Слънчева топлинна система: Коя ориентация е най-добра?
Независимо дали искате да инвестирате в слънчева топлинна система или да инсталирате фотоволтаична система - ориентацията и наклонът на покрива играят важна роля за икономическата ефективност на всяка от двете системи, захранвана със слънчева енергия.
Със сигурност обаче има и разлики, тъй като слънчевата топлинна система например може да обработва значително по-голям спектър от светлина от много по-сложната фотоволтаична технология.
В тази статия ще разберете коя е оптималната ориентация за прилична възвращаемост.
Съдържание:
- Ориентация на слънчевата топлинна система
- Ориентация на покрива
- Наклон на покрива
- Ориентация на фотоволтаици
- Ориентация на покрива
- Наклон на покрива
Ориентация на слънчевата топлинна система
Отоплението на вода със слънчева енергия работи по следния начин: Монтираният на покрива слънчев колектор загрява флуид, който циркулира в затворена верига.
Получената топлинна енергия се прехвърля към буферен съд чрез топлообменник - обикновено оптимално изолиран бойлер с 2 серпентини в сутерена. Това означава, че можете да използвате такава слънчева система за приготвяне на топла вода, за поддържане на отопление или и за двете.
В сравнение с фотоволтаичната система, слънчевият колектор печели точки със значително по-ниската си чувствителност, когато става въпрос за позициониране на системата. Широкият спектър от слънчева светлина, който варира от късовълнови UV лъчи до дълговълнови инфрачервени лъчи, може да се използва напълно за генериране на топлина със слънчеви колектори. Това води до сравнително големи възможности за разполагане на такава система на покрива.
Ориентация на покрива
Oптималната ориентация за слънчева топлинна система е разбира се на юг, но такава система може да се справи и с малки отклонения: Докато това не надвишава 45 градуса, такъв колектор все още постига мощност от 95 процента в сравнение с южно ориентиран. Въпреки това, ъгълът на наклона на покрива не трябва да се пренебрегва: ако той е оптимален, загубата на мощност остава управляема от десет процента, дори ако е ориентиран на запад или изток.
Въпреки, че слънчевата топлинна система е сравнително лесна за използване и компенсира засенчването по-лесно от фотоволтаиците, вашият покрив не трябва да се отклонява от юг с повече от 90 градуса. Ако ориентацията на покрива не е съвсем оптимална, това може да се компенсира чрез наклона на покрива.
Наклон на покрива
Слънчевата топлинна система произвежда най-голям добив, когато слънчевите лъчи попадат системата вертикално. Въртенето на земята обаче значително ограничава тази възможност, така че наклоненият покрив определено е от полза. Но степента на наклона влияе на резултата и е трудно да се коригира. Ъгълът под който падат слънчевите лъчи в България през зимата варира в зависимост от местоположението (Северна или Южна България) и времето на деня, но средно е около 20-30 градуса. Това е значително по-ниско в сравнение с летните месеци, когато ъгълът може да достигне до 70-80 градуса. През зимата слънцето е по-ниско над хоризонта, което води до по-малко интензивно слънчево греене и по-дълги сенки.
Пример: За да определим естествения ъгъл на падане на слънчевите лъчи през лятото в Пловдив, трябва да вземем предвид географската ширина на града и позицията на слънцето през лятното слънцестоене (около 21 юни).
Пловдив се намира на приблизително 42 градуса северна ширина. На лятното слънцестоене слънцето е най-високо над хоризонта. Ъгълът на падане на слънчевите лъчи в този ден може да се изчисли по следния начин:
Ъгъл=900−(географска ширина−наклон на земната ос)
Земната ос има наклон около 23.5 градуса.
Ъгъл=900−(420−23.50)=900−18.50=71.50
Така, естественият ъгъл на падане на слънчевите лъчи в Пловдив през лятното слънцестоене е около 71.5 градуса.
Да изчислим естествения ъгъл на падане на слънчевите лъчи през зимата в Пловдив (около зимното слънцестоене, което е около 21 декември). Трябва да вземем предвид, че слънцето е най-ниско над хоризонта в този период. На зимното слънцестоене слънцето е на -23.5 градуса ширина (23.5 градуса южна ширина), тъй като това е максималният наклон на земната ос.
Пловдив се намира на приблизително 42 градуса северна ширина.
Формулата за изчисление на ъгъла на падане е:
Ъгъл=900−(географска ширина+23.50) В случая: Ъгъл=900−(420+23.50)=900−65.50=24.50
Така, естественият ъгъл на падане на слънчевите лъчи в Пловдив през зимното слънцестоене е около 24.5 градуса.
Високият наклон на покрива е подходящ за подготовка на топла вода чрез слънчева топлинна енергия през зимата, а по-малкият наклон през лятото.
Ако слънчевият колектор се използва за приготвяне на топла вода, наклонът на покрива трябва да бъде между 30 и 50 градуса. Ако се използва за поддържане на отопление обаче, се препоръчва ъгъл на наклон между 45 и 70 градуса.
Забележете
Ако ориентацията и наклонът на покрива се отклоняват от оптималното, могат да възникнат загуби до 50%.
Ориентация на фотоволтаици
Фотоволтаичната система е много по-сложна: слънчевата светлина се преобразува директно в електричество. Основната част от оборудването са фотоволтаичните панели, които са монтирани на покрива и осигуряват преобразуването.
Основното е, че принципът на генериране от електричество на светлина тук е обърнат, резултатът е постоянен ток. Преди да може да се използва, той трябва да се преобразува в променлив ток с помощта на инвертор.
В сравнение със слънчевата топлинна енергия, фотоволтаичната система може да обработва само малка част от светлинния спектър. Това прави подравняването и ъгъла на наклона на покрива още по-важни по време на монтажа, тъй като всяко засенчване намалява добива.
Ориентация на покрива при фотоволтаици
Фотоволтаичната система също трябва да е обърната на юг, което се среща сравнително често. Но при отклонения от 30% на запад или изток загубите на системата са ограничени. Отклоненията на запад обаче се считат за по-благоприятни в сравнение с изместванията на изток.
Забележете
Фотоволтаичните панели са чувствителни към засенчване; уверете се, че в непосредствена близост до модула няма дървета, комини или високи сгради.
Наклон на покрива при фотоволтаици
За фотоволтаичната система е най-добре слънцето да огрява колектора под ъгъл от 90°. Тъй като това се случва рядко, е необходимо да се изчисли ъгълът, който ще даде най-добри резултати през цялата година. Решаващият фактор за оптимално наклонена повърхност е географската ширина: в Северна България слънчевите лъчи падат под по-малък ъгъл в сравнение с южната част на страната. Ако искате да постигнете оптимален ъгъл за целогодишна ефективност, фотоволтаичният панел в южните райони на България като Петрич и Санданскитрябва да бъде поставен под наклон около 41 градуса, а за северните райони като Видин и Русе около 43 градуса. Дори и отклонение до 20° не е причина да се откажете от монтаж на фотоволтаични панели.