

   Инвертор превращает постоянный ток...

Угол наклона солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Суббота, 12 Февраля 2011

Солнце двигается по небу...

ветер

Ветроустановка своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Евгений ВасильевичЯ сделал...

5-метровый самодельный ветрогенератор (Часть 4)

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 20 Марта 2012

Предыдущая часть здесьСхема проводки простая...

Самодельный ветрогенератор

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 4 Января 2011

Хочу предложить читателям интересное на...

Ветрогенератор своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Ветрогенератор роторного типа. Мощностью до...

Ветроустановка 3.1м

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Данная установка планировалась как...

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Бурлака Виктор Афанасьевич.Самодельный ветряк. Я...