Ефективност, Степен на покритие, Степен на използване - ако се интересувате от слънчева термална система, трябва да се справите с тези технически термини. Всички тези термини са важни, за да може да се оцени действителната ефективност на слънчевата топлинна система. Колко отоплителна енергия или разходи за енергия ще спестите в крайна сметка зависи от ефективността на вашата слънчева топлинна система и за какво ще се използва –  за подготовка на топла вода, за поддържане на отопление или и за двете едновременно . По-долу ще разберете каква е степента на използване, степента на покритие и ефективността на слънчевите панели и какво влияние оказват върху ефективността на цялата системата.

Съдържание:

  • Слънчева топлинна система: ефективност
  • Коефициент на покритие
  • Степен на използване

Слънчева топлинна ситема: Ефективност

Ефективността при слънчевата топлинна система може да опише с няколко показателя. По принцип, когато се говори за ефективност, се има предвид съотношението между енергията, погълната от слънчевия колектор и енергията, която действително може да се използва. При някои термо соларни инсталации се посочва само ефективността на системата. Това представлява комбинираната стойност на всички компоненти на системата.

Също така се говори и за оптична ефективност, която описва общата ефективност на инсталацията в момента, когато температурната разлика извън и вътре в колектора е най-малка.

 

Ефективност = съотношение между използваема и използвана енергия

 

Следователно ефективността е по-висока, колкото повече от използваемата ( добитата от колектора ) енергия може да се използва. Приблизително 50% ефективност вече е типична стойност за слънчеви топлинни системи.

Ефективност на колектора

Ефективността на слънчевата топлинна система се  влияе значително  вида на използвания колектор , тъй като в зависимост от покритието му има оптична загуба, а в зависимост от изолацията му има и топлинна загуба. Освен това, ъгълът на падане на слънчевите лъчи  върху колектора  и ориентацията му също оказват  влияние върху ефективността.  Същевременно важна е и постоянно вариращата  разлика между температурата  на флуида в абсорбера и температурата на околната среда  . Ако слънчевият топлинен абсорбер е по-топъл в сравнение с околната среда, ефективността се влошава. Колкото по-голяма е съответната температурна разлика, толкова по-лоша е  ефективността на слънчевата топлинна система.

По принцип това е просто ефективност на колектора, която зависи от слънчевата лъчи, т.е. от времето на деня и годината. Този тип ефективност не е константа по отношение на слънчевата система и генерираната топлина.

Ако искате да узнаете производителността на цялата слънчева топлинна система, трябва да се обърнете към така наречената  ефективност на системата,  където компонентите на системата като слунчев колектор, тръбопровод, топлообменник  и  бойлер са разгледани отделно  по отношение на съответните топлинни загуби.

Коефициент на топлинна загуба (U-стойност)

Всеки един компонент на слънчевата топлинна система фундаментално страда от топлинни загуби. Това, което е важно в този контекст, е  коефициентът на топлинни загуби (U-стойност)  на слънчевия колектор . Този фактор също определя ефективността на слънчевата топлинна енергия. U-стойността показва колко голяма е загубата на топлина за градус температурна разлика и за квадратен метър площ на колектора. Средната U-стойност за слънчева топлинна система или колектор е  два до максимум пет вата на квадратен метър . Колкото по-малко топлина се губи, толкова по-близо сме до оптималната ефективност на сънчевия  колектор и следователно до най-добрата възможна ефективност.

U-стойност на коефициента на топлинна загуба: 

Тази стойност също влияе върху ефективността и описва топлинните загуби на квадратен метър повърхност на колектора и степента на температурна разлика.

Степен на покритие

Степента на слънчево покритие (наричано още съотношение на покритие) описва целева стойност, която трябва да бъде постигната със слънчевата топлинна система. Тук потребителят трябва да реши за какъв процент покритие трябва да бъде проектирана системата. Трябва ли системата да се използва само за подготовка на топла вода или и за отопление?

Диаграма 1:  Необходимостта от топлина за топла вода (зелено) е относително постоянна през цялата година. Къпете се и се миете през лятото и зимата. Това означава, че голяма част от търсенето може да бъде покрито от соларната система (оранжеви ивици) и само малко допълнително отопление трябва да се добави през зимните месеци чрез други доставчици на топлина. 

Степента на слънчево покритие за системи за отопление с гореща вода е приблизително 50%.

Диаграма 2:  Ситуацията обаче е различна, когато става дума за покриване нуждите от топла вода за отопление. Потреблението е много високо през зимните месеци и почти не съществува през лятото. Ако целта е да се покрие възможно най-голяма част от използваната топлинна енергия чрез слънчевите колектори, ще има загуби през летните месеци под формата на огромни енергийни излишъци, тъй като системата трябва да е достатъчно голяма, за да постигне максимално захранване през зимата . 

Ако степента на слънчево покритие е под 40%, определено са необходими допълнителни системи като термопомпа или  печка с водна риза за доставяне на топлина.

Ако трябва да се поддържа отопление в допълнение към битовата гореща вода и трябва да се постигне балансирано съотношение между използваем слънчев добив и инвестиционни разходи, процентът на покритие обикновено е 25%. 

Колкото по-висок трябва да бъде процентът на покритие, толкова по-голяма и по-скъпа ще бъде системата.

Степента на покритие показва каква част от необходимата енергия действително се покрива от колектора, т.е. слънчева топлинна енергия. Съответният дял на енергия зависи от множество фактори. В резултат на това нивото на слънчево покритие варира в течение на една година. По принцип трябва да виждате информацията за нивото на покритие за колектор само като насока, тъй като трябва да се вземат предвид много аспекти. 

Стойностите на степента на покритие зависят от следните фактори:

  • Индивидуални изисквания за топлина
  • Контрол на отоплението
  • Тип колектор (вакуумно-тръбни или плоски колектори)
  • Положението на колектора (наклон в градуси, ориентация и посока)
  • Размер и дизайн на системата 
  • Местоположение на слънчевата система
  • Поведението на потребителите
  • Вид и обем на съда за съхранение на топлата вода
  • Външни влияния (засенчване)
  • Ниво на използване

Степен на използване

За да можете предварително да прецените икономическата жизнеспособност на слънчевата топлинна система, вие също трябва да разгледате  степента на използване на системата  . Съответната стойност показва колко от преобразуваната слънчева енергия действително може да се използва за топла вода или вода за отопление. Излишната енергия през летните месеци не се взема предвид при изчислението. Резултатът обикновено винаги се отнася до ефективността на системата за цяла година и включва спиране на системата, както и фази на включване и изключване.

Коефициент на слънчево покритие + диаграма на коефициента на използване

Забележка

Степента на използване е противоположна на степента на покритие: високата степен на покритие автоматично води до ниска степен на използване.

Степента на използване на соларните модули е дадена в проценти. Моля, имайте предвид, че съхранението на топла вода в буферен съд може значително да повлияе на степента на използване, тъй като колкото по-голямо е съхранението, толкова по-голям е делът на слънчевата енергия, който действително се използва.