Научно-производственное предприятие
phone
  • (068) 734-59-44
ETOVХарьковSyneko - научно-производственное предприятиеСтатьиСравнение различных методов получения горячей воды с помощью солнечной энергии
Контакты
  • Syneko - научно-производственное предприятие
  • Александр Согоконь
  • +38 (068) 734-59-44
  • Написать нам
  • Московский проспект, 41, Харьков
  • График работы

Сравнение различных методов получения горячей воды с помощью солнечной энергии

На сегодняшний день существует три прямых способа получения горячей воды от солнца:

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Абсорбер связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрной краской либо специальным селективным покрытием для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом. Трубки, по которым циркулирует теплоноситель, изготавливаются из пластика либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой.

Трубчатый вакуумный коллектор имеет устройство, схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть колбы прозрачна, а на внутренней трубе нанесено высокоселективное покрытие, поглощающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95 % улавливаемой тепловой энергии. Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

Солнечный концентратор с помощью отражателей концентрирует солнечную энергию на приемнике имеющем небольшие размеры. Это приводит к повышению рабочей температуры теплоносителя и способствует уменьшению потерь тепла. Кроме того, благодаря постоянному слежению за положением солнца, и перпендикулярному расположению приемной плоскости к солнечному потоку, достигается существенное увеличение производительности (более чем 2 раза).

Концентраторы солнечного излучения

Вакуумные трубчатые коллекторы

Плоские высокоселективные коллекторы

Преимущества

Преимущества

Преимущества

Низкие теплопотери

Низкие теплопотери

Способность очищаться от снега и инея

Работоспособность в холодное время года до −30С

Работоспособность в холодное время года до −30С

Высокая производительность летом

Способность генерировать высокие температуры

Способность генерировать высокие температуры

Возможность установки под любым углом

Максимально возможный период работы в течение суток(от восхода до заката солнца)

Длительный период работы в течение суток

Меньшая начальная стоимость

Низкая парусность

Низкая парусность


Наилучшее соотношение цена/производительность для умеренных широт и холодного климата

Отличное соотношение цена/производительность для умеренных широт и холодного климата

Отличное соотношение цена/производительность для южных широт и тёплого климата

Отражатели не засыпаются снегом



Устранена возможность стагнации



Недостатки

Недостатки

Недостатки

Относительно высокая начальная стоимость материалов

Относительно высокая начальная стоимость

Высокие теплопотери

Относительная сложность монтажа

Неспособность к самоочистке от снега

Низкая работоспособность в холодное время года


Рабочий угол наклона не менее 20°

Сложность монтажа, связанная с необходимостью доставки на крышу собранного коллектора


Стагнация в случае отсутствия отбора воды

Высокая парусность



Стагнация в случае отсутствия отбора воды

Сравним эффективность солнечных концентраторов с трубчатыми вакуумными коллекторами, так как они более близки по техническим параметрам, чем плоские. Для сравнения возьмем данные самого серьезного производителя вакуумных коллекторов в Украине, фирмы «Star-energy», г.Одесса. Это самый крупный национальный производитель вакуумных коллекторов, оказывающий услуги по всей Украине, причем, по самым низким ценам.

Поскольку тепловая мощность одной вакуумной трубки длиной 1800мм равна примерно 90-100 Вт, то солнечный концентратор мощностью до 4 кВт можно сравнивать с трубчатым коллектором, содержащим 40 вакуумных трубок. А концентратор мощностью 2кВт - эквивалентен коллектору, содержащему 20 трубок, и соответственно, концентратор на 1кВт – коллектору из 10 трубок.

Так как единичные изделия, содержащие 40 трубок, не производятся, то берем 2 коллектора по 20 трубок http://www.star-energy.com.ua/paket01.html . Как следует из описания представленного производителем, данные коллекторы могут нагреть в течение дня 200 литров воды. Солнечный концентратор за 5 часов в конце сентября нагрел 500 литров воды до температуры 45 градусов.

Более детальные данные вакуумных коллекторов приведены в таблице http://www.star-energy.com.ua/newprice.html На основании этих данных произведем сравнение производительности вакуумных коллекторов и солнечных концентраторов. Эти результаты представлены на Рис.1 (синяя прямая).

Производительность1.jpg

Рис.1.

На этом же графике представлены данные по производительности солнечных концентраторов, созданных в НПМП «Syneko» (красная линия). Как следует из сопоставления графиков, производительность солнечных концентраторов более чем в 2 раза(0,54/0,22=2,45) выше вакуумных коллекторов.

И это неудивительно, так как приемная плоскость солнечного концентратора постоянно направлена перпендикулярно солнечному потоку, в то время как неподвижный коллектор воспринимает энергию, пропорциональную синусу угла высоты солнца над горизонтом, умноженному на косинус азимутального угла. И, кроме того, при некотором критическом азимутальном угле положения солнца начинается затенение одной трубки другой, и в пределе работоспособной из всей батареи остается только одна крайняя трубка.

Теперь сравним по стоимости. Из той же таблицы http://www.star-energy.com.ua/newprice.html , как и в предыдущем случае, берем данные о стоимости вакуумных коллекторов категории «стандарт» (стоимость указана в долларах США), и представляем их в виде графика, показанного на рис.2. На этом же рисунке представлены данные и по солнечным концентраторам (красная линия). Как видно из сравнения, стоимость 1 киловатт*часа/день полученного от солнечного концентратора в 1,44 раза меньше(104,69/72,65=1,44), чем от вакуумного коллектора соответствующей мощности.

Стоимость1.jpg

Рис.2.

Отсюда однозначно следует, что стоимость 1 кубометра горячей воды, полученной от солнечного концентратора, будет в 1,44 раза меньше, чем от вакуумного коллектора, а количество полученной воды будет 2,45 раза больше. Или другими словами, при прочих равных условиях, период окупаемости системы горячего водоснабжения построенной на основе солнечных концентраторов будет в 3,5 раза меньше (1,44 х 2,45 = 3,5), чем период окупаемости системы на основе вакуумных трубок.

Таким образом, некоторое усложнение схемы коллектора, построенного на основании солнечного концентратора, приводит более чем к троекратному сокращению периода окупаемости гелиосистемы. Это веский аргумент в пользу того, что нужно более активно развивать данное направление.

Полезные ссылки:

1.Солнечные плоские коллекторы для отопления дома 200 м² в г. Киев http://solarsoul.net/solnechnye-kollektory-dlya-otopleniya-pomeshhenij

02 ноября 2015
© 2013 - 2018 Syneko - научно-производственное предприятие | Пожаловаться на содержимое
Создать сайт бесплатно
Сайт создан на платформе ETOV