Солнечные коллекторы СОЛКОЛ
Описание солнечных коллекторов СОЛКОЛ
Солнечный коллектор СОЛКОЛ представляет собой теплоизолированный с тыльной стороны и боков каркас, внутри которого помещена теплопоглощающая панель, имеющая для лучшего поглощения солнечного излучения темный цвет.
Панель покрыта сверху светопрозрачным ограждением – прозрачным оптическим селективным покрытием из слоя специального К или I Стекла, хорошо поглощающим относительно коротковолновое солнечное излучение и мало излучающее в инфракрасной области.
Внутри теплопоглощающей панели, которая является теплообменником, интегрирована тонкостенная гофрированная труба из нержавеющей стали, по которой прокачивается нагреваемый солнцем теплоноситель.
СК состоит из:
1. Защитная поверхность – I или К Стекло;
2. Теплопоглощающая панель – теплоаккумулятор с эффективной термоизоляцией;
3. Гофрированная тонкостенная труба из нержавеющей стали с фитингами;
4. корпус с несущими элементами.
Солнечные коллекторы типа СОЛКОЛ (СК) имеют ряд модификаций, различающихся комплектацией конструктива каркаса, номинальной мощности и габаритных размеров.
Производительность солнечного коллектора «Солкол»
В солнечный день в Волгограде на каждый квадратный метр поверхности, установленный перпендикулярно солнечным лучам, падает от 900 до 1200 Ватт солнечной тепловой энергии (в зависимости от состояния атмосферы). Возьмем среднюю цифру в 1100 Вт/м2.
Солнечный коллектор разработанный ООО ПИР «Солкол – 2″ имеет площадь в 2 кв.м. Сторона стеклянного защитного листа, обращенная к солнцу, покрыта специальным светопоглащющим слоем и имеет практически 95%-е поглощение тепла. Обратная (теневая сторона) имеет утепление 1.5 см теплоизолятора с металлизированным алюмофольгированным покрытием.
Подсчитаем потери тепла, происходящие на теневой стороне. Коэффициент теплопередачи фольги равен 0,015 Вт/м*град. С учетом толщины и перепада температуры например в 50 градусов, получим потери равные 0,015/0,05 * 50 = 15 Вт. Примерно столько же в совокупности будут излучать: торцы солнечного коллектора, трубы и пр. Из-за специального селективного К покрытия стекла и правильно подобранного расстояния между стеклом и абсорбером обратное излучение тепла и конвекция воздуха над ним в период отсутствия солнечного освещения будут минимальны. Итого примем теплопотери двухметрового солнечного коллектора равными 30 Вт.
Атмосфера не всегда бывает прозрачной, а коллектор не всегда идеально чистым. Поэтому для расчета будем учитывать поток энергии равным 1000 Вт/м2, вычитаем теплопотери и получаем прогнозируемую величину тепловой производительности 970 Вт/м2 в час.
Теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг*град. Соотношение между тепловыми Ваттами и Джоулями таково: 1 Ватт*час = 3600 Дж. Т.е. на нагревание 1 кг воды (1 литра) на один градус в течении часа требуется примерно 1,16 Вт.
Исходя из этих величин, мы можем вывести условную величину тепловой производительности для нашего солнечного коллектора «Солкол», площадью в 2 кв.м. 1940 / 1,16 = 1672.24 кг*град. Для удобства будем ее считать = 1600 кг*град/час. Формально, это соотношение показывает, сколько килограммов воды на сколько градусов можно нагреть за 1 час в солнечном коллекторе площадью в 2 м2.
Конечно, тут не учтены все теплопотери коллектора. Ведь по мере его разогревания, он начинает излучать конвекционное тепло и со своей лицевой поверхности. Цифру 1600 можно считать действительной только для температур нагрева воды в пределах 10-70 градусов в расчетный период эксплуатации апрель-октябрь.
Итак, давайте посмотрим, что значат эти 1600 /кг*град . Это значит, что солнечный водонагреватель «Солкол» нагреет за 1 час :
250 литров на 6.4 градусов, 2 коллектора – на 13 градусов;
200 литров на 8 градусов, 2 коллектора – на 16 градусов;
100 литров на 12 градусов; 2 коллектора – на 24 градусов
50 литров на 24 градусов. 2 коллектора – на 48 градусов
Как подсчитать количество коллекторов Солкол 2 для нагрева 6 кубов воды до 55 градусов?
Начальная температура подаваемой на вход воды 15 градусов.
Расчетная температура подогретой воды 55 градусов.
Расчетный догрев воды до 40 градусов.
Расчетный период максимальной солнечной активности 8 часов.
Для нагрева суточной нормы горячего водопотребления с температурой 55 градусов Цельсия в количестве 6 м3 необходимо 20 коллекторов «Солкол».
На практике, учитывая, что в период времени максимальной солнечной активности июнь-сентябрь нагрев воды в коллекторе достигает значений до 90 oc, поэтому расчетное значение потребности коллекторов может быть снижено до 14 – 16 единиц.
Средняя расчетная продолжительность светового дня в период апреля – октября составляет 8 часов в сутки. Летом это величина больше, весной и осенью , соответственно, меньше. Поэтому в осеннее-зимний период производительность солнечных коллекторов ЛЮБОЙ конструкции падает. Летом солнечный коллектор «Солкол» нагревает бойлер объемом 125 литров до 60-70 градусов за 2 часа. Это подтверждается опытом его эксплуатации.
Расчет окупаемости солнечного коллектора «Солкол»
За один сезон в Волгоградском регионе (регион НИЖНЯЯ ВОЛГА) коллектор «Сокол» нагреет воду, преобразуя солнечную энергию в количестве 2095 кВт.
Расчет можно произвести по подсчету: 270 дней солнечных дней в сезон за 9 месяцев, 8 часов – средняя продолжительность нагрева, величина тепловой производительности коллектора 970 Вт/м2 в час.
Суммарная произведенная энергия одним солнечным коллектором:
270*8*0.97=2095 Квт/час.
Из средней цены на электричество 3,60 рубля за кВт/час. выходит, что за сезон экономится около 10.620 рублей. Коллектор может нормально функционировать и эксплуатироваться минимум 15 лет. При стоимости коллектора «Солкол – 2″ 20000 рублей, он окупится полностью за 2-3 года. При этом уже на 3 год Вы получаете горячую воду практически бесплатно, не ухудшая экологию.