На цьому етапі можна визначити необхідну площу колекторів звичайної ССТ (без теплового насоса) по наступній формулі [8]:
(6.11)
де Iа – густина потоку сумарної сонячної радіації, Вт/м2;
ηск – ефективність СК;
- теплова потужність сонячної системи гарячого водопостачання, Вт, яка розраховується по формулі:
= 
, (6.12)
де 
- кількість діб у даному місяці;
109 – коефіцієнт переводу ГДж у Дж.
Ефективність СК залежить від температури рідини на його вході Ti і середньомісячної температури зовнішнього повітря Тз.п., а також від сумарної сонячної радіації Iа і визначається спеціальною номограмою [6], яка зображена на рис. 6.4, або по формулі:
ηск = FR (τα)n – FRUL (Ti – Tз.п.)/Iа, (6.13)
При умові, що теплові втрати UL = const, залежність ККД колектора від параметра (T1 – Tз.п.)/Iа - лінійна, кутовий коефіцієнт прямої дорівнюється –
FR UL, (τα)n називають оптичним ККД колектора (ηо).
Апроксимація лінії ефективності, наприклад, для односкляних СК з неселективним поглинаючим покриттям, показує, що ефективність можна виразити наступним лінійним рівнянням:
ηск = 0,75 – 6,8×(Ti – Тз.п.)/ Iа (6.13а)
Можна сказати, що параметри цього рівняння є паспортними даними колектора, і фірма-виготівник сонячних колекторів зобов'язана провести випробування колекторів і надати покупцю значення цих параметрів. Перший з них – це добуток оптичного ККД колектора і коефіцієнта відведення теплоти від колектора FR, (в рівнянні 6.13а цей добуток рівний 0,75), що характеризує максимальне вироблення теплоти колектором, коли температура рідини на вході в колектор Тi рівна температурі зовнішнього повітря Та. Другий параметр – це добуток повного коефіцієнту теплових втрат UL і коефіцієнта відведення теплоти від колектора FR, (в рівнянні 6.13а – 6,8). Обоє ці параметри дані для кожного варіанту у таблиці 6.2.
|
Рис. 6.4 Ефективність сонячних колекторів різних типів:
1. вакуумний колектор; 2. двоскляний селективний; 3. двоскляний неселективний; 4. односкляний селективний; 5. односкляний неселективний.
Якщо в контурі геліосистеми є теплообмінник у баці акумуляторі, як це показано на рис. 3.2б, то для врахування його впливу на теплообмін треба помножити ηск на коефіцієнт 0,97.
Деякі труднощі при розрахунку геліосистем виникають при визначенні температури води на вході у колектор Ті. Як показала практика, схеми, у яких в колектор безпосередньо надходить холодна водопровідна вода, є неефективними. Прагнення інтенсифікувати теплообмін призвело до виникнення схем з проміжним контуром (рис. 6.2). У такій схемі температура теплоносія на вході у колектор дорівнюється температурі у нижній частині баку-акумулятора. Математична модель для визначення температури баку і результати обчислень наведені у [6]. При заданих у курсовому проекті значеннях Тх.в. = 15С і Тг.в. = 50˚С цю температуру можна прийняти рівною 35˚С.
Таким чином, розрахувавши ηск по рівнянню (6.12), згідно формули (6.11) знаходимо площі колектора для двох найхолоднішим місяців – квітня і жовтня, і вибираємо найбільшу.
