Результаты, приведенные в данной публикации, основаны на примере практического использования солнечного
плоского коллектора для системы отопления дома. Материал взят из открытых
источников и с разрешения автора - Евгений Колонюк (Экономичные,
энергоэффективные дома. Проектирование. Строительство. 27.02.2014).
«Однозначный
ответ о возможности и целесообразности использования солнечных коллекторов, для
целей отопления, на Южном Урале
Вопрос
возможности и целесообразности использования альтернативных источников
энергии, в условиях сурового уральского климата, до настоящего времени не
имел чёткого и однозначного ответа. Во всяком случае, мне не удалось найти
опубликованные материалы, рассказывающие о том, что на территории Челябинской
области и Магнитогорска в частности, у альтернативных источников
энергоснабжения есть будущее. Как раз наоборот, во всех материалах, которые
мне удалось найти, говорилось о возможности и целесообразности использования
альтернативных источников энергии — солнечных коллекторов, в условиях
Юга России. Даже для Москвы, московской области и средней полосы России,
использование солнечных коллекторов признавалось не эффективным и
не целесообразным. Что уж тут, говорить про Урал. Но, так ли это?
Давайте вместе
разберёмся в этом вопросе. Для начала, нам надо понять в каком климате
находится город Магнитогорск. Для этого, мы с Вами, открываем справочник
по климатологии и находим там свой город. В нашем случае, это — Магнитогорск:
Ещё раз
внимательно, давайте просмотрим на то, в каких климатических условиях мы
предполагаем с Вами получать тепло, с помощью альтернативных источников
получения энергии — солнечных коллекторов. Нас, в первую очередь
интересуют осенние, зимние и весенние месяцы. Итак, средняя температура в эти
времена года:
Осень: сентябрь
+11,1 градуса Цельсия, октябрь + 3,8 градуса Цельсия, ноябрь — 5,9 градуса
Цельсия.
Зима: декабрь —
11,9 градуса Цельсия, январь — 14,1 градуса Цельсия, февраль — 13,5 градуса
Цельсия.
Весна: март —
7,1 градуса Цельсия, апрель + 4,5 градуса Цельсия, май + 12,6 градуса Цельсия.
Как видите,
климат, не очень, чтобы, тропический. Кроме того, хочу Вам напомнить, что
суровость климата, для целей отопления может быть определена и таким
показателем, как ГСОП. То есть, градусо-сутки отопительного периода. Для Магнитогорска
ГСОП, по моему мнению, находится на уровне 6649 часов, отопительного периода.
Об этом я уже писал в своей статье Энергоэффективный дом.
Теперь, надо
сказать несколько слов, об альтернативе традиционным источникам энергии,
вроде газа или электричества, о — солнечных коллекторах.
Солнечные коллекторы, преобразуют энергию солнца, и за счёт теплоносителя,
циркулирующего в них — передают тепло, полученное от солнца на отопление
дома,
У себя в доме, я
установил солнечные коллекторы ещё в 2009 году. Потом несколько лет экспериментировал
с расположением коллекторов на крыше дома, углом их наклона относительно
солнца, углами ориентации по сторонам света. В 2013 году, для точного понимания
того, сколько же они приносят энергии, поставил счётчики тепла. Это позволило
собрать статистику производства тепла солнечными коллекторами, в течении
календарного года: сезона 2013 — 2014 годов (365 дней). В настоящее время
статистика продолжает собираться и далее.
Поскольку у
меня, помимо основной цели — отопления дома, стояла задача собрать, объективные
данные о том, какое количество тепловой энергии производят солнечные
коллекторы, я установил их на южной стороне дома, без какого либо
дополнительного утепления самих коллекторов, вертикально (то есть под углом в
90 градусов к плоскости земли). Это крайне важный момент. Как Вы знаете, я уже
ранее экспериментировал с тем, под каким углом относительно солнца необходимо
ставить солнечные коллекторы на широте города Магнитогорска, для
целей отопления (а это 53 градуса северной широты и 59 градусов восточной
долготы). А также с тем, в какую сторону света должны быть направлены солнечные
коллекторы, для максимально — сбалансированной выработки тепловой энергии.
В результате этих натурных экспериментов, я пришёл к выводу, что у нас, в
Магнитогорске, для целей отопления, солнечные коллекторы необходимо
ставить на южную сторону, вертикально. Именно с этой ориентацией и в этом
положении, солнечные коллекторы вырабатывают максимально —
сбалансированное количество тепловой энергии.
Вот как выглядят
солнечные коллекторы «Сокол» смонтированные на моём доме:
Как видно из
фотографии, коллекторов установлено 3 штуки, общей площадью около 6 метров
квадратных.
Далее, крайне
важно сказать ещё об одной вещи: о нашем календаре. Как Вы вероятно знаете,
общепринятый сегодня календарь, не имеет ничего общего с тем, как он
синхронизируется с законами природы, существующими в нашем мире, не говоря уже
о том, что и к истории нашего Мира и нашей страны — России, он не имеет ничего
общего. Достаточно напомнить о том, что общепринятое на сегодня, летоисчесление
от рождества Христова ввёл на Руси Пётр-первый в 1700 году, украв у России
несколько тысяч лет её истории. Полностью царский указ назывался так: «О
писании впредь Генваря с 1 числа 1700 года во всех бумагах лета от рождества
Христова, а не от сотворения мира в Звёздном Храме». Хотя, надо отдать
должное хитрости Петра, для того чтобы новый календарь был принят без особых
усложнений, царский указ заканчивался словами: «А буде кто похочет писать и от
сотворения мира в Звёздном Храме: и им писать оба те лета — от сотворения мира
в Звёздном Храме и от рождества Христова сряду свободно». Вот так, Лето 2014
года, автоматически превращается в 7523 год от Сотворения Мира в Звездном Храме
(СМЗХ).
Я это Вам
рассказываю для того, чтобы Вы поняли, какое отношение имеет календарь к энергоэффективности,
в проектировании и строительстве зданий, а также к альтернативным
источникам производства тепловой энергии — солнечным коллекторам.
Дело в том, что, в результате всех проводимых за много столетий реформ
календаря и времяисчисления, у нас полностью оказались сбитыми естественные для
человека, биологически обоснованные, циклы и времена года. Любой, кто изучал
в советской школе астрономию (она, кстати есть как обязательный
предмет, в современной капиталистической российской школе?) знает, что единственным
источником энергии, а значит и жизни на Земле, является наше Солнце. Так
вот, наша с Вами Земля, вращается вокруг солнца, по определённой,
вытянутой орбите. И в нашем с Вами, северном полушарии солнцестояние, то есть
те дни, когда Земля либо максимально близка (летнее солнцестояние), либо
максимально далека (зимнее солнцестояние) находится от Солнца, приходится,
соответственно на 20 — 21 июня и на 21 — 22 декабря. Именно в эти дни, у нас
и появляется самая длинная ночь и самый короткий день (21 декабря) а также
самый длинный день и самая короткая ночь (21 июня). По середине, между
этими календарными точками, находятся дни равноденствия. То есть дни, когда
длительность дня и ночи — выравниваются. Это, соответственно — 21 марта и 21
сентября. Это означает, что правильные, самой Природой обусловленные
законы нашего Мира, основаны на естественно — природном, солнечном цикле.
С датами, хронометрирующими их, двадцать первыми числами, каждого месяца.
То есть —
вероятность выработки солнечными коллекторами тепловой энергии — максимальна
около 21 — 22 июня, в те дни, когда длительность светового дня —
максимальна. В дни солнечного равноденствия (21 марта и 21 сентября)
, выработка тепловой энергии, при сопоставимых параметрах облачности и
температуры окружающего воздуха, должна быть примерно равна. А вот в
день зимнего солнцестояния (21 декабря), в связи с очень малой
продолжительностью светового дня, и заведомо низкой температурой воздуха — выработка
тепловой энергии должна быть минимальной. Если — вообще будет.
Обращаю
Ваше внимание, что приведённые данные, по произведённой солнечными колекторами «Сокол», тепловой
энергии основаны, на данных полученных со счётчика тепла, и выстроены
по правильному, естественному, солнечному циклу. То есть с
20 числа каждого месяца, по 19 число последующего месяца. Но для
удобства восприятия, названия месяцев, я оставил прежние.
Замеры тепловой энергии солнечных коллекторов «Сокол» в условиях реальной эксплуатации, в уральском
климате, на широте Магнитогорска проводились ежемесячно и
ежедневно с Февраля 2013 года по Январь 2014 года.
В таблице
приведены, в том числе и параметры средней температуры воздуха, в
каждый из указанных дней, а также то, что произведённая солнечными
коллекторами «Сокол» тепловая энергия указана в кВт.ч.
Сводный, за весь календарный год, сезона 2013 — 2014 (365 дней)
Как Вы прекрасно
видите, общее производство тепловой энергии, солнечными
коллекторами «Сокол», в течении календарного года,
составило 1934 киловатт часа.
Что в среднем
составляет 161,16 киловатт часа в месяц. Или 322,33
киловатт часа, с каждого квадратного метра солнечного коллектора, в год.
Или 26,86 киловатт часа с каждого квадратного метра солнечного
коллектора, в месяц.
Думаю, Вам всё
понятно.
Теперь пришло
время подвести итог, и ответить на вопрос о возможности и целесообразности использования
альтернативного источника энергии — солнечных коллекторов для отопления, в
условиях уральского климата.
Как Вы помните, условиями задачи предполагалось
ответить на вопрос, о возможности и целесообразности использования солнечных
коллекторов, для целей отопления. Нас интересовал период: осень, зима, весна.
Сколько было произведено тепловой энергии? Ответ на ладони: осенью мы получили:
229,05 киловатт часа. В среднем 76,35 кВт.ч. в месяц. В зимние месяцы было
произведено: 744,98 киловатт часа. В среднем 248,32 кВт.ч в месяц! В весенние
месяцы, солнышко нам подарило: 467,73 киловатт часа тепла. В среднем 155,91 кВт.ч
в месяц.
Таким образом, мною получен принципиальный ответ: Да, в условиях уральского климата, на Южном Урале, в городе
Магнитогорске, возможно получение тепловой энергии, для целей отопления, из
альтернативного источника энергии — солнечных коллекторов. И эта энергия
производится ими и осенью и зимой и весной. Причём — зимой, больше чем весной.
А весной — больше, чем осенью. Это первые принципиальные моменты.
Теперь давайте ответим на вторую часть вопроса: о
целесообразности. Внимательно
посмотрим, не только на то, сколько энергии мне произвели солнечные коллекторы,
но и на то, сколько дней, в этот осенне-зимне-весенний период они её приносили.
Смотрим: из 91 дня осени, солнышко дарило нам своё тепло 49 дней. В зимние
месяцы, солнце согревало нас 61 день из 90. Весной, когда вся природа
пробуждается от спячки, солнышко улыбалось нам и говорило «доброе утро»
77 дней! Из 272 осенне-зимне-весенних дней года, солнце щедро делилось с нами
своим теплом 187 дней.
То есть, в этом календарном сезоне 2013 — 2014 годов,
в 69 процентах случаев, солнце, было благосклонно к нам, и по дружески
отавливало мой дом, не прося ничего взамен. Бесплатно, то есть — даром. И это
второй принципиальный момент.
Это означает,
что на два принципиальных вопроса, о возможности и целесообразности
использования альтернативных источников энергии, для целей отопления, в
условиях сурового уральского климата, получены окончательные ответы: да, это
принципиально возможно и целесообразно!
* Все материалы,
которые были получены, в результате этого исследования, послужат отправной
точкой в проектировании, строительстве и эксплуатации энергоэффективных
инженерных систем Первого энергоэффективного эко-поселения в Челябинской
области Солнечная
долина.
Особенность
движения Земли вокруг Солнца, с изменением угла наклона, относительно земного
горизонта:
— В декабре
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 13
градусов.
— В январе
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 17
градусов.
— В ноябре
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 17
градусов.
— В феврале
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 26
градусов.
— В октябре
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 26
градусов.
— В марте
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 37
градусов.
— В сентябре
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 38
градусов.
— В апреле
месяце, относительно земного горизонта, Солнце расположено под углом 48
градусов.
Обратили
внимание на две сложившиеся пары? У нас есть два совпадения: 17 градусов в
январе и ноябре, и 26 градусов в феврале и октябре.
Вот откуда
взялись рекомендованные Вам углы наклона установки солнечных
коллекторов или солнечных панелей:
90 минус 17 = 73
градуса, угол установки коллекторов или панелей относительно горизонта
И
90 минус 26 = 64
градуса, угол установки коллекторов или панелей относительно горизонта.
Если Вам надо чуть больше энергии в самые холодные
месяцы года, то делаете наклон 73 градуса. Ежели, для Вас важнее морозный
февраль и пасмурный октябрь, то – 64 градуса.
Ну а если Вы во всём ищете баланс, то выставляйте
нечто среднее – 68,5 градусов. И будет Вам счастье. Точнее – максимум энергии,
в единицу времени, в осенне – зимне – весенний период.»