Угол наклона солнечного коллектора

Угол наклона солнечного коллектора

Для наиболее эффективного использования солнечного излучения необходимо установить солнечный коллектор точно под прямым углом к направлению солнечных лучей. Однако Солнце постепенно движется, и в зависимости от сезона меняется его высота над горизонтом. Поэтому в идеальном случае солнечный коллектор следовало бы установить таким образом, чтобы он следовал за Солнцем и постоянно сохранял положение, перпендикулярное по отношению к падающим лучам. Устройство такого солнечного коллектора с системой слежения за Солнцем технически возможно, однако оно обошлось бы довольно дорого, поглотив большую часть сметных расходов на строительство дома. Практически такие солнечные коллекторы не изготовляют, они существуют лишь в экспериментальных вариантах.

В настоящее время при использовании солнечных коллекторов в солнечных домах их устанавливают неподвижно, в одном положении, выбирая оптимальный угол наклона солнечного коллектора к горизонту в зависимости от назначения солнечной установки.

Горячее водоснабжение
Площадь тепловоспринимающей пластины солнечного коллектора малая — 2...6 м2, угол наклона солнечного коллектора к горизонту соответствует широте местности.

При таком положении, когда угол наклона будет примерно соответствовать широте местности, солнечный коллектор в течение всего года будет получать большое количество тепла. При изменении угла наклона от 20 до 35° не наблюдается значительной разницы в теплопроизводительности в течение года, и если наклон крыши здания лежит в этих пределах, то ею вполне можно воспользоваться. Однако, если у солнечного коллектора, используемого для горячего водоснабжения, площадь тепловоспринимающей пластины будет значительно больше (6...10 м), то летом получатся излишки тепла. Если учесть, что максимальное потребление горячей воды приходится на зиму, целесообразно установить угол наклона солнечного коллектора 45...60°, что выгоднее для зимних условий, в результате можно повысить КПД солнечного коллектора в течение всего года.

Отопление и горячее водоснабжение
Поскольку в зимний период тепловая нагрузка максимальна, целесообразно угол наклона солнечного коллектора установить в пределах 45...50°. Этот угол должен соответствовать широте местности ±15°. В пределах диапазона ±15° существенных изменений в выработке тепла не наблюдается, и поэтому, если угол наклона крыши находится в этих границах, можно установить солнечный коллектор, не нарушая дизайна здания.

В солнечных широтах, где выпадает много снега, солнечный коллектор устанавливают под большим углом наклона к горизонту, т.е. более вертикально.

Представляют интерес устройства, собирающие отражаемые от снега солнечные лучи, что увеличивает выработку тепла.

Теплохладоснабжение и горячее водоснабжение
Поскольку для систем охлаждения требуется наибольшее количество тепла, необходимо, ориентируясь на летний сезон, выбирать угол наклона солнечного коллектора к горизонту в пределах 20...25°. Оптимальный угол наклона соответствует φ - 10°, а отклонения до +10 не приводят к существенной разнице в выработке тепла. Однако, если принять во внимание, что при столь малом угле наклона на поверхности остекления солнечного коллектора собирается много пыли, что ухудшает условия его работы, полагают. что целесообразнее фиксировать угол наклона солнечного коллектора в пределах 25...35°.

В идеальном варианте солнечный коллектор ориентируют на юг, но, учитывая рельеф местности, условия застройки (соседние дома) и другие факторы, зависящие от окружающей солнечный коллектор среды, это требование не всегда выполнимо. Рекомендуются отклонения от южной ориентации в пределах до ±30°, чтобы выработка тепла не слишком отличалась от нормы.

Очевидно, что угол наклона солнечного коллектора к горизонту меняется в зависимости от назначения солнечной установки или типа системы.