Характеристики солнечных коллекторов
Существует много подробных трактовок рабочих характеристик солнечного коллектора.
Очень часто вопрос солнечный коллектор характеристики задается на страницах печати. Люди пытаются высчитать необходимые параметры солнечных коллекторов с наименьшими затратами. Однако, без увеличения стоимости солнечного коллектора может быть достигнуто лишь незначительное повышение эффективности устройства. Повышение эффективности использования энергии солнечного излучения часто требует увеличения затрат, которые не всегда окупаются за срок службы коллектора. Стремление создавать коллекторы с повышенным КПД без учёта увеличения конструктивных решений и соответственно их возросшей стоимости неоправданно.
Способность материала удерживать тепло называется удельной теплоемкостью, т.е. количеством тепла (в кДж), необходимым для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж/(кг*K). Это значит, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°K требуется 4,19 кДж.
|
Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов
Материал
|
Плот-
ность, кг/м3
|
Тепло-
емкость, кДж/(кг*K)
|
Коэффи-
циент тепло-
провод-
ности, Вт/(м*K)
|
Масса ТАМ для тепло-
аккумули-
рования 1 ГДж теплоты при ?= 20 K, кг
|
Отно-
ситель-
ная масса ТАМ по отно-
шению к массе воды, кг/кг
|
Объем ТАМ для тепло-
аккумули-
рования 1 ГДж теплоты при ?= 20 K, м3
|
Отно-
ситель-
ный объем ТАМ по отно-
шению к объему воды, м3/м3
|
|
Гранит, галька
|
1600
|
0,84
|
0,45
|
59500
|
5
|
49,6*
|
4,2
|
|
Вода
|
1000
|
4,2
|
0,6
|
11900
|
1
|
11,9
|
1
|
|
Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия)*
|
14600т
1300ж
|
1,92т
3,26ж
|
1,85т
1,714ж
|
3300
|
0,28
|
2,26
|
0,19
|
|
Парафин*
|
786т
|
2,89т
|
0,498т
|
3750
|
0,32
|
4,77
|
0,4
|
Для водонагревательных установок и жидкостных систем отопления лучше всего в качестве теплоаккумулирующего материала применять воду, тогда как различные незамерзающие жидкости имеют теплоемкость имеют на 30 – 40% меньшую.
При расчете солнечных коллекторов для отопления и для того, чтобы рассчитать количество коллекторов рассчитываются теплопотери здания. Исходя из теплоемкости материалов которые берутся по таблице:
|
Таблица 2. Сравнение удельной теплоемкости и плотности различных материалов на основе равных объемов Материал
|
Удельная теплоемкость, кДж/(кг*K)
|
Плотность, кг/м3
|
Теплоемкость, кДж/(м3*K)
|
|
Вода
|
4,19
|
1000
|
4187
|
|
Металлоконструкции
|
0,46
|
7833
|
3437
|
|
Бетон
|
1,13
|
2242
|
2375
|
|
Кирпич
|
0,84
|
2242
|
1750
|
|
Магнетит, железная руда
|
0,68
|
5125
|
3312
|
|
Базальт, каменная порода
|
0,82
|
2880
|
2250
|
|
Мрамор
|
0,86
|
2880
|
2375
|
К этому еще добавляется теплопроводность материалов его толщина и по формуле рассчитывается теплопотери здания. Далее рассчитывается производительность солнечных коллекторов и вычисляется их количество. По опыту: применение солнечных радиаторов оправдано только в случае если нет других источников, поскольку стоимость таких установок очень высока и окупаемость выходит около 50 лет. А вот окупаемость солнечных коллекторов на нагреве хозяйственной воды от 2 до 5 лет
Селективные покрытия для солнечных коллекторов
Солнечные коллекторы имеют эффективность в зависимости от поглощающей способности материала, от низкой его отражающей способности, а поскольку металлы имеют высокую степень отражающей способности, то были придуманы селективные покрытия для солнечных коллекторов.
Страницы: