Использование солнечных коллекторов, для целей отопления, на Южном Урале (Магнитогорск)
Однозначный ответ о возможности и целесообразности использования солнечных коллекторов, для целей отопления, на Южном Урале
Вопрос возможности и целесообразности использования альтернативных источников энергии, в условиях сурового уральского климата, до настоящего времени не имел чёткого и однозначного ответа. Во всяком случае, мне не удалось найти опубликованные материалы, рассказывающие о том, что на территории Челябинской области и Магнитогорска в частности, у альтернативных источников энергоснабжения есть будущее. Как раз наоборот, во всех материалах, которые мне удалось найти, говорилось о возможности и целесообразности использования альтернативных источников энергии — солнечных коллекторов, в условиях Юга России. Даже для Москвы, московской области и средней полосы России, использование солнечных коллекторов признавалось не эффективным и не целесообразным. Что уж тут, говорить про Урал. Но, так ли это?
Давайте вместе разберёмся в этом вопросе. Для начала, нам надо понять в каком климате находится город Магнитогорск. Для этого, мы с Вами, открываем справочник по климатологии и находим там свой город. В нашем случае, это — Магнитогорск:
Ещё раз внимательно, давайте просмотрим на то, в каких климатических условиях мы предполагаем с Вами получать тепло, с помощью альтернативных источников получения энергии — солнечных коллекторов. Нас, в первую очередь интересуют осенние, зимние и весенние месяцы. Итак, средняя температура в эти времена года: Осень — сентябрь +11,1 градуса Цельсия, октябрь + 3,8 градуса Цельсия, ноябрь — 5,9 градуса Цельсия. Зима: декабрь — 11,9 градуса Цельсия, январь — 14,1 градуса Цельсия, февраль — 13,5 градуса Цельсия. Весна: март — 7,1 градуса Цельсия, апрель + 4,5 градуса Цельсия, май + 12,6 градуса Цельсия. Как видите, климат, не очень, чтобы, тропический. Кроме того, хочу Вам напомнить, что суровость климата, для целей отопления может быть определена и таким показателем, как ГСОП. То есть, градусо-сутки отопительного периода. Для Магнитогорска ГСОП, по моему мнению, находится на уровне 6649 часов, отопительного периода. Об этом я уже писал в своей статье Энергоэффективный дом.
Теперь, надо сказать несколько слов, об альтернативе традиционным источникам энергии, вроде газа или электричества, о — солнечных коллекторах. Солнечные коллекторы, преобразуют энергию солнца, и за счёт теплоносителя, циркулирующего в них — передают тепло, полученное от солнца на отопление дома,
У себя в доме, я установил солнечные коллекторы ещё в 2009 году. Потом несколько лет эксперименитировал с расположением коллекторов на крыше дома, углом их наклона относительно солнца, углами ориентации по сторонам света. В 2013 году, для точного понимания того, сколько же они приносят энергии, поставил счётчики тепла. Это позволило собрать статистику производства тепла солнечными коллекторами, в течении календарного года: сезона 2013 — 2014 годов (365 дней). В настоящее время статистика продолжает собираться и далее.
И так, представляю Вам: солнечные коллекторы «Сокол». Разработка российского ОАО ВПК «НПО машиностроения», поставленные компанией «Новый полюс».
Поскольку у меня, помимо основной цели — отопления дома, стояла задача собрать, объективные данные о том, какое количество тепловой энергии производят солнечные коллекторы, я установил их на южной стороне дома, без какого либо дополнительного утепления самих коллекторов, вертикально (то есть под углом в 90 градусов к плоскости земли). Это крайне важный момент. Как Вы знаете, я уже ранее экспериментировал с тем, под каким углом относительно солнца необходимо ставить солнечные коллекторы на широте города Магнитогорска, для целей отопления (а это 53 градуса северной широты и 59 градусов восточной долготы). А также с тем, в какую сторону света должны быть направлены солнечные коллекторы, для максимально — сбалансированной выработки тепловой энергии. В результате этих натурных экспериментов, я пришёл к выводу, что у нас, в Магнитогорске, для целей отопления, солнечные коллекторы необходимо ставить на южную сторону, вертикально. Именно с этой ориентацией и в этом положении, солнечные коллекторы вырабатывают максимально — сбалансированное количество тепловой энергии.
Вот как выглядят солнечные коллекторы «Сокол» смонтированные на моём доме:
Как видно из фотографии, коллекторов установлено 3 штуки, общей площадью около 6 метров квадратных.
Далее, крайне важно сказать ещё об одной вещи: о нашем календаре. Как Вы вероятно знаете, общепринятый сегодня календарь, не имеет ничего общего с тем, как он синхронизируется с законами природы, существующими в нашем мире, не говоря уже о том, что и к истории нашего Мира и нашей страны — России, он не имеет ничего общего. Достаточно напомнить о том, что общепринятое на сегодня, летоисчесление от рождества Христова ввёл на Руси Пётр-первый в 1700 году, украв у России несколько тысяч лет её истории. Полностью царский указ назывался так: «О писании впредь Генваря с 1 числа 1700 года во всех бумагах лета от рождества Христова, а не от сотворения мира в Звёздном Храме». Хотя, надо отдать должное хитрости Петра, для того чтобы новый календарь был принят без особых усложнений, царский указ заканчивался словами: «А буде кто похочет писать и от сотворения мира в Звёздном Храме: и им писать оба те лета — от сотворения мира в Звёздном Храме и от рождества Христова сряду свободно». Вот так, Лето 2014 года, автоматически превращается в 7523 год от Сотворения Мира в Звездном Храме (СМЗХ).
Я это Вам рассказываю для того, чтобы Вы поняли, какое отношение имеет календарь к энергоэффективности, в проектировании и строительстве зданий, а также к альтернативным источникам производства тепловой энергии — солнечным коллекторам. Дело в том, что, в результате всех проводимых за много столетий реформ календаря и времяисчисления, у нас полностью оказались сбитыми естественные для человека, биологически обоснованные, циклы и времена года. Любой, кто изучал в советской школе астрономию (она, кстати есть как обязательный предмет, в современной капиталистической российской школе?) знает, что единственным источником энергии, а значит и жизни на Земле, является наше Солнце. Так вот, наша с Вами Земля, вращается вокруг солнца, по определённой, вытянутой орбите. И в нашем с Вами, северном полушарии солнцестояние, то есть те дни, когда Земля либо максимально близка (летнее солнцестояние), либо максимально далека (зимнее солнцестояние) находится от Солнца, приходится, соответственно на 20 — 21 июня и на 21 — 22 декабря. Именно в эти дни, у нас и появляется самая длинная ночь и самый короткий день (21 декабря) а также самый длинный день и самая короткая ночь (21 июня). По середине, между этими календарными точками, находятся дни равноденствия. То есть дни, когда длительность дня и ночи — выравниваются. Это, соответственно — 21 марта и 21 сентября. Это означает, что правильные, самой Природой обусловленные законы нашего Мира, основаны на естественно — природном, солнечном цикле. С датами, хрономитриующими их, двадцать первыми числами, каждого месяца.
То есть — вероятность выработки солнечными коллекторами тепловой энергии — максимальна около 21 — 22 июня, в те дни, когда длительность светового дня — максимальна. В дни солнечного равноденствия (21 марта и 21 сентября) , выработка тепловой энергии, при сопоставимых параметрах облачности и температуры окружающего воздуха, должна быть примерно равна. А вот в день зимнего солнцестояния (21 декабря), в связи с очень малой продолжительностью светового дня, и заведомо низкой температурой воздуха — выработка тепловой энергии должна быть минимальной. Если — вообще будет.
Вот давайте это и проверим. Но, только в начале, зальём в систему циркуляции солнечных коллекторов антифриз. Мы же помним из климатологии, что абсолютный минимум температуры в Магнитогорске составляет — (минус) 46,1 градуса Цельсия. А значит, теплоноситель в солнечных коллекторах, не должен замерзать и при такой температуре, за окнами Вашего дома. Я для системы циркуляции теплоносителя, в своих солнечных коллекторах, выбрал: DIXIS-65
И так, ещё раз обращаю Ваше внимание, что приведённые ниже данные, по произведённой солнечными колекторами «Сокол», тепловой энергии основаны, на данных полученных со счётчика тепла, и выстроены по правильному, естественному, солнечному циклу. То есть с 20 числа каждого месяца, по 19 число последующего месяца. Но для удобства восприятия, названия месяцев, я оставил прежние.
Теперь, давайте проверим, сколько тепловой энергии смогли произвести солнечные коллекторы «Сокол» в условиях реальной эксплуатации, в уральском климате, на широте Магнитогорска. Обращаю Ваше внимание на то, что в таблице приведены, в том числе и параметры средней температуры воздуха, в каждый из указанных дней, а также то, что произведённая солнечными коллекторами «Сокол» тепловая энергия указана в кВт.ч.
Приступим:
Февраль 2013 года
Март 2013 года
Апрель 2013 года
Май 2013 года
Июнь 2013 года
Июль 2013 года
Август 2013 года
Сентябрь 2013 года
Октябрь 2013 года
Ноябрь 2013 года
Декабрь 2013 года — начало 2014 года
Январь 2014 года
И теперь уже сводный, за весь календарный год, сезона 2013 — 2014 (365 дней)
Как Вы прекрасно видите, общее производство тепловой энергии, солнечными коллекторами «Сокол», в течении календарного года, составило 1934 киловатт часа.
Что в среднем составляет 161,16 киловатт часа в месяц. Или 322,33 киловатт часа, с каждого квадратного метра солнечного коллектора, в год. Или 26,86 киловатт часа с каждого квадратного метра солнечного коллектора, в месяц.
Теперь, для дополнительной наглядности, давайте рассмотрим эти же данные, помесячно и посуточно в виде диаграмм. Так — нагляднее:
Февраль 2013 года
Март 2013 года
Апрель 2013 года
Май 2013 года
Июнь 2013 года
Июль 2013 года
Август 2013 года
Сентябрь 2013 года
Октябрь 2013 года
Ноябрь 2013 года
Декабрь 2013 года — начало 2014 года
Январь 2014 года
Думаю, Вам всё понятно.
Теперь пришло время подвести итог, и ответить на вопрос о возможности и целесообразности использования альтернативного источника энергии — солнечных коллекторов для отопления, в условиях уральского климата.
Как Вы помните, условиями задачи предполагалось ответить на вопрос, о возможности и целесообразности использования солнечных коллекторов, для целей отопления. Нас интересовал период: осень, зима, весна. Сколько было произведено тепловой энергии? Ответ на ладони: осенью мы получили: 229,05 киловатт часа. В среднем 76,35 кВт.ч. в месяц. В зимние месяцы было произведено: 744,98 киловатт часа. В среднем 248,32 кВт.ч в месяц! В весенние месяцы, солнышко нам подарило: 467,73 киловатт часа тепла. В среднем 155,91 кВт.ч в месяц.
Таким образом, мною получен принципиальный ответ: Да, в условиях уральского климата, на Южном Урале, в городе Магнитогорске, возможно получение тепловой энергии, для целей отопления, из альтернативного источника энергии — солнечных коллекторов. И эта энергия производится ими и осенью и зимой и весной. Причём — зимой, больше чем весной. А весной — больше, чем осенью. Это первые принципиальные моменты.
Теперь давайте ответим на вторую часть вопроса: о целесообразности. Внимательно посмотрим, не только на то, сколько энергии мне произвели солнечные коллекторы, но и на то сколько дней, в этот осенне-зимне-весенний период они её приносили. Смотрим: из 91 дня осени, солнышко дарило нам своё тепло 49 дней. В зимние месяцы, солнце согревало нас 61 день из 90. Весной, когда вся природа пробуждается от спячки, солнышко улыбалось нам и говорило «доброе утро» 77 дней! Из 272 осенне-зимне-весенних дней года, солнце щедро делилось с нами своим теплом 187 дней.
То есть, в этом календарном сезоне 2013 — 2014 годов, в 69 процентах случаев, солнце, было благосклонно к нам, и по дружески отавливало мой дом, не прося ничего взамен. Бесплатно, то есть — даром. И это второй принципиальный момент.
Это означает, что на два принципиальных вопроса, о возможности и целесообразности использования альтернативных источников энергии, для целей отопления, в условиях сурового уральского климата, получены окончательные ответы: да, это принципиально возможно и целесообразно!
* Все материалы, которые были получены, в результате этого исследования, послужат отправной точкой в проектировании, строительстве и эксплуатации энергоэффективных инженерных систем Первого энергоэффективного эко-поселения в Челябинской области Солнечная долина.
Статья получила замечательное продолжение. Читайте здесь.
