Сонячне опалення за 20 грн. "Sun Hunter"

 

Техніко-економічне обгрунтування застосування сонячних повітряних колекторів          "Sun Hunter"

   Як відомо, сила світла, а значить і сонячна радіація прямопропорційна косинусу кута падіння світла від перпендикуляру до поверхні. (Див. мал. 1). Іншими словами, сонячна інсоляція залежить від того, під яким кутом сонячні промені падають на поверхню і буде максимальною, якщо вони падають перпендикулярно до поверхні. Основним чинником зменшення сумарної сонячної радіації на 1 м2 в день є тривалість дня і кут падіння сонячних променів. Тобто, чим ближче кут віддаляється від перпендикуляра до поверхні, тим швидше косинус цього кута прагне до нуля. І нарешті, коли промені лягають по дотичній до поверхні, сила світла і сонячна радіація стають рівними нулю.

Як максимізувати прийом сонячної радіації? Якщо з тривалістю світлого часу доби взимку ми нічого зробити не можемо, то зміни кута нахилу поверхні поглинання - завдання легкоздійсниме. Мінімальний кут підйому сонця в Україні відбувається в грудні і складає близько 16 °. Щоб отримати перпендикуляр падіння сонячних променів в грудні, колектор треба ставити під кутом 74° до поверхні Землі. Проте, для досягнення максимального результату з жовтня по травень, всі колектори мають бути встановлен під кутом 60-65°. (Дивися малюнок 1.). При такому положені кут відхилення від вертикалі рівний 9° і cos9° дорівнює 0,98.

Карта сонячної інсоляції на території України (мал.2)

Існує таблиця сонячної інсоляції (див.мал.3), складена за даними NASA, в якій містяться дані про середній місячний рівень сонячної радіації в містах України (кВтЧ/м2/день). Статистика за останні 22 роки:

Ця таблиця допоможе розрахувати кількість енергії кВт*ч, генероване сонячним колектором Sun Hunter по кожному місяцю і для кожного регіону України. Візьмемо для прикладу місяць грудень, коли Сонце має найнижчий кут підйому відносно горизонту 16°. Виконаємо розрахунок для м. Києва. Якщо кут Сонця над горизонтом 16°, означає кут відхилення від перпендикуляра до поверхні Землі складає 74° (дивися мал.1). Косинус кута відхилення cos74°=0,27. Встановивши наш колектор під кутом 65°, ми домагаємося практично перпендикулярного падіння променів і реального збільшення інсоляції cos9°/cos74°= 0,98/0,27=3,63. Зведемо в таблицю розрахунки по усіх місяцях опалювального сезону для широти, на якій знаходиться м. Київ.

Приклад розрахунку інсоляції для грудня місяця в м. Києві: 0.86кВт*год./м2/день*2 м2*31день*3.53=182.07 кВт*годину.

 Сумарно за опалювальний сезон і включаючи по 1/3 місяці вересня і травня, коли вже буває необхідно підтоплювати в наших широтах, ми отримуємо 1813,33кВт*ч Якщо цю енергію перерахувати в еквівалентну кількість м3 природного газу, то ми отримаємо орієнтовно 403 м3 природного газу. При цьому ми приймаємо, що реальна якість газу, що подається у будинки дає середню витрату 120 м3 для генерації 1мВт*год. теплової енергії і загальний ККД водяної опалювальної системи з газовим котлом біля 70%.При тарифах на природний газ 6958 грн за 1 тис. м3 економічний ефект від використання 1-го сонячного теплогенератора Sun Hunter, складе 2895грн. в сезон.

    Таким чином, самоокуповування нашого повітряного сонячного теплогенератора складе всього 3 роки, що є дуже хорошим показником для будь-якої теплогенеруючої установки!