суббота, 29 апреля 2017 г.

3 Мысли на тему “Использование солнечных коллекторов для целей отопления на Южном Урале (г.Магнитогорск)”



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 энергиисолнечных 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 энергиисолнечным 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 энергиимаксимальна 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

Комментариев нет:

Отправить комментарий