Расчет поступления солнечной радиации для Московской области и других регионов

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

А можно выставить одинаковую площадь окон по фасадам - тогда проще соотнести со своей площадью. На планшете не могу пользоваться документом. И где фасад, который южный? Может, не увидела, где указано - где какой фасад?

 

Если Вы используете файл "для окон" для расчета вертикальных солнечных панелей, поставьте:
- в ячейке G4 - 180 (угол поворота Фасада 1, на Юг);
- в ячейке G10 - 60 (площадь панели)
- в ячейках I10, K10, M10 - 0 (площадь панелей по остальным стенам).
Получим, что средняя радиация в январе (в декабре в 1.5 раза меньше) 1836 кВт*ч за месяц (около 60 кВт*ч в день).
Лучше, конечно, использовать файл из первого сообщения в теме, подставив в него угол 90 и матрицу Юг-90 градусов. В этом файле, я особенное внимание уделил неравномерности поступления солнечной радиации.

В месяце 744 часа, из них, только 239 (32%) - светлое время суток, в остальное время поступление 0.
В среднем, за час светлого времени поступление на 60 м2 - 7,67 кВт*ч, если использовать СП с КПД 17%, то это 1,3 кВт. Для равномерного подогрева воды в течение суток, нам потребуется комната с аккумуляторами, а на нагрев пойдет 420 Вт в час.

Но это все, в среднем! Фактически, получится "то пусто, то очень густо". Внутри этих 239 часов, поступление радиации будет скакать раз в 50, между солнечным полднем и пасмурным вечером.
Из этих 239 часов:
- 41 час ясного неба (в среднем, около 29 кВт*ч на панель, 4,96 кВт после преобразования). Если будет ясное небо в районе полудня, то будет больше 42 кВт*ч на панель 60 м2, и больше 7 кВт после преобразования.
- 198 часов "неясного" неба, в которые поступает в среднем 1,9 кВт*ч (0,32 после преобразования).
- из этих 198 часов, примерно 139 приходятся на пасмурные и облачные дни, в которые вообще не будет ни минуты ясного солнца. Я думаю, в эти дни поступления будут еще раза в 1.5-2 хуже, чем в среднем за 198 часов, т. е. мощность после преобразования - в районе 0,15-0,2 кВт.
Кроме того, я подозреваю, что КПД 17% - это при прямой радиации и ясном небе, а при рассеянном освещении в пасмурный день - может быть хуже.

 

@SergeChe, я предполагала, что 200 литров на день горячей воды хватит, даже если и неравномерно греется. Комнаты с аккумуляторами не надо - можно греть напрямую тенами. Т е, получу из 9 квтч только 1,3. Это в Москве. В Харькове, видимо, получше будет. Подозреваю, что файл для окон не подходит. Тк кпд СП рассчитано уже с потерями на стекле панелей. Думаю, Ваши выводы ошибочны.

 

Возможно, я не так поняла. Я полагала, что файл «для окон» учитывает уже все потери на отражения и светопропускания стёкол ... Тогда какие «после преобразования» имелись ввиду? Я обсуждала количество СП для подогрева 200 л воды. Было предложено использовать файл для окон, который учитывает потери на светопропускание и т п. Там в топике расчёт провели с учётом этих потерь на стёклах. Тогда, получается, или расчет провели неверный, или файл не подходит, т к в кпд СП уже учтены все потери на стекле СП, или я неправильно что-то применяю.

 

Подождите 4 часа, приду с работы -отвечу.

 

Файл «для окон» отличается от «универсального» следующими моментами:
- в него не нужно вставлять матрицу, все нужные матрицы он уже содержит;
- он работает только с вертикальными панелями, зато матрицы для них посчитаны с большой частотой, с шагом 2.5 градуса;
- он делает расчет по 4-м панелям одновременно;
- в него можно подставить площади этих 4-х панелей, и получить суммарные величины;
- на первой странице он выдает меньше информации, чем «универсальный» файл.

Он считает в точности то же самое, что и «универсальный» файл. Никаких поправок на отражение стекла, его загрязнение, затенение, площадь рамы и переплета и т. п. в нем нет. Только количество радиации, поступающей на поверхность.
Сделан он, чтобы упростить расчет тем, кто считает теплопоступления через окна. Полученные цифры нужно умножать на понижающие коэффициенты и Solar Factor, как это и сделал @a991ru, Кстати, если Вы использовали SF, то коэффициент отражения применять не нужно, он туда уже входит.

Мне кажется, что не "было предложено использовать", а Вы сами начали,

а я просто пояснил где что подставить. Мне-то все равно, каким Вы файлом пользуетесь, раз считают они одинаково. "Преобразование" - это преобразование солнечной радиации в электроэнергию, то самое, у которого КПД 17%.

@Olivka557, Про Вашу идею нагревать воду солнечными панелями, я отвечу сегодня, попозже.

 

@Olivka557,
По поводу нагрева воды ТЭН-ами, подключенными к солнечным панелям с КПД 17%, без аккумуляторов. В вашем примере, для нагрева 200 л воды с 8С до 50С требовалось около 10 кВт*ч (2 кВт, примерно 5 часов). Действительно, если поставить 60 м2 панелей, то в среднем за день в январе на них будет поступать около 60 кВт*ч, что с учетом КПД даст нам 10 кВт*ч для нагрева воды.

На что я пытался обратить Ваше внимание:
- из этого месячного поступления радиации, почти 80% будет поступать всего лишь за 41 час ясного неба, остальные 20% будут "размазаны" на оставшиеся почти 200 часов светлого времени суток;
- даже зимой, в районе полудня при ясном небе, пиковая мощность Вашей панели будет превышать 7 кВт. В марте – так вообще почти 10. На эту мощность должны быть рассчитаны ТЭН-ы, сечение проводов и т. п., или же СП должна автоматически отключаться посекционно, при поступлении избыточной энергии;
- соответственно, при пиковой мощности вода нагреется до 50С за 1.5 часа, а в ясный день вполне может и закипеть часа за 4;
- зато, в пасмурный день, вся огромная панель будет выдавать ватт 150-200, и вода нагреется за день не с 8С до 50С, а всего лишь до 12-14С. По метеонаблюдениям, таких дней (когда солнце вообще не показывается) в январе в среднем 18, а пасмурная погода (и отсутствие горячей воды ) могут продолжаться несколько дней подряд.
Чтобы иметь гарантированную ежедневную горячую воду, нужна или панель громадных размеров (раз в 10 больше, чем 60 м2), или аккумуляторы э/э или тепла.

 

А я думала, что ошиблась - у меня тоже выходило 600 м2, только для отопления Теплым полом от ТА. Я не рассматриваю или -или. Гвс в январе от панелей - это отопление через подключение ТА большой емкости в феврале, марте, ноябре, октябре. Что в гвс не догреет солнце - догреет сеть. Потом, через инвертор (сейчас читаю https://www.forumhouse.ru/posts/13394146/) можно давать питание прямо потребителям, если есть солнце, и подключать сеть, когда нет. 60 м2 панелей (около 10 кВт) - это около 5 тыс долл. У меня разрешение от соседа на газ стоит 5 тыс долл. Добавить пару ТН воздух-воздух по 300-400 долл- и в доме с теплопотерями около 5 квтч можно почти забыть об электричестве на 6 мес (в общей сложности) из 12, при этом никаких выкипаний, стагнаций и т п. Включать ТН только днём - когда есть электричество от панелей и высокий СОР под крышей . В декабре - январе, конечно, надо будет или на электричество на ТН потратиться при - 30, или камином протапливать.

 

Видимо, я напрасно пытался донести до Вас мысль о крайней неравномерности поступления солнечной радиации. В какие-то моменты электричества у Вас будет "хоть залейся", можно одновременно и воду греть, и ТН включить, и холодильник с телевизором через инвертор. А в другие, довольно продолжительные периоды (несколько дней - неделя), Вы не увидите от своей, достаточно дорогой и сложной системы, практически никакой реальной отдачи.

Если Вы ориентируетесь на сообщения "Дяди", то я бы советовал отнестись к ним очень осторожно. Цифры очень высокие, отличаются от того, что могло бы (по моим прикидкам) быть, в разы.

@Olivka557, я с тяжелым чувством вынужден Вам напомнить, что тема все-таки про расчеты поступления солнечной радиации.

 

Спасибо! Отчего же, я отдаю отчёт в неравномерности прогрева солнца - отсюда и ТА планируется. Хотелось бы вычислить минимально -эффективно - оптимально-достаточное количество СП. Спасибо Вам за тему. Только если люди не будут понимать, куда применить Ваши расчеты, она так и останется темой для утешения своего ЧСВ. Мне очень помогли расчеты @a991ru, они наглядно прояснили некоторые тонкости применения матриц. И обсуждение моих вопросов тоже прояснило некоторые моменты по матрицам. Впрочем, более не буду флудить.

 

Неравномерность радиации и реальные данные
Несколько раз всплывал вопрос о том, что средние данные по радиации скрывают за собой их большую неравномерность. Умозрительно это понятно, но всегда хочется посмотреть и пощупать.
Я давно ищу подходящие данные (дневные или даже почасовые), на достаточно длинном периоде наблюдений. Наконец-то мне повезло, я натолкнулся на сайт "Группы атмосферных исследований" из Кишинева, там в архиве множество месячных графиков солнечной радиации, за 15 лет:

Формат: графики суммарной и рассеянной радиации на горизонтальную поверхность за день, на каждый день месяца, в МДж/м2. Разница между двумя графиками - это прямая радиация на горизонтальную поверхность.
Оттуда я уже попал на сайт "World Radiation Data Centre", там множество метеостанций, со всего мира, складывают свои наблюдения по солнечной радиации. Где-то есть только суммарная, где-то есть и рассеянная, где-то пропуски в данных, где-то климат кардинально отличается от нашего ...
Из ближайших к нам мест, мне показались интересными данные из Молдавии (за их полноту) и из Латвии (за достаточную территориальную близость, и мало отличающуюся от нас широту).
Итак, на картинке (я взял три самых "темных" месяца):
1. Зима 2017-2018 в Молдавии (ну, как зима. ), широта 47, собрано из картинок с молдавского сайта. При желании, можно было бы и все цифры скачать.
2. Две зимы в Латвии, по данным м/с Zilani, широта 56.5 (у Москвы 55.76). Я постарался подобрать формат графиков под первую картинку. Есть еще в Латвии станция Rucava 56.15 сш, еще ближе по широте, но по ней нет данных рассеянной радиации.

Что мы видим: "зима" в Молдавии достаточно солнечная. Но, несмотря на это, в конце ноября - начале декабря есть 14-дневный период, когда солнце вообще не выглядывало. Радиация в это время в основном не превышала 0.5 кВт*ч/м2 в день. Есть и другие такие периоды, менее продолжительные.
Напомню, речь идет о горизонтальной панели.
В Латвии зима пасмурная (ну. почти как у нас), с небольшими проблесками ясного неба, и это не какая-то аномалия, а вполне обычное явление (у меня еще графики есть, но они все очень похожи).

Что я попробую сделать дальше:
- подберу наиболее подходящую латвийскую зиму, по соотношению рассеянной и прямой радиации, средним значениям и т. п., похожую на "среднестатистическую" московскую;
- аккуратно пересчитаю ее, сделав наиболее правдоподобные предположения, на вертикальную южную панель (это направление близко к оптимальному для зимы, и вообще часто встречается). Матрицы возьму московские, значения альбедо московские, поправки по московской статистике.
- у меня получится реалистичный график для нашей зимы, на котором будет хорошо видна вся нестабильность солнечной радиации зимой, даже (и особенно) на "энергетически выгодном" южном направлении.

 

@a991ru, Да, именно так. Всякие там закипания коллекторов, блокировки контроллеров, аварийное отключение панелей, чтобы не перегрузить систему и не пожечь ТЭН-ы.и не поплавить провода Надеюсь, на "реалистичных" графиках все это будет можно будет проиллюстрировать.
Если Вы обратили внимание, я отдельные усилия прилагаю, чтобы обозначить максимальные поступления. Казалось бы - посчитал среднее за месяц, и все хорошо.
Я уже упоминал, откуда вообще возник вопрос: https://www.forumhouse.ru/posts/22750264/ Увеличенные окна на Юг (30-40 м2!), так сказать "Direct Gain Approach" в пассивном солнечном обогреве.
Я много лет работаю в офисе с полностью стеклянным фасадом. Уже где-то в марте, штор на окнах и отключения отопления (на южном - юго-восточном направлении) не хватает, приходится в какие-то моменты охлаждать помещения. Есть более современные решения - всякие автоматические жалюзи и электрохроматические стекла, но я бы просто не делал больших окон на юг.