Научная битва солнечных коллекторов

Жалюзи расположены вплотную к стеклу изнутри, цвет - светлая слоновая кость. жалюзи алюминиевые приобретались для лета. градусник расположен в середине середин (Долго выбирал место) это датчик отопительного котла- котел днем выключается по реле времени с8 до 17ч .на солнце дает+ 2° измерения зимой декабрь январь февраль. Без жалюзи давала - 4° за день..Ночью жалюзи врооди толк есть по ощущениям. Основной эффект летом. некоторые годы не надо включать кондиционер вообще, только надо не забывать открывать закрывать жалюзи и проветривать комнату. Конечно хотелось бы приделать к жалюзи какой - нибудь электропривод, но механизм жалюзи пластмассовый, слабый. он со временем ломается. Дом кирпичный полтора кирпича весьма теплоемкий. Рост температуры днем не очень зависит от наружной температуры. Больше зависит от солнца но зимой в сильный мороз обычно солнца - море. Отопительный сезон снижается минимум на 2 месяца весной и осенью.

 

Считаю что черные жалюзи - это глупость. нельзя использовать летом -зимой они являются проводником тепла хорош как абсолютно черное тело. У меня днем жалюзи открыты солнце попадает внутрь комнаты и греет стены и пол

 

К сожалению эти слова мало помогают конкретике которая будет в этой теме, наоборот только добавляют неопределенности с котлом, который работает одновременно и по реле времени и по датчику температуры. Я не зря сказал что в приоритете пассивные солнечные помещения без дополнительного отопления. Или нужно точное описание работы котла, одним предложением описать эту работу за несколько месяцев я думаю будет невозможно.
Поэтому уточню, все начинается с одного четко определенного дня.
(В моем приведенном случае указан день 3 апреля, кстати я ошибся, это был день 4 апреля и уличная температура в уточненный момент времени измерения ~18:30 была по архивам 6°С, днем было пасмурно, вечером ясное солнце на час-два, так у нас бывает очень часто.)
Если нет конкретного дня, то нет смысла продолжать дальше.
Например в связи с исследованием СК с теплоаккумулятором, находящемся в Краснодарском крае я буду рассматривать дни 01,09 февраля и 08,29 марта. Можете Вы сказать какая у Вас была конкретная температура (лучше мах и мин) в точке измерения? Как в эти дни работал котел? Во сколько часов жалюзи открывались/закрывались?
Так же если есть желание, можете выложить именно такую статистику для любого точного дня который Вам интересен. Можно начать с сегодняшнего или завтрашнего дня, но все конкретно. И размеры окна/комнаты/дома тоже нужны. Если нет, то увы диалога не получится.
Специфика всех моих тем в том, что я иду от конкретной начальной позиции, а разные средние, общие выводы за большие промежутки времени делаются позже. Один день можно хоть как то проверить, просчитать, сравнить с другим конкретным днем, можно и месяц просчитать, но тогда нужна статистика за этот месяц, а не общие слова с субъективными ощущениями.

 

К нашему диалогу в другой ветке про сброс тепла с коллекторов на Шри Ланке - очень интересует эта номограмма. Вы ее доработали или это точная копия из книги? Я скачал эту книгу о т91 года там нет ее, видимо была еще более поздняя редакция. Получается для моих условий - окружающий возду +30 и инсоляция > 1000 нет смысла ставить вакуумные коллекторы, правильно?

 

И что здесь "научного" то ?
Если гелиостанция в НЕваде -гед даже облака - нонсенс маловероятный - и то НЕ рентабельной оказалась - читайте инет...а не рекламные статейки продавцов...Убыточная она - и продать не могут владельцы!
Из 365 дней в году - на просторах России - 250-300 будет БЕЗ солнца...следовательно и без энергии...

 

Линии графиков и цифры на осях точная копия, я их просто раскрасил. И добавил картинки коллекторов вместо цифр и стрелки для февраля и января, чтобы показать как пользоваться номограммой. Не могу сейчас сказать год издания книги, которая у меня в виде сканов на компе, но попозже уточню

Да при теплой окружающей среде можно заменить простыми плоскими коллекторами это будет дешевле. Вся выгода вакуумных для северных стран. Но есть вариант как у @awlan, когда трубки стоят вертикально, тогда даже солнце с севера очень хорошо повышает эффективность коллектора, а у Вас оно вроде есть

Экваториальные солнечные установки это очень интересно. Они отличаются от установок на широтах выше 30°. Пока в своих матмоделях я не выставлял координаты экватора и южного полушария, но попробовать можно. Принципы солнечного нагрева воды остаются такими же, физические законы по теплопотерям тоже не изменяются. Становится другим только динамика углов падения солнечных лучей. Я попробую разные варианты для Ваших условий, но нужны дальнейшие уточнения

Пока взял погодные условия для Коломбо, да даже 14 марта у Вас там 32°С, которые ощущаются как 40°. Насколько понял по графикам синяя линия (1 датчик) это датчик внутри коллектора в стандартном месте (гильза где то около выходной трубы из коллектора). Желательно уточнить другие датчики температур, где они стоят.
Так же интересен вечерний расход горячей воды в литрах, получается эта вода уходит на помыть посуду? Может стоят расходометры или хотя бы скорость остывания воды в бойлере. Для будущего объекта с утрене-вечерним разбором воды тоже можно собрать эту информацию заранее.

 

@kivik71, @kivik71, @kivik71, @kivik71, @kivik71,

А КПД там указан к апертуре или к площади общей/абсорбента?
Каким софтом вы пользуетесь для расчета? Я сбросил вам все детали на почту, интересно будет посмотреть результат.

 

По КПД-номограмме от Харченко надо уточнять из книги, у меня сканы тоже от 91г. 32-33 страница выглядит так

Не всегда точно расписано в разных книгах какая площадь используется для разных КПД и характеристик коллекторов. Возможно именно из-за этого у меня свой разложенный по полочкам софт-расчетная программа, возможности которой очень большие. Для теплиц - Научный подход к теплице, солнечных батарей - Научный подход к солнечной батарее, для любых домов темы пока нет, но программа уже есть. В этой теме она состыкуется с СК-окно и будет участвовать совместно с разными видами коллекторов предназначенных для отопления.

 

Уточню эту ориентационную позицию вакуумного коллектора для разных широт. Насколько я знаю летом "в городе Сочи темные ночи", которые наступают быстро с коротким временем сумерек. А в Питере белые ночи с большим временем вечерних и утренних сумерек. Это означает что летом на высоких широтах солнце может освещать коллектор с северной половины значительное время, на низких широтах это время меньше.
Лично я предполагал, что на приэкваториальных широтах это освещение с севера очень мало по времени. И солнце всходит практически на востоке с быстрым нарастанием высоты над горизонтом и садится практически на западе. Длина дня от восхода до заката недалеко уходит от 12ч. Тоже самое показывают и мои расчетные матмодели. Поэтому вроде как вертикально располагать коллектор нет большого смысла, особенно для низких широт.
Но мне интересен вариант когда вакуумный коллектор вертикально и линия трубок направлена север-юг

При этом для коллектора будет 2 пика по мощности в утренние и вечерние часы, а в полдень будет сглаживание полуденного плато. Максимальная мощность коллектора при этом уменьшается, но время его работы значительно увеличивается.
Так что в туре соревнований "Ориентация и наклон вакуумного коллектора" будет участвовать вертикальный коллектор с ориентацией север-юг. @ForAdun, если у Вас есть свои какие то предложения с определенным углом наклона и ориентацией, то выкладывайте мысли по этому. Хотя возможно Вы всегда привязываетесь к крыше помещения на котором установлен коллектор, тут с вариантами что то покрутить сложно, но все таки возможно.

 

Выставлю так же еще одного участника вакуумную елочку, когда то виртуальная модель была такой Вакуумный коллектор на крутых поворотах
Пока предложу вариант N3-120 из 24 трубок. Каждый ряд трубок состоит из 8 трубок, между рядами угол 120. Фоторепортер из 3DMax сделал фото 3х участников битвы на Московском поле (широта 56.6). По данным от 3DMax фото сделано 14 марта этого года в 13:00 местного времени
одновременно с этим репортаж с широты 7.5
Снимающая камера расположена примерно на юго-западе, азимут по горизонту ~240°. Стандартно расположенный коллектор с углом наклона 30°, ориентация 180°. Судя по теням на снимках солнце уже перешло через полуденный максимум высоты над горизонтом.
Кстати по теням, подумываю что их можно использовать даже для построения каких то энергетических графиков для конкретного СК.
Для всех вакуумных трубчатых коллекторов временами будет затенение части трубок соседними трубками, про углы когда будет такое затенения я начинал объяснять здесь https://www.forumhouse.ru/posts/23837700/ Для вертикальных трубок это подходит точно, для наклонных трубок углы конечно поменяются. Не знаю буду ли сейчас досконально вычислять эти углы, на эти пространственные задачи требуется время. Пока готовлю расчеты с тем что есть.

 

Я провел небольшие изыскания по теме и вот что получается - КПД трубчатых коллекторов можно считать тремя способами - по общей площади, по активной, по площади абсорбента. Естественно так как у панели общая площадь значительно выше чем площадь абсорбента трубок, КПД по общей площади значительно ниже. Обычно в тестах указывают сразу все три линии- см приложение из каталога нашего производителя. Я вот нашел исследование уважаемой конторы NREL - они считают что при сравнении с плоскими панелями следует считать КПД от общей площади и я с ними согласен, так как мы платим за панель то есть за площадь в итоге. На картинке их тесты множества панелей и трубок и как видно внутри каждой группы тоже приличный разброс. Я красным отметил наши трубки от китайцев в соответствии с сертификатом, думаю это обычные недорогие китайские трубки.
ссылка тут https://search4.nrel.gov/texis/search/?pr=metanrel&query=HSTC
Кстати софт SOL*T тоже предлагает брать в учет только общую площадь у трубок.

 

Я тоже согласен с общей площадью (я тут в теме ее называл габаритной), но проблема остается. А что такое общая площадь? Берем снимок 3DMax из моего сообщения выше.
Все коллекторы состоят из 24 трубок промежутки между трубками одинаковы, вроде как площадь по трубкам одинакова.
Если брать длину трубы-манифольда в которую вставляются все трубки, то у елочки эта длина меньше, у других одинакова.
Если брать длину труб подачи и обратки теплоносителя, то у вертикального она самая большая, у елочки самая маленькая.
Если брать по площади занимаемой по земле на которой стоят коллекторы, то у вертикального она самая маленькая, елочку пока даже непонятно что считать равносторонний треугольник или 3 луча опоры.
Если брать по площади динамической тени, тут совсем все сложно, а для пользователя тоже важный параметр, показывающий сколько коллекторов можно расположить на выделенной площадке чтобы коллекторы не затеняли друг друга.
И вроде все коллекторы с одинаковыми вакуумными трубками, а КПД явно у всех будет разный. Так что пока не все так однозначно.

 

Речь идет о том, отчего мы отсчитываем эффективность. Вариантов всего три - габарит, абсорбер, активная площадь. Индивидуально площадь ок. Да, согласен что мы можем перейти от площади одной панели к площади крыши/участка и считать эффективность массива панелей на кв метр. Но тут все равно мы привязаны к габаритам так как цена напрямую от них зависит.

 

@ForAdun, Задачка пока оказывается сложновата для моего метода расчета. Сходу наклонный вакуумный трубчатый коллектор для экваториальных широт не решается. Те приближения-упрощения которые можно было сделать на широтах 40-60, на широтах 10-20 уже приводят к большим нестыковкам в расчетах. Задачу все равно можно решить, но поэтапно, меняя не все параметры установки сразу.
Вариант 1: Проще всего решить, если коллектор плоский, а не трубчатый. То есть взять плоский с площадями по габаритам (или по абсорберу). Поместить его на Вашу точку расположения, и можно без проблем попробовать различные углы наклона и ориентацию по горизонту. Для конкретного дня проверить вариант матмодели с учетом погодных условий и теплопотерь коллектора, естественно связать с Вашим 500л баком с водой. Теплопотери можно сделать как у вакуумного. В итоге получится типа матмодель плоского-вакуумного коллектора.
Вариант 2: Немного сложнее для расчетов. В точку Вашего расположения поставить трубчатый-вакуумный с ~вертикально (80°-90°) расположенными трубками. Ориентацию ряда трубок при этом можно выставить любую.
Вариант 3: Много сложнее по расчетам. Поставить виртуальную матмодель трубчатого коллектора на широтах 50-60 и усовершенствовать методику расчета для разных углов наклона коллектора. (Мне проще совместить с матмоделью реальное движение солнца которое я вижу у себя). После решения этой своей задачи, можно будет переносить эту матмодель на Вашу широту с погодными условиями Шри-Ланки.
По всем трем вариантам одновременно быстро я двигаться не смогу (у нас наступило время садить на своем земельном участке различные овощи, это отложить нельзя). Сделайте свой выбор что Вам лучше на данный момент. Предположительно вариант1 я смогу выложить через 2 дня, вариант2 через 3-4 дня, вариант3 не раньше чем через 7 дней.

 

он не нужен

Вертикальная установка СК нужна для высоких широт, более 45 град.
У @ForAdun, СК лучше ставить почти горизонтально с небольшим уклоном градусов 20-25 для лучшей работы тепловых трубок. И в этом случае, думаю, считать можно как для плоских СК.