Produkcja Ciepła przez Kolektor Słoneczny – Obliczenia

Poniżej chciałbym przedstawić obliczenia pokazujące ile potrzeba energii (wyprodukowanej przez kolektory słoneczne) do podgrzania wody w gospodarstwie domowym.

Założenia:
– Przyjmuje się że dzienne zapotrzebowanie na wodę wynosi około 140-160 litrów na osobę w tym 40% stanowi woda ciepła (o temperaturze 50°C) czyli około 50-70 litrów.
– Średnia roczna ilość energii słonecznej przypadającej na m2 wynosi około 1000 kWh/m2  (przy usłonecznieniu 1600 godzin rocznie).
– Moc cieplna pojedynczego kolektora wynosi 800 W/m2 (przyjmując: powierzchna czynna 1m2, sprawność 80% pracującego przy natężeniu 1000 W/m2, Pkol=1m2 1000 W/m2*80%=800 W/m2)
– dla 3-4 osobowej rodziny potrzebny jest 300 l zasobnik oraz kolektory o powierzchni czynnej równej 6 m2

Moc cieplna panelu solarnego wynosi  6 m2 * 800 W/m2 = 4800 W (4,8 kW)
W ciągu roku uzyskamy  1600 h*4800 W = 7680 kWh

By podgrzać 300 l wody (cały zasobnik) o 40°C potrzebujemy 25 kWh, natomiast czas potrzebny do podgrzania tej wody (za pomocą solarów o mocy 4,8 kW wynosi 5,2 h (25 kWh : 4,8 kW)

Latem dziennie możemy wyprodukować 38,4 kWh ciepła (4,8 kW*8 h jest to Qkol) zakładając że kolektor pracuje całą mocą przez 8 h. Ciepło to pozwoli podgrzać 827 l wody (m = Qkol/Δt*cw [ kg ] – podstawiając dane, masa wody wynosi m=38,4/40*0,00116)

Natomiast zimą uzyskujemy zaledwie 3,6 kWh pozostałą ilość (ok.21kW) musimy dostarczyć z innego źródła (gaz, węgiel itp.)