Kolik vody dokáže solární kolektor ohřát?

Počáteční teplota vody vstupující do domu z vodovodu je 10°C a využití této vody pro potřeby (mytí, sprchování, vytápění, úklid atd.) vyžaduje její ohřev. Samozřejmě, abyste ho zahřáli alespoň na 40 stupňů, budete muset vynaložit energii – plyn, palivové dříví, elektřinu, jedním slovem zaplatit za vytápění. V zimě dokáže solární kolektor ohřát vodu na 40 až 70 °C a v létě až na 100 °C.

Zkusme přijít na to, jak efektivní bude využití solárního ohřevu.

Za slunečného dne dostane každý čtvereční metr plochy, která je instalována kolmo na sluneční paprsky, během jedné hodiny 700 až 1350 wattů solární tepelné energie. V závislosti na atmosférických podmínkách. Pro příklad si vezměme průměrnou hodnotu, tzn. 1000 W/m2.

K ohřátí 1 kg (l) vody o 1 stupeň je potřeba přibližně 1,16 W. Nyní si představte solární kolektor, jehož plocha je 1 m2. Absorpce tepla na straně obrácené ke slunci je téměř 100%. Z toho vyplývá, že náš kolektor o ploše 1 m2 bude schopen ohřát vodu o jeden stupeň:

1000 W / 1,16 W = 862,07 kg vody.

Aby to bylo pohodlnější, předpokládáme, že K = 862 kg x OS x m2 x hodina. Tento poměr ukazuje, kolik vody o kolik stupňů lze ohřát za 1 hodinu v solárním kolektoru o ploše 1 m2.

Součástí je například solární kolektor, který se skládá z 15 vakuových trubic o ploše 3 m2. Nejoptimálnější objem termosky pro kapalinu tohoto kolektoru je 150 litrů. Doba ohřevu tohoto množství vody na 45 °C v chladném období je:

(150 l x (45°С – 10°С)) / (3 m2 x 862 kg*оС*m2*hod.) = 5250 /2586=2,03 hod..

Solární instalace dokáže za 150 hodiny ohřát 45 litrů vody na teplotu až 2°C. Pokud vezmeme v úvahu tepelné ztráty kolektoru a skutečnost, že atmosféra není vždy čistá a průhledná a solární kolektor není dokonale čistý, pak se doba ohřevu v zimě zvyšuje na 4 hodiny.

Proveďme výpočty pro ohřev daného objemu vody elektřinou.

t = (m ∙ c ∙ Δϑ) / (P ∙ η)
kde, t — doba ohřevu v hodinách = 1 hodina. c = 1,163 (Watt/hodina) / (kg ∙ K), m – množství vody 150 kg, P – výkon ve W, η — účinnost = 0,98, Δϑ – teplotní rozdíl v K (ϑ2 – ϑ1) = 35 °C ϑ1 – teplota studené vody 10 °C ϑ2 – teplota teplé vody 45 °C

ČTĚTE VÍCE

Jakou výšku by měly maliny po prořezání nechat?

P = (m ∙ s ∙ Δϑ) / (t ∙ η)=(150∙ 1,163 ∙ 35) / (1 ∙ 0,98)=6230W.=6,23 kW/h.

Za ohřev 150 litrů vody elektřinou s přihlédnutím k tepelným ztrátám tedy zaplatíte od 7 do 8 kWh. x 2,3 rublů = od 16 do 20 rublů a pro 300 litrů – od 32 do 40 rublů. Shrneme: v zimě jeden solární kolektor, jehož plocha je 3 m2, ušetří vaše náklady od 20 do 40 rublů za den.

Spočítejme spotřebu teplé vody pro tříčlennou rodinu. Pokud den začíná 10minutovou sprchou pro každého člena rodiny, pak je spotřeba teplé vody 8 litrů za minutu. Sprcha tedy zabere: 3 osoby. x 10 min. x 8 l/min = 240 litrů teplé vody. Následuje snídaně, po které potřebujete asi 15 minut na umytí nádobí se spotřebou teplé vody 3 l/min. Takže na umytí nádobí budete potřebovat: 15 minut. x 3 l/min = 45 litrů teplé vody. Pokud předpokládáme, že večer bude spotřeba vody přibližně stejná, a ještě k tomu připočteme úklid, praní a další potřeby, tak přidáme dalších 100 litrů. V důsledku toho bude spotřeba teplé vody ráno nebo večer: 240+45+100=385 litrů. Výpočty ukazují, že průměrně jeden člen rodiny potřebuje 100-150 litrů teplé vody denně. Pak, abyste mohli zajistit své rodině teplou vodu v chladném období, budete potřebovat dva kolektory a 300litrový zásobník. Pokud plánujete využívat solární teplo v maximální míře a využívat jej k ohřevu topného systému, pak se doporučuje pořídit si šest kolektorů a akumulační nádrž na 500 litrů vody. Solární instalace je velmi efektivní a můžete také ušetřit značné množství peněz. Výše uvedený výpočet je zjednodušený výpočet, který vychází ze zimního období a s příchodem jara a léta se výrazně zvýší sluneční aktivita, tudíž se zvýší i účinnost takového zařízení. V létě jsou lidé aktivnější a používají více teplé vody: sprchování, koupání v bazénu, mytí nádobí, praní prádla atd. V létě teplota vody stoupá z 60 na 95 °C a pak vyvstává nová otázka – kam dát přebytečnou vodu, ale nezapomeňte, že nebudete platit peníze za její ohřev. Výsledek: v teplém slunečném období se účinnost využití solárního zařízení zdvojnásobí a šestikolektorová solární instalace o rozloze 18 m90 ušetří v chladném období 200 až 180 rublů za den a od 400 až 90 rublů za den v letním dni. Pokud je počet chladných a teplých dnů v roce přibližně stejný, lze provést výpočet, ve kterém bude úspora od (200 +2) : 145 = 840, do (1920 +2) : 290 = 365, nyní vynásobte 52925 dny a obdržíme částku od 105000 XNUMX do XNUMX XNUMX rublů ročně.

ČTĚTE VÍCE

Jak rychle rozkvétat květiny?

Úplnou návratnost všech nákladů na nákup solárního zařízení lze očekávat za jeden až dva roky. Při nákupu kolektorového solárního systému platíte pouze jednou. Jeho životnost je od 15 do 25 let, přestože pracuje neustále.

Dnes na Ukrajině sluneční kolektory hlavně používané pro ohřev vody. Méně často pro ohřev bazénů nebo ještě méně pro podporu vytápění (to není možné ve všech stávajících systémech). Nyní si pro náš orientační výpočet nastavíme výchozí údaje pro případ, kdy je potřeba připravit teplou vodu pro vlastní spotřebu.

Zdrojová data:

Počet lidí žijících v domě (n)	4 osoby
Denní potřeba vody (V1)	50 l/os./den
Požadovaná teplota teplé vody (tg)	55 ° C
Teplota studené vody z přívodu vody (tx)	10 ° C
Umístění domu	město Kyjev
Orientace střechy	Jih, s azimutem 0°, úhel sklonu 35°

Podívejme se na metodiku výběru a výpočtu solárního systému pro zásobování teplou vodou:

1. Nejprve se musíte rozhodnout pro požadované množství horké vody:

V = V1 × n

V = 50 l/den × 4 = 200 l/den (0,2 m 3 / den).

2. Na základě průtoku 200 l/den vybereme nepřímotopný kotel vhodného objemu. Jak víme, voda se po celý den ohřívá sluncem, takže pro jistotu v případě dlouhé oblačnosti nebo velkého množství vody se objem kotle volí s rezervou 20 až 80 % :

Vb – od 1,2V do 1,8V

V našem případě je objem kotle:

Vb – od 240 do 360 l.

Z výsledného sortimentu vybíráme kotel o objemu 300 l (0,3 m 3 ). Řídíme se dostupností modelů a dostupnými zdroji. V tomto případě je kotel na 300 litrů jednou z nejčastěji používaných možností.

Je lepší volit teplotu v bojleru vyšší než je teplota spotřebované vody. Zaprvé to umožní akumulovat více tepla a plně využít potenciál solárního systému a zadruhé teploty nad 60°C zamezí vzniku zdraví škodlivých bakterií – legionel.

Kotel nastavíme na teplotu tb = 60 °C.

3. Vypočítáme potřebné množství tepla, které je potřeba vynaložit na ohřev vody v kotli:

Q = G × Cp × (tb – tx)

Q – požadované množství tepla na ohřev kotle, kW*ч

ČTĚTE VÍCE

Jak uchovat čerstvá rajčata až do Nového roku?

G – spotřeba teplé vody. Předpokládá se, že se rovná objemu kotle Vb = 0,3 m 3 /den

Сp – měrná tepelná kapacita vody, Ср = 1,161 kW/kg×° C

Q = 0,3 × 1,161 × (60 – 10) = 17,4 kWh/den.