Схема подключения солнечного коллектора: Схемы подключения солнечного коллектора к системе отопления

Принципиальные схемы системы солнечного горячего водоснабжения .

Солнечный коллектор Сокол

Общие требования к системам солнечного теплоснабжения.

Рекомендуется использовать солнечный коллектор «Сокол» в системах, не требующих слива теплоносителя в зимний период. Теплоносителем в коллекторном контуре может быть химически очищенная вода или, при возможности замерзания, рекомендуется использовать антифризы на основе этилен- или пропиленгликоля, применяемые в системах отопления индивидуальных зданий и содержащих ингибиторы коррозии для алюминиевых сплавов.

Для увеличения срока службы и сохранения высокой эффективности работы в течение всего периода эксплуатации коллекторы «Сокол» рекомендуется использовать в системах непрямого нагрева воды, т.е. первом замкнутом контуре двухконтурных систем, имеющих специальный промежуточный теплообменник для передачи тепла в накопительный бак-аккумулятор системы. Прямой нагрев воды в коллекторах не рекомендуется из-за ускорения внутренней коррозии и возможного засорения каналов поглощающей панели механическими взвесями и отложениями солей.

При использовании коллекторов в системах солнечного теплоснабжения они должны разрабатываться в соответствии с требованиями ВСН 52-86 «Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования.» (Госгражданстрой, М., 1988). Коллекторы, входящие в состав бытовых солнечных водонагревателей, монтируются в соответствии с руководством по эксплуатации этих установок.

В коллекторном контуре системы необходимо предусматривать установку мембранного расширительного бачка для компенсации увеличения объёма теплоносителя при нагреве и предохранительного клапана для предохранения коллектора от роста давления свыше рабочего.

Практически все солнечные системы работают в режиме аккумулирования тепла в накопительном баке, поскольку полезно используемое тепло поступает в систему (к коллекторам) только в дневное время, а система должна обеспечивать круглосуточную подачу горячей воды потребителю.

Солнечные коллекторы могут применяться как в термосифонных системах с естественной циркуляцией теплоносителя первого (коллекторного) контура, так и в системах с принудительной (насосной) циркуляцией теплоносителя.

Особенностью систем является то, что в случае термосифонной системы нижняя точка бака-аккумулятора должна располагаться выше верхней точки коллектора и не далее 3-4 м. от коллекторов, а при насосной циркуляции теплоносителя расположение бака-аккумулятора может быть произвольным.

Установки солнечного горячего водоснабжения с естественной циркуляцией, как правило, следует применять при площади солнечных коллекторов до 10 м².

Принципиальная схема одноконтурной термосифоннойсистемы солнечного горячего водоснабжения.

Работа одноконтурной термосифонной системы для прямого нагрева воды

Коллекторы, бак-аккумулятор и соединительные трубопроводы системы заполнены холодной водой. Солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (остекление) коллектора нагревает его поглощающую панель и воду в её каналах. При нагреве плотность воды уменьшается и нагретая жидкость начинает перемещаться в верхнюю точку коллектора и далее по трубопроводу – в бак-аккумулятор. В баке нагретая вода перемещается в верхнюю точку, а более холодная вода размещается в нижней части бака, т.е. наблюдается расслоение воды в зависимости от температуры. Более холодная вода из нижней части бака по трубопроводу поступает в нижнюю часть коллектора. Таким образом, при наличии достаточной солнечной радиации, в коллекторном контуре устанавливается постоянная циркуляция, скорость и интенсивность которой зависят от плотности потока солнечного излучения. Постепенно, в течение светового дня, происходит полный прогрев всего бака, при этом отбор воды для использования должен производиться из наиболее горячих слоев воды, располагающихся в верхней части бака. Обычно это делается подачей холодной воды в бак снизу под давлением, которая вытесняет нагретую воду из бака.

Применение коллектора «Сокол» в таких схемах не рекомендуется.

Принципиальная схема двухконтурной термосифонной системы солнечного горячего водоснабжения.

Работа двухконтурной термосифонной системы.

Работа такой системы аналогична работе одноконтурной системы, но в системе имеется отдельный замкнутый коллекторный контур, состоящий из коллекторов, трубопроводов и теплообменника в баке-аккумуляторе. Этот контур заправляется специальным (как правило, незамерзающим) теплоносителем. При нагреве теплоносителя в коллекторе он поступает в верхнюю часть теплообменника, отдает тепло воде в баке и охлаждаясь движется вниз ко входу в коллекторы, осуществляя постоянную циркуляцию при наличии солнечной радиации.

Полный прогрев бака происходит постепенно, в течение всего светового дня, но поскольку отбор воды к потребителю производится из наиболее прогретых верхних слоев, пользование горячей водой возможно и до полного прогрева.

Принципиальная схема двухконтурной системы солнечного горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией

В системах с принудительной циркуляцией в коллекторный контур включается циркуляционный насос, что дает возможность устанавливать бак-аккумулятор в любой части здания. Направление движения теплоносителя должно совпадать с направлением естественной циркуляции в коллекторах. Включение и выключение насоса производится электронным блоком управления, представляющим собой дифференциальное управляющее реле, сравнивающего показания датчиков температуры, установленных на выходе из коллекторов и в баке. Насос включается, если температура в коллекторах выше температуры воды в баке. Существуют блоки, позволяющие менять скорость вращения и подачу насоса, поддерживая постоянную разность температур между коллекторами и баком.

Размещение в здании элементов солнечной системы горячего водоснабжения.

Пространственное размещение солнечных коллекторов следует определять с учетом типа застройки, ландшафтных и климатических условий.

Солнечные коллекторы, размещаемые на кровле зданий, должны располагаться на опорах.

Расчет опорных конструкций под солнечные коллекторы следует вести с учётом ветровой и снеговой нагрузок, а также возможных сейсмических воздействий.

Остались вопросы? Напишите нам [email protected]

Подробная схема солнечного коллектора для дома

С ней человек уже хорошо знаком, поэтому её использование достаточно эффективно развито в различных областях жизни. К примеру, холодную воду можно без труда нагреть благодаря солнечной энергии. Это стало возможным за счёт солнечного коллектора, который поглощает энергию солнца и перерабатывает её в уже тёплую энергию, а она затем и передаётся теплоносителю.

Содержание

Солнечный коллектор своими руками может сделать абсолютно каждый желающий, и не обязательно ему быть профессионалом в этом деле. Ведь конструкция классического коллектора очень проста: чёрная металлическая пластина помещается в пластмассовый или стеклянный корпус, поверхность которого впитывает в себя солнечную энергию.

Солнечный коллектор: виды и подвиды теплоносителей

В зависимости от того, какую температуру могут достигать пластины коллектора, их можно разделить на следующие виды:

Коллектор низкой температуры;
Коллектор средней температуры;
Коллектор высокой температуры.

Солнечный коллектор низкой температуры не сможет дать энергию с большой мощностью. Он сможет нагреть воду не теплее 500 С.

Коллекторы средней температуры могут прогреть воду уже до 850-900 С. Такие солнечные коллекторы для отопления дома и помещений подходят наиболее оптимально.

А коллекторы высокой температуры пользуются большим спросом в индустриальных предприятиях и крупных заводах, поэтому своими силами их сделать просто не представляется возможным.

Вид солнечного коллектора

Все интегрированные солнечные энергоносители подразделяются на:

Плоские солнечные коллекторы;
Воздушные коллекторы;
Жидкостные энергоносители;
Накопительные интегрированные солнечные коллекторы.

к меню ↑

Термосифонный солнечный теплоноситель

Накопительные интегрированные солнечные коллекторы по-другому называют термосифонными коллекторами. Его основное предназначение заключается не только в подогреве воды, но и для поддержания нужной температуры определённое время. Эти коллекторы не имеют насосов, поэтому они гораздо дешевле остальных разновидностей.

Термосифонный солнечный коллектор изготавливается в виде конструкции с одним баком, который заполнен водой и помещён в теплоизоляционный короб. Поверх бака находится стеклянная покрышка, через стекло которой проходит солнечная радиация и нагревает воду.

На приобретение такого солнечного коллектора не потребуются большие затраты, к тому же он не сложен в эксплуатации и прост в обслуживании.

Единственным недостатком солнечного коллектора является то, что в зимнюю пору пользоваться в полную силу им вряд ли удастся.

к меню ↑

Плоский теплоноситель

Схема нагрева воды в бойлере с помощью солнечного коллектора

Плоский солнечный коллектор внешне схож с обычным плоским металлическим ящиком, внутри которого находится чёрная пластинка, через которую проходит солнечная энергия.

Стеклянная покрышка ящика накапливает солнечную радиацию. Так как стекло обладает низким содержанием железа, вся скопившаяся энергия переходит на пластинку.

Ящик плоского коллектора теплоизолирован, а чёрная пластинка – термовоспринимающая, поэтому из такой конструкции и выделяется тепло. А так как КПД пластинки не больше 10-15%, её дополнительно покрывают аморфным полупроводником.

Плоские энергоносители предназначены для нагрева воды в саунах, бассейнах, а также для отопления жилых комнат и других бытовых нужд.

к меню ↑

Жидкий солнечный коллектор

Жидкий солнечный коллектор может быть как остеклённым, так и неостеклённым. А также с замкнутой системой теплообмена или с разомкнутой. Но их всех объединяет принцип работы теплоносителя, в основе которого заложена жидкость.

к меню ↑

Воздушный теплоноситель

Схема сушки зерна с помощью солнечного коллектора

Воздушный солнечный коллектор отдалённо напоминает работу жидкого коллектора. Но на его установку и приобретение уходит гораздо меньше денежных средств. Кроме того, воздушные теплоносители не замерзают при отрицательной температуре воздуха и не подтекают.

Воздушные солнечные коллекторы хороши при сушке сельскохозяйственной продукции.

к меню ↑

Концентрат

Помимо всех вышеперечисленных видов и подвидом солнечных коллекторов выделяют также концентраторы. Главной отличительной чертой концентратов от коллекторов является концентрация солнечной радиации. Это представляется возможным за счёт зеркальной поверхности конструкции, благодаря которой солнечные лучи направляются на поглотители.

Наиболее существенным минусом такого типа коллектора является невозможность нормального функционирования в непогожие дни.

То есть концентраты подходят только для работы в странах, где постоянно поддерживается жаркий климат.

к меню ↑

Солнечная печь и дистиллятор

И последней разновидностью солнечных коллекторов можно считать печи, работающие за счёт солнечной радиации и дистилляторы. Принцип работы дистилляторов заключается в испарении воды. Таким образом, они не только обеспечивают теплоэнергией, но и производят очистку воды. По такому же алгоритму работают и солнечные печи.

к меню ↑

Солнечный коллектор: принципы и тонкости рабочего процесса

Прежде чем начать изготовление солнечного теплоносителя самостоятельно, необходимо внимательно изучить основные правила его функционирования и составляющие всей конструкции. Как не выглядело бы парадоксальным, но конструкция солнечного коллектора устроена довольно просто – в основу принципа его работы заложены обычные физические законы, в соответствии с которыми жидкость, обладающая более высокой плотностью, вытесняет жидкость с более низкой плотностью.

В принципе, такая же схема работы заложена в функционирование отопительной системы при естественном движении теплоносителя: более тёплая вода поднимается кверху за счёт более прохладной воды. Основным различием между естественным отоплением и солнечным теплоносителем является только способ нагрева воды – при коллекторе вода нагревается за счет солнца.

Солнечные панели, встроенные в крышу дома

Исходя из такого принципа, можно сделать вывод, что конструкция солнечного теплоносителя весьма простая: вертикально находящийся змеевик, в котором вода постепенно поднимает по мере нагревания кверху, а затем поступает в накопительную ёмкость, из которой и набирают уже подогретую жидкость. Чтобы солнечные коллекторы для дома, изготовленные своими руками,

работали более эффективно, необходимо установить естественное перемещение жидкости.

Исходя из вышеперечисленных тонкостей и нюансов работы коллекторов, складывается принцип установки многочисленных узлов альтернативных солнечных обогревателей. Чтобы жизненно важная циркуляция жидкости была грамотно обеспечена без использования насоса, солнечный коллектор для отопления должен находиться на самой высокой части здания (зачастую, на крыше), а накопительная ёмкость – чуть ниже теплоносителя (к примеру, на чердаке).

к меню ↑

Изготовление солнечного коллектора своими руками

Главной составляющей солнечного коллектора является его основание. Наиболее оптимальным решением его сборки считается сборка из широкого пластикового листа. Можно также воспользоваться материалом типа ОСЮ-2. Но чтобы он отвечал всем требованиям качества, его придётся тщательно защитить от потенциальной влаги. Но даже ели выполнить все эти меры, на долгий эксплуатационный срок основания рассчитывать не получится, так как дерево не отличается долговечностью. Поэтому пластиковый лист будет являться самым лучшим материалом для изготовления основания – он прочен, долговечен и лёгок.

Типичная схема отопления дома с помощью солнечного коллектора

Основание у солнечного теплоносителя должно притягивать к себе солнечные лучи, а не отражать их. Поэтому цвет для его окраски лучше выбрать чёрный.

Сам коллектор должен быть изготовлен из прозрачного материала, к примеру, из прозрачного пластика или стеклянной трубки. Но их можно заменить и обычной трубой из металлопластика, окрашенного в чёрный цвет. Такой материал для теплоносителя очень просто укладывается и закрепляется в основе конструкции.

На следующем этапе стоит внимательно отнестись к площади обогрева. Все трубки необходимо укладывать очень плотно по отношению друг к другу. Поэтому если вам кажется, что их будет легко выгнуть под небольшим радиусов округления – вы глубоко заблуждаетесь. Чтобы это вы полнить, придётся пользоваться огромным количеством угловых соединительных фитингов.

Закрепляются трубки на пластиковую конструкцию за счёт клипс, которые специально предназначены для их монтажа. По краям коллектора устанавливаются концевые фитинги: для этого к верхней стороне прикрепляется сбросник через тройник для воздуха, а к нижней – подключается накопительная ёмкость благодаря отдельной трубке.

Теперь можно приступить к изготовлению накопительной ёмкости. Скорее всего, ни у кого не должно возникнуть лишних вопросов типа: «Из чего его можно изготовить?» Для его изготовления потребуется электрический обычный водонагреватель. Именно он пользуется широким спросом в зимнее время года по назначению, а в летнюю пору служит своеобразным хранилищем подогретой воды солнечной энергией.

Подключить электрический водонагреватель не составит труда: сначала бак присоединяется к системе уже имеющегося водопровода надлежащим для этого методом. Затем к трубке холодной воды с помощью тройника и отсекающего крана подсоединяется нижняя сторона солнечного теплоносителя. Следуя такому же алгоритму, присоединяется трубка с горячим водоснабжением, только крепится она к верхней стороне концевого фитинга.

Все этапы сборки солнечного нагревателя подошли к концу. Осталось лишь внимательно изучить принципы взаимодействия и функционирования системы, а также принципы её управления. В этом тоже нет ничего запредельно сложного. Стоит лишь привыкнуть к четырём отсекающим кранам вместо привычных двух – благодаря им и будет осуществляться переключение системы с летнего режима работы на зимний и наоборот.

В летнюю пору необходимо пользоваться всеми четырьмя кранами, а также выключить поступление электроэнергии. А зимой – отключить два крана и включить поступление электроэнергии.

к меню ↑

Итог

Таким образом и воспроизводится солнечный коллектор самостоятельно. Безусловно, он во многом уступает теплоносителям заводской сборки, но, тем не менее, он позволяется сэкономить немалую сумму, да и обладает всеми необходимыми функциями.

Высокая стоимость всеми привычных энергоносителей, которые зачастую используются в обиходе человека, заставляют людей не останавливаться на достигнутом и искать всё более усовершенствованные источники электроэнергии, которые бы ничуть не уступали уже имеющимся, а даже были в ряде показателей лучше и надёжнее. Одним из альтернативных и широко используемых вариантов взамен обычной энергии считается солнечная. С ней человек уже хорошо знаком, поэтому её использование достаточно эффективно развито в различных областях жизни. К примеру, холодную воду можно без труда нагреть благодаря солнечной энергии. Это стало возможным за счёт солнечного коллектора, который поглощает энергию солнца и перерабатывает её в уже тёплую энергию, а она затем и передаётся теплоносителю.

Солнечный коллектор для отопления может сделать абсолютно каждый желающий, и не обязательно ему быть профессионалом в этом деле. Ведь конструкция классического коллектора очень проста: чёрная металлическая пластина помещается в пластмассовый или стеклянный корпус, поверхность которого впитывает в себя солнечную энергию.

к меню ↑

Видео о том, как сделать солнечный коллектор.

В данном видео вы увидите подробную схему построения солнечного коллектора.

Особенности подключения гелиосистем на воде

C. Билявец

Гелиосистемы, в качестве теплоносителя использующие воду, – уже не новый для отечественного рынка продукт. В регионах Украины уже реализован ряд проектов с их применением. Рассмотрим особенности монтажа таких систем и принцип работы

Схемы устройства гелиосистем, работающих на воде, отличаются от традиционных, использующих в качестве теплоносителя водно-гликолевые смеси. И дело даже не столько в различных свойствах данных материалов.

Применение антифризов дает преимущество в том, что система не замерзнет даже в сильные морозы. Однако в таком случае из-за токсичных свойств водно-гликолевых смесей нельзя допускать смешение контуров гелиоколлекторов, систем ГВС и отопления. Поэтому необходимо использовать бивалентные бойлеры косвенного нагрева. Кроме того, антифризы довольно дороги, их необходимо менять в случае неоднократного закипания.

Вода же дешевле и доступней. ее можно напрямую подавать в системы теплоснабжения (рис. 1). При этом гелиоколлектор фактически выполняет функцию газовой колонки или котла.
Несколько упрощается и общая схема системы за счет применения более простого и менее объемного бака-аккумулятора.

Рис. 1. Принципиальное отличие гелиосистем на воде от гликолевых аналогов – отсутствие необходимости в теплообменнике для «солнечного» контура

Обеспечение ГВС
Одна из возможных схем подключения показана на рис. 2. Здесь солнечные коллектора работают исключительно на нагрев воды для санитарных нужд.

Подающая линия от гелиоколлектора врезается в линию подачи воды от котла системы горячего водоснабжения. Нагретая вода поступает в теплообменник бойлера и нагревает ГВС. Вода проходит через теплообменник бойлера косвенного нагрева, охлаждается и с помощью насоса солнечной установки подается обратно в коллектор, таким образом замыкая рабочий цыкл.
Очень важный нюанс при подключении труб к подающей линии – обязательное так называемое сифонное подключение, под прямым углом. Врезка трубы осуществляется снизу. Делается это для того, чтобы пузырьки воздуха, из системы отопления, не попадали в гелиосистему и тем самым не снижали ее производительность.

Для отвода воздуха, как правило, предусматриваются воздухоотводчики в контуре котла, а также краны на радиаторах.

Развоздушивание необходимо осуществлять не реже одного раза в год.
Рис. 2. Схема подключения гелиосистемы для нужд ГВС:
TSA – температура на выходе солнечного коллектора; TSE – температура на входе солнечного коллектора; TW – температура горячей воды; TWU – нижняя температура горячей воды; PSO – насос солнечного контура; АВ М – трехходовой клапан, WW – подача горячей воды в систему ГВС, KW – подпитка холодной водой
Для подключения гелиоколлекторов к общей системе используется гофрированная труба. При этом за счет того, что вязкость воды намного ниже, чем у гликолевых смесей поток воды в данной трубе будет турбулентным. Поэтому воздух, который может собираться в складках гофры, за счет турбулентности будет скорее выноситься.

Управление нагревом системы ГВС осуществляется с помощью автоматики. Датчики, установленные в коллекторе, верхней и средней части накопительного бака считывают данные о температуре воды в подающей линии. В соответствие с этим выбирается алгоритм работы насоса контура гелиоколлектора и нагревающего теплогенератора.

Температура в самом коллекторе контролируется датчиками на подающем (TSE) и на обратном трубопроводе (TSA). Кроме того, устанавливается расходомер, учитывающий количество поступающей в коллектор воды. На основании данных этих приборов формируются сведенья о продуктивности системы по итогам работы за день.

Общий солнечный регулятор следит за работой всей системы, учитывая объемные потоки. если датчик TSA показывает, что вода в коллекторе нагрелась до заданной температуры (диапазон настройки от 60 до 90 ºС), включается насос и отбирает воду в бойлер.

Таким образом, коллектор реализует принцип «полного ведра» и, по сути, представляет собой дополнительный котел, в котором нагревается вода.

ГВС и отопление
Одна из возможных схем подключения солнечной системы для работы на ГВС и отопление показана на рис. 3.
Для обеспечения стабильного снабжения горячей водой применяется схема, включающая специальную комбинированную буферную емкость, которая оснащена
наружным теплообменником для подогрева воды, подаваемой в контур ГВС. Вода, подмешиваемая в отопительный контур, поставляется из буферной емкости. Оттуда же, только из нижней части, подается остывшая вода на гелиоколлектор.
Рис. 3. Схема подключения гелиосистемы с частичным покрытием нужд отопления
Защита от замерзания
Поскольку в солнечном контуре используется вода, то в приведенных схемах реализована система защиты от замерзания. Основана она том, что датчик, установленный в гелиоколлекторе постоянно контролирует температуру поступающей воды. И если она опускается до 2 ºС, автоматически включается насос. Он подает воду из нижней части буферной емкости, до тех пор, пока не будет достигнут безопасный уровень. Учитывая, что объем коллекторов довольно небольшой – всего несколько литров, – подобная работа практически не отражается на деятельности всей системы ГВС и отопления. На защиту от замерзания расходуется всего порядка 2–4% от производимой гелиоколлектором тепловой энергии за год.

На случай, если система все-таки даст сбой, в самом гелиоколлекторе и на выходе из него для компенсации линейного расширения льда предусматривают гофрированные вставки в самом коллекторе.

Стоит отметить, что морозоустойчивость системы, а также и ее эффективность, зависят от длины наружного трубопровода. Чем это значение меньше, тем лучше. В любом случае длина трассы должна быть с максимальной точностью внесена в программу работы солнечного регулятора.

В настоящее время на украинском рынке представлены солнечные системы, которые стабильно работают при длине наружной трассы до 15 м и температуре воздуха до –34 ºС. (исходя из опыта прошлой зимы)

С целью исключения сбоев в работе гелиосистемы в последствии отключения електричества, обязательно должен быть установлен источник бесперебойного электропитания гелионасоса.

Упрощенный расчет производительности
Расчет производительности гелиосистемы в каждом случае необходимо производить индивидуально. В общем случае можно предложить следующую упрощенную схему расчета площади коллекторов и объема накопительного бака.

если предполагается использовать солнечную установку только для приготовления горячей воды, площадь коллекторов принимается из расчета:

Ар = n + 1,

где n – количество жильцов в доме.
Объем накопительного бака при этом равен:

Vр = 40 × Ар.

Таким образом, площадь гелиоколлекторов принимается исходя из примерно 1 м² на 40 л накопительной емкости.

если солнечная система используется и на отопление, то размер бака и площадь коллекторов должны быть больше:

Аор = 2 × n + 1.

При этом объем накопительного бака:

Vор = 80 × Аор.

Таким образом, объем буферной емкости пропорционален площади коллекторов. если взять больше необходимого, то не вся энергия будет использоваться и бойлер будет находиться постоянно в горячем состоянии. Таким образом, система быстрей войдет в состояние стагнации. если меньше, то не будет хватать тепловой энергии пользователю.

От требуемой производительности системы зависит площадь гелиополя, что влияет на величину объемного потока. На основании этих данных рассчитывается диаметр солнечного трубопровода.

При монтаже гелиоколлекторов, которые могут устанавливаться как последовательно, так и в каскад, стоит обратить внимание на то, чтобы угол наклона был равен или приближен к 45º. Это препятствует накоплению снега на их поверхности, что, свою очередь, снижает производительность. Стоит также отметить, что, поскольку нельзя полностью полагаться на солнечную энергию, в системах на воде, также как и в традиционных гликолевых необходимо использовать теплогенераторы. Это может быть газовый, твердотопливный, электрический или любой другой котел в зависимости от конкретной ситуации и желания потребителя. Полная независимость от традиционных теплогенераторов достигается с помощью комбинирования солнечной установки с тепловым насосом. При этом принципиальная схема подключения солнечных коллекторов не меняется. То же самое относится и к варианту подключения гелиосистемы на воде в уже существующую систему отопления и ГВС (рис. 4). При этом гелиоколлекторы можно использовать в качестве генератора тепла для поддержания какрадиаторной системы отопления, так и «теплого пола», а также подогрева воды в бассейне. Подсчитано, что за день 1 м² гелиоколлектора нагревает до 80 л воды.
Рис. 4. Пример подключения солнечной системы в существующую традиционную систему отопления и ГВС
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm. Підписуйтесь!
Просмотрено: 12 189

Вас может заинтересовать:

Вам также может понравиться

Заказ был отправлен, с Вами свяжется наш менеджер.

Солнечный коллектор — Схемы подключения коллекторов

КПД работы солнечного коллектора зависит насколько правильно он установлен и смонтирован, но и какая схема подключения выбрана.
Схема подключения во многом зависит от требований, предъявляемых к солнечному коллектору (ГВС и / или отопления):

Вариант с естественной циркуляцией.

Это наиболее простая и распространенная схема подключения, в основном применяемый для летнего душа. Для естественной циркуляции коллектор необходимо располагать, ниже уровня бака на расстоянии не более 1м. Диаметр труб между коллектором и баком должен быть не менее 3/4 дюйма.
Недостаток данной системы заключается в малой инерционности за счет естественной циркуляции. Если нет возможности установить коллектор рядом с баком, — устанавливают циркуляционный насос для принудительной циркуляции.
Для зимнего периода данная схема непригодна.

2. Зимний вариант подключения для ГВС

Вариант для горячего водоснабжения.

Для круглогодичного использования солнечного коллектора, во избежание замерзание труб, в теплообменник необходимо заливать незамерзающую жидкость (этиленгликоль). Для этого необходимо использовать бак косвенного нагрева, в котором установлен медный змеевик.
В данном случае циркуляция будет происходить между коллектором и змеевиком, размещенным в баке. А змеевик в свою очередь будет нагревать воду.

Систему желательно использовать с принудительной циркуляцией. Обязательно к контуру необходимо подключить расширительный бак.

3. Зимний вариант подключения для системы отопления

Вариант подключения солнечного коллектора для отопления.

Как и в случае с ГВС, используется бак косвенного нагрева. Котел можно использовать любой, как на газу, так и на твердом топливе. В весеннее — осенний период в солнечный день, котел можно выключить, а воду в баке будет греть солнечный коллектор. Что касается зимнего периода, эффективность коллектора не очень велика в виду постоянной пасмурной погоды. Но даже в случае ясной погоды, при низких температурах, коллектор можно использовать лишь для дополнительного подогрева системы отопления.
Чем больше площадь солнечного коллектора, тем больше тепла он может выработать. Поэтому, чтобы солнечный коллектор мог справиться с обогревом дома, его площадь должна составлять примерно 40% от площади дома.

4. Зимний вариант подключения для ГВС и отопления

Вариант подключения для отопления и горячего водоснабжения

Схема сочетает в себе два предыдущих варианта, но с применением другого бака, в котором кроме змеевика установлен еще внутренний резервуар. Внутренний резервуар необходим для того, чтобы отделить техническую воду, предназначеную для отопления, от питьевой воды.
В данной схеме, газовый котел греет воду, например до 40° С, в данном случае, имеет смысл включать солнечный коллектор, когда температура жидкости в теплообменнике будет выше 40° С. В противном случае, если температура в теплообменнике снизится, ниже 40° С получится, что солнечный коллектор будет исполнять роль охладителя в системе отопления. Чтобы автоматизировать процесс контроля температуры и управления системой, целесообразно использовать контроллеры температуры.

5. Схема подключения для подогрева воды в бассейне

Подключение для подогрева воды в бассейне.

Если необходимо подогреть воду в переносном бассейне (надувном), для циркуляции достаточно использовать погружную помпу (фонтанную или для аквариумов). Помпу можно включать вручную, либо через электронный таймер, при этом задать время, например включения 9.00 и выключения 16.00.
Для подогрева воды в стационарном бассейне, солнечный коллектор можно подключить к системе фильтрации.

Схемы подключения солнечного коллектора

Перед тем, как купить солнечный коллектор, не помешает разобраться в том, а как его потом подключить.

Правильность или неправильность монтажа и установки солнечного коллектора напрямую влияет на эффективность его работы не меньше, чем материал и качество изготовления. Вариантов подключения солнечных коллекторов множество, ведь схемы зависят во многом от предъявленных к коллектору требований (будет он применяться для отопления, вентиляции или горячего водоснабжения). Рассмотрим базовые схемы подключения коллектора в зависимости от цели.

Для горячего водоснабжения

Летом

Летний вариант солнечного водонагревателя – естественная циркуляция и круглосуточный доступ к горячей воде. Схема распространена для установки солнечных батарей для нагрева воды для летнего душа, но подойдет для снабжения всего дома. Естественную циркуляцию обеспечит расположение частей устройства: бак должен находиться выше коллектора, но не больше, чем на метр.

Трубы, их соединяющие, должны иметь диаметр не меньше ¾ дюйма.
Бак утепляется теплоизоляцией минимум 10 см в толщину. Это не даст воде остывать после захода солнца, и Вы сможете пользоваться горячей водой в вечернее и ночное время. Минусы системы:

Чтобы не порвались трубы, нужно обязательно сливать воду с коллектора в зимнее время;

Естественная циркуляция не может обеспечить большую инерционность;

Не всегда есть возможность установки бака и коллектора рядом, а значит, требуется установка циркуляционного насоса.

Зимой

Подключение солнечного коллектора, которым хочется пользоваться и зимой, отличается слегка от летней вариации. Так, чтобы трубы не замерзали, система теплообменника заливается не водой, а антифризом (незамерзающей жидкостью). Соответственно обычный бак придется заменить на бак косвенного нагрева (по сути, утепленный бак с установленным внутри медным змеевиком).
Таким образом, циркуляция проходит не между коллектором и непосредственно водой, а через змеевик, который и греет воду. Естественная циркуляция возможна, но лучше установить циркуляционный насос для принудительной. К контуру в обязательном порядке подключается расширительный бак.

Для отопления в зимний период

Как в горячем водоснабжении, необходим косвенный бак для нагрева. Солнечный коллектор подключается к любому котлу (газовому, твердотопливному). В солнечные дни весенне-осеннего периода, коллектор справится и с обогреванием, а котел можно отключать. Зима характеризуется пасмурной погодой и коротким световым днем. Поэтому солнечный коллектор только частично может сэкономить газ. При низких температурах это всего лишь дополнительный подогрев системы. Количество вобранного тепла прямо пропорционально площади солнечного коллектора. Поэтому подключать нужно систему по площади примерно 40% от обогреваемой площади.

Для отопления и горячей воды зимой

Схема подключения – сочетание двух предыдущих вариантов плюс применение другого бака. В нем помимо змеевика устанавливается внутренний резервуар, который отделяет питьевую воду от технической, предназначенной для отопления. Солнечный коллектор не обеспечивает стабильную температуру. Чтобы коллектор не закипел или не стал причиной перерасхода топлива на котел, лучше установить контролер температуры. Он автоматизирует контроль т облегчит управление всей системой.

Для нагрева воды в бассейне

Солнечный коллектор просто подключается к системе фильтрации.
Если бассейн надувной (переносной), то используйте погружную помпу, чтобы создать циркуляцию.

20.01.2019 18:09

Солнечные коллекторы для отопления дома, принцип работы гелиосистемы, особенности подключения коллекторов
Любой солнечный коллектор — это особый вид климатической техники. Она используется для производства горячей воды, чтобы в дальнейшем использовать её для различных нужд. Возможность внедрения возобновляемых бесплатных источников энергии в производственный цикл становится главным отличием коллекторов от другой подобной техники. Принцип изменения плотности воды во время её нагрева — вот на чём основана работа таких устройств. Это означает, что осуществляется движение воды наверх, для дальнейшего подогрева выталкиваются более холодные участки воды. Так что нет необходимости использовать какое-либо дополнительное насосное оборудование.
Как работает коллектор в системе отопления
Чаще всего гелиосистемы используют для своей работы обычную воду, а так же антифриз. Если по сравнению с коллектором температура воды в нижней части ниже, включается обогрев. Вода перемещается по системе благодаря встроенному насосу. Нагрев воды в накопителе происходит через теплообменник, обычно коллекторы нагреваются только до определённой температуры.
При необходимости направление воды в системе меняется благодаря смесителю. Таким образом, остывающая и тёплая вода время от времени сменяют друг друга. За счёт расширения тёплой воды происходит замена жидкости в системах с естественной циркуляцией. При нагреве тёплая вода поднимается вверх, холодная выталкивается в нагревательный бак.
Обязательно наличие теплоизоляционного слоя толщиной как минимум 25−30 сантиметров, иначе система не сможет работать стабильно. Что касается резервуара, то лучше всего использовать прямоугольную форму. При соблюдении этого условия вода будет равномерно распределяться по всем имеющимся участкам. Так что работа системы в целом станет более полноценной.
Отопление домов солнечными коллекторами
Затраты на обогрев частного дома могут снизиться до 50−90 процентов, если правильно смонтировать солнечные коллекторы. Весна-осень — период, когда обогрев происходит особенно активно, хотя в принципе система работает в любое время года.
Главные параметры, которые нужно рассчитывать при выборе коллектора:
площадь гелиосистемы
количество тепловой энергии
Если система будет использоваться в зимний период, то и расчёты проводятся соответственно. Ведь в зимние морозы требуется гораздо больше энергии и затрат для того, чтобы помещение было комфортным для проживания.
Достаточно часто солнечные коллекторы выступают лишь дополнительными источниками тепла. Автономное использование гелиосистемами тоже возможно, если теплоизоляция дома выполнена правильно.
Естественная циркуляция воды за счёт конвекционных потоков — лишь один из принципов, по которому может быть организована гелиосистема. Из-за пассивной циркуляции воды этот вариант менее эффективен, чем все остальные. Бак обязательно примыкает к коллектору, но в то же время находится выше него.
Дополнительные электрические циркуляционные насосы используются в системах с принудительной циркуляцией. В данном случае сами коллекторы становятся более эффективными, поскольку более эффективно используется вода. Но к обслуживанию такие устройства более требовательны, всё зависит от электрической энергии, за счёт которой всё работает.
Подключение коллекторов к системе отопления
От того, какой тип циркуляции используется в той или иной системе, зависит то, как будет производиться подключение к отопительной системе. Подключение к системе с естественной циркуляцией — один из самых простых способов. Здесь главным принципом становится только нагрев воды в системе отопления.
Выше уровня коллектора подключается накопительный бак. Верхний вывод, таким образом, должен подключаться ко входу горячей воды в систему отопления, а нижний к обратке. На входе в солнечный коллектор для отопления в таком случае могут возникнуть воздушные пробки. Потому такие системы стоят дешевле, чем вариант с использованием насосов.
С использованием автоматики можно подключить солнечный коллектор к системе с принудительной циркуляцией. Эти системы обладают своими особенностями:
Контроллер управляет насосом на основе показаний специальных датчиков.
Когда по этим датчикам температура достигает заданного значения, обогрев прекращается
Бак-накопитель, обратка и выход коллектора — места, где обязательно устанавливаются такие датчики
Вместе с такой системой лучше использовать дополнительные источники тепла. Например, твердотопливные или газовые котлы.
На степень нагрева воды в системе в таких случаях влияет местоположение коллектора по отношению к солнцу, а так же уровень его наклона. Лучше с самого начала устанавливать коллекторы так, чтобы под прямыми солнечными лучами они находились большую часть дня. Объём бака в морозный период лучше выбирать около 40 см³, если не планируется подключать дополнительные источники тепла. Иначе в пасмурные дни система будет работать не совсем эффективно.
Довольно сложно рассчитать количество квадратных метров, которые необходимы для той или иной системы коллекторов. Здесь важны не только наклон крыши и сторона, значение приобретают уровень солнечной радиации в данном регионе, объём накопителя. Потому все расчёты лучше доверить квалифицированным специалистам.
Сейчас производством солнечных коллекторов занимаются разные производители. Выбирая ту или иную марку, надо обязательно обратить внимание на её производительность. В перерасчёте на м2 у каждой торговой марки она может быть своя. И в некоторых случаях разница становится действительно заметной.
Коллекторы из поликарбоната
Листы ячеистого поликарбоната или полипропилена — главные элементы, из которых состоят такие коллекторы. К торцам листов крепится непосредственно сам коллектор. Только в специальном жестяном крытом коробе необходимо осуществлять монтаж подобной системы. В качестве крышки следует использовать дополнительный лист из поликарбоната. Можно сделать и стеклянную крышку, но, если светопроницаемость будет излишний, поликарбонат создаст парниковый эффект, так что всё будет похоже на двойное остекление. Так что лучше всё делать полностью из поликарбоната, так система будет работать стабильнее.
Дополнительная информация о структуре
Сам солнечный коллектор становится главным элементом в системе нагрева воды. Эта конструкция может быть отнесена к одной из трёх групп:
плоские коллекторы
вакуумные коллекторы
водяные коллекторы
Алюминиевая рама становится основой для плоских коллекторов. Внутри неё располагаются медные трубки, сверху их покрывает специальный поглощающий материал. Снизу находится теплоизоляция. Закалённое стекло практически полностью закрывает эту конструкцию, само стекло всегда отличается большой пропускной способностью относительно света. Такие системы можно включать только в определённое время года, а можно пользоваться ими круглый год.
Рама с вакуумными трубками из боросиликатного стекла — вот что используется для изготовления вакуумных коллекторов. Ещё одна колба со специальным поглощающим покрытием имеется при этом внутри каждой отдельной трубки. Медная трубка с теплоносителем под низким давлением располагается в самих колбах. В теплообменник с жидкостью помещается конец медной трубки, именно туда выделяется тепловая энергия, которая аккумулируется в системе.
Конструкция типа «морская трубка» тоже является отдельной разновидностью вакуумных коллекторов. Бак для воды и трубки в этом случае находятся на раме. Внутри каждой трубки находится ещё одна трубка, между ними обязательно устраивается специальное вакуумное пространство. Слоем абсорбента покрыты вакуумные трубки, более того, они заполнены водой. Когда происходит нагрев, вода поднимается в бак. Холодная опускается к трубкам для нагрева. Такие системы ещё называются водяными солнечными коллекторами.
Бак-аккумулятор выступает вторым элементом, который обязательно присутствует в любой системе. Именно он используется для хранения воды, в дальнейшем потребляющейся для различных нужд. Наружную часть бака лучше утеплить отдельным слоем толщиной минимум в 3 сантиметра, иначе в холодное время года он не сможет сохранить тепло. Бойлер для солнечного коллектора тоже подождёт.
На что следует обратить внимание
Любые гелиоустановки характеризуются номинальной мощностью, которая обозначается в киловаттах. Это количество энергии, которое вырабатывается при ярком солнце в зените. Это означает, что эффективность системы будет снижаться утром и вечером. Ночью, скорее всего, можно будет использовать горячую воду только из бойлера, где вода копилась на протяжении целого дня.
Выбирая модель коллектора, обратите внимание на то, можно ли его использовать в зимний период. И на то, какая мощность должна быть у системы, к которой коллектор подключается. Установка коллекторов обычно осуществляется на крышу или на каркас, который монтируется отдельно.
Гелиосистема для загородного дома (видео)
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!
Основные принципиальные схемы солнечных установок для нагрева воды

Основные принципиальные схемы солнечных установок для нагрева воды

Стандартная схема используемая для нагрева воды в солнечных водонагревательных установках. Включение и выключение насоса осуществляется по разнице температур S1 и S2 заданных в настройках контроллера. Датчик S4 может использоваться для определения количества тепла выработанного солнечными коллекторами (функция счетчик калорий).

Схема для приготовления горячей воды с помощью солнечного коллектора и догрева стандартным водонагревательным оборудованием в случае недостаточного солнечного излучения. Управление работой догревателя осуществляется контроллером по значению S3. Задается нижний предел температуры для включения дублера и верхний предел температуры для его выключения.

Схема для приготовления горячей воды в нескольких баках-аккумуляторах (в данном примере в двух). Загрузка тепла в баки-аккумуляторы осуществляется по очереди приоритетов заданных в контроллере. В данном примере вначале загружается аккумулятор 1 после достижения в нем необходимой температурой происходит загрузка тепла в следующий аккумулятор. В данной схеме могут использоваться либо по одному насосу для каждого аккумулятора, либо один насос для всей установки и для загрузки используются двухходовые клапаны с электроприводом.

Схема для приготовления горячей воды в случае расположения солнечных коллекторов с восточной и западной сторон здания. Каждый насос работает в зависимости от разницы соответствующего ему датчика в поле солнечных коллекторов и датчика в нижней части бака. В некоторые моменты времени возможна одновременная работа двух насосов.

Схема для нагрева горячей воды и поддержки системы отопления. При достижении в верхней части бака-аккумулятора S3 температуры больше чем в обратном трубопроводе системы отопления S4 происходит переключение трехходового клапана таким образом что во входной патрубок котла поступает вода нагретая в баке аккумуляторе. При использовании данной схемы нужно исключить смешение воды идущей на нужды ГВС и воды используемой в системе отопления.

Схема для нагрева горячей воды и поддержки системы отопления. Отличие данной схемы от предыдущей в том, что теплоносителем для системы отопления является теплоноситель солнечной водонагревательной установки. В отличии от предыдущей схемы используются отдельные отопительные приборы не входящие в состав системы отопления здания, оптимально подходят для этих целей стеновые отопительные панели . Появляется возможность использовать баки-аккумуляторы меньшего размера.

© Касаткин И.Г. 2011

Входное / выходное задание — EnergyPlus 8.0

Солнечные коллекторы — это тепловые устройства, которые преобразуют солнечную энергию в тепловую за счет повышения температуры циркулирующего теплоносителя. Затем жидкость можно использовать для нагрева воды для бытового горячего водоснабжения или отопления помещений.

В EnergyPlus солнечные коллекторы — это компоненты, подключенные к контуру установки. Система солнечного отопления может состоять из комбинации солнечных коллекторов, насосов и резервуаров для горячей воды.

Солнечные коллекторы с плоской пластиной определяются с помощью двух объектов: SolarCollector: FlatPlate: Water и SolarCollectorPerformance: FlatPlate. Аналогичным образом солнечные коллекторы Integral-Collector-Storage (ICS) определяются с помощью двух объектов: SolarCollector: IntegralCollectorStorage и SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage. Объекты SolarCollector: FlatPlate: Water и SolarCollector: IntegralCollectorStorage описывают соединения компонентов установки. Эти объекты также ссылаются на объекты производительности SolarCollectorPerformance: FlatPlate и SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage, которые содержат данные испытаний тепловых и оптических характеристик для конкретной марки и модели коллектора.Параметры определяются отдельно, так что эти значения могут быть организованы в набор справочных данных, и их нужно вводить только один раз, если для массива коллекторов того же типа.

SolarCollector: FlatPlate: Water [ССЫЛКА]

Модель плоского солнечного коллектора имитирует застекленные, неглазурованные и трубчатые (т.е. вакуумные трубчатые) коллекторы. Объект SolarCollector: FlatPlate: Water представляет собой отдельный модуль коллектора, подключенный к контуру установки. Тепловые и оптические свойства модуля коллектора берутся из указанного объекта SolarCollectorPerformance: FlatPlate.Поверхность или затененный объект определяет наклон коллектора, азимут и общую площадь. Поверхность коллектора обычно участвует во всех вычислениях затенения, если в поле Solar Distribution объекта Building установлены флаги «FullExterior», «FullInteriorAndExterior», «FullExteriorWithReflections» или «FullInteriorAndExteriorWithReflections». Входные и выходные узлы указаны для соединений с установкой на стороне потребления контура установки.

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя SolarCollector: FlatPlate: Water.

Поле: Название производительности солнечного коллектора [LINK]

Ссылочное имя объекта SolarCollectorPerformance: FlatPlate, определяющего тепловые и оптические свойства коллектора.

Поле: Имя поверхности [ССЫЛКА]

Ссылка на один из множества различных типов поверхностей, таких как BuildingSurface: Детализированный или Затенение: Зона: Детализированные объекты. Названная здесь поверхность используется для определения наклона, азимута и общей площади солнечного коллектора.

Поле: Имя входного узла [ССЫЛКА]

Имя подключения впускного узла к контуру установки.

Поле: Имя узла розетки [ССЫЛКА]

Имя подключения выходного узла к контуру установки.

Поле: Максимальный расход [ССЫЛКА]

Максимально допустимый расход [м ³ / с] через коллектор. Это поле не является обязательным. Если не указано иное, коллектор будет пропускать столько потока, сколько может доставить остальная часть установки.

Пример ниже.

Солнечный коллектор: FlatPlate: Water, Коллектор 1,! - Имя ACR Solar International Fireball 2001,! - Название производительности солнечного коллектора Поверхность коллектора,! - Имя поверхности Впускной узел коллектора,! - Имя впускного узла Узел выхода коллектора,! - Имя узла выхода 0,00005; ! - Максимальный расход (м3 / с)

Вывод воды на плоскую пластину солнечного коллектора [ССЫЛКА]

Следующие выходные переменные сообщаются для SolarCollector: FlatPlate: Water object:

HVAC, Среднее значение, модификатор угла падения солнечного коллектора [] HVAC, средний КПД солнечного коллектора [] HVAC, средняя скорость теплопередачи солнечного коллектора [Вт] HVAC, средний показатель теплоотдачи солнечного коллектора [Вт] HVAC, средний показатель потерь тепла солнечным коллектором [Вт] HVAC, Sum, Энергия теплопередачи солнечного коллектора [Дж]
Модификатор угла падения солнечного коллектора
[] [LINK]

Модификатор угла падения является важным промежуточным значением, используемым при расчете SRCC производительности солнечного коллектора.Приведенное здесь значение представляет собой объединенный результат для текущего времени, который включает углы падения солнечного луча, рассеянного солнечного излучения с неба и рассеянного солнечного света от земли.

КПД солнечного коллектора [] [ССЫЛКА]

Общий КПД коллектора. Это соотношение собранной энергии и падающей солнечной энергии. Иногда, когда температура наружного воздуха достаточно высокая, КПД может быть больше 1.

Скорость теплопередачи солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Энергия теплопередачи солнечного коллектора [Дж] [ССЫЛКА]

Это общий расход (в Вт) и количество энергии (в Дж), передаваемое циркулирующей жидкости коллектора.Положительные значения указывают на нагрев жидкости, а отрицательные значения — на охлаждение жидкости.

Коэффициент теплоотдачи солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Это общая скорость тепловыделения циркулирующей жидкости коллектора в ваттах. Значения всегда положительные или нулевые. Если жидкость действительно охлаждается, значение равно нулю.

Коэффициент потери тепла солнечным коллектором [Вт] [ССЫЛКА]

Это общая скорость потери тепла циркулирующей жидкостью коллектора в ваттах.Значения всегда положительные или нулевые. Если жидкость действительно нагревается, значение равно нулю.

Кроме того, несколько переменных поверхности также имеют отношение к объекту поверхности коллектора (BuildingSurface: Детальный или Затенение: Зона: Детальный):

Зона, средняя, поверхность за пределами лица, освещенная солнцем площадь [м2] Зона, среднее значение, поверхность за пределами лица, залитая солнечным светом фракция [] Зона, средняя, поверхность за пределами лица Уровень падающего солнечного излучения на площадь [Вт / м2] Зона, средняя, поверхность за пределами лица Падающий луч солнечного излучения на площадь [Вт / м2] Зона, средняя, поверхность за пределами лица Падающее небо Скорость рассеянного солнечного излучения на площадь [Вт / м2] Зона, средняя, поверхность за пределами лица Падающая на землю интенсивность диффузного солнечного излучения на площадь [Вт / м2] Зона, среднее значение, косинус угла падения солнечного луча на поверхность []

Температуру на впускном и выпускном узлах, а также массовый расход коллектора можно контролировать с помощью выходных переменных системного узла:

HVAC, средняя, температура узлов системы [C] HVAC, средний, массовый расход в узле системы [кг / с]

SolarCollectorPerformance: FlatPlate [ССЫЛКА]

Объект SolarCollectorPerformance: FlatPlate содержит параметры тепловых и оптических характеристик для одного модуля коллектора.Эти параметры основаны на методологиях тестирования, описанных в стандартах ASHRAE 93 и 96. Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC) применяет эти стандарты в своих процедурах оценки солнечных коллекторов. Рейтинги для имеющихся в продаже коллекторов в Северной Америке опубликованы в Справочнике сертифицированных SRCC рейтингов солнечных коллекторов . База данных SRCC также была преобразована в набор данных EnergyPlus объектов SolarCollectorPerformance: FlatPlate, который включен в программу (см. SolarCollectors.idf в папке DataSets).

Коэффициенты эффективности преобразования энергии и модификатора угла падения допускают корреляции первого (линейного) или второго (квадратичного) порядка. Чтобы использовать корреляцию первого порядка, коэффициент второго порядка необходимо оставить пустым или установить равным нулю.

Для правильной работы модели условия тестирования, для которых были измерены коэффициенты производительности, должны быть указаны в полях: Test Fluid , Test Volumetric Flow Rate и Test Correlation Type .В настоящее время в качестве испытательной жидкости допускается только вода.

Для получения более подробной информации о коэффициентах производительности см. EnergyPlus Engineering Reference Document .

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя объекта SolarCollectorPerformance: FlatPlate.

Поле: Общая площадь [ССЫЛКА]

Общая площадь модуля коллектора [м ²]. Это значение в основном для справки.Во всех расчетах используется площадь соответствующего объекта поверхности коллектора.

Field: Test Fluid [ССЫЛКА]

Жидкость, которая использовалась в процедуре тестирования, в результате которой были получены указанные ниже коэффициенты тепловых и оптических характеристик. В настоящее время разрешена только вода. Это жидкость во время тестирования коллектора, а не жидкость, использованная во время определенного цикла EnergyPlus.

Поле: Тестовая скорость потока [ССЫЛКА]

Объемный расход при испытании [м ³ / с].Если значение доступно как расход на единицу площади, рекомендуется умножать на Общая площадь модуля коллектора, а не на чистую площадь апертуры.

Поле: Тип корреляции теста [ССЫЛКА]

В этом поле указывается тип температуры, используемый для построения корреляционных уравнений. Процедура тестирования основана на экспериментальной корреляции с использованием «входной», «средней» или «выходной» температуры. Введите один из этих вариантов. В стандартах ASHRAE 93 и 96 всегда используется температура на входе.

Поле: Коэффициент 1 уравнения эффективности [ССЫЛКА]

Первое уравнение коэффициента полезного действия для преобразования энергии [безразмерный]. Это термин перехвата Y.

Поле: Коэффициент 2 уравнения эффективности [ССЫЛКА]

Второе уравнение коэффициента полезного действия для преобразования энергии [Вт / м ² -K]. Это член первого порядка.

Поле: Коэффициент 3 уравнения эффективности [ССЫЛКА]

Третье уравнение коэффициента полезного действия для преобразования энергии [Вт / м ² -K ²].Это поле не является обязательным. Это член второго порядка. Если оставить поле пустым или установить значение 0, используется линейная корреляция первого порядка.

Поле: Коэффициент 2 модификатора угла падения [ССЫЛКА]

Второй коэффициент уравнения модификатора угла падения. Это срок первого порядка. (Не существует коэффициента 1 модификатора угла падения , потому что это число всегда равно 1,0.)

Поле: Коэффициент 3 модификатора угла падения [ССЫЛКА]

Третий коэффициент уравнения модификатора угла падения.Это член второго порядка. Это поле не является обязательным. Если оставить поле пустым или установить значение 0, используется линейная корреляция первого порядка.

Ниже приводится пример этого объекта.

SolarCollectorPerformance: FlatPlate, Альтернативные энергетические технологии AE-32,! - Имя 2.9646,! - Общая площадь {м2} ВОДА,! - Тестовая жидкость 0.0000388,! - Тестовый расход {м3 / с} INLET,! - Тип корреляции теста 0,691,! - Коэффициент 1 уравнения эффективности {безразмерный} -3.396,! - Коэффициент 2 уравнения эффективности {Вт / м2-К} -0.00193,! - Коэффициент 3 уравнения эффективности {W / m2-K2} -0.1939,! - Коэффициент 2 модификатора угла падения -0,0055; ! - Коэффициент 3 модификатора угла падения

SolarCollectorPerformance: вывод FlatPlate [LINK]

Этот объект не генерирует никаких выходных данных; см. SolarCollector: FlatPlate: Water Output

SolarCollector: IntegralCollectorStorage [ССЫЛКА]

Модель солнечного коллектора Integral-Collector-Storage (ICS) имитирует застекленные коллекторы со встроенным накопителем.Объект SolarCollector: IntegralCollectorStorage представляет собой единственный модуль-коллектор, подключенный к производственному циклу. Тепловые и оптические свойства модуля коллектора вычисляются на основе входных данных в объекте SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage. Поверхность или затененный объект определяет наклон и азимут коллектора. Поверхность коллектора обычно участвует во всех вычислениях затенения, если в поле Solar Distribution объекта Building установлены флаги «FullExterior», «FullInteriorAndExterior», «FullExteriorWithReflections» или «FullInteriorAndExteriorWithReflections».Входные и выходные узлы указаны для соединений с установкой на стороне потребления контура установки. Объект SurfaceProperty: ExteriorNaturalVentedCavity требуется для описания свойств поверхности, характеристик полости и отверстия для естественной вентиляции, если OtherSideConditionsModel указан как тип нижней поверхности коллектора за пределами граничного условия.

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя объекта SolarCollector: IntegralCollectorStorage.

Поле: Название производительности солнечного коллектора [LINK]

Ссылочное имя объекта SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage, который определяет тепловые и оптические свойства коллектора.

Поле: Имя поверхности [ССЫЛКА]

Ссылка на один из множества различных типов поверхностей, таких как BuildingSurface: Детализированный или Затенение: Зона: Детализированные объекты. Названная здесь поверхность используется для определения наклона и азимута солнечного коллектора.Коллектор затемняет поверхность, на которой он установлен, и, следовательно, влияет на тепловой баланс поверхности.

Поле: Тип граничных условий нижней поверхности [ССЫЛКА]

Это поле содержит тип граничных условий, применимых к нижней поверхности коллектора ICS. Допустимые типы граничных условий: AmbientAir и OtherSideConditionsModel. Если выбрана модель условий другой стороны, укажите имя объекта SurfaceProperty: OtherSideConditionsModel в следующем поле ввода, в противном случае оставьте следующее поле ввода пустым.Граничное условие AmbientAir использует температуру наружного воздуха в качестве граничного условия, поэтому предполагается, что недра подвергается воздействию солнца и ветра.

Поле: Другие побочные условия Название модели [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя объекта SurfaceProperty: OtherSideConditionsModel, объявленного в другом месте входного файла. Это подключит коллектор к указанным выше внешним граничным условиям для лежащей ниже поверхности теплопередачи.

Поле: Имя входного узла [ССЫЛКА]

Имя подключения впускного узла к контуру установки.

Поле: Имя узла розетки [ССЫЛКА]

Имя подключения выходного узла к контуру установки.

Поле: Максимальный расход [ССЫЛКА]

Максимальный допустимый расход [м3 / с] через коллектор. Это поле не является обязательным. Если не указано иное, коллектор будет пропускать столько потока, сколько может доставить остальная часть установки.

Пример ниже.

SolarCollector: IntegralCollectorStorage, Коллектор 1,! - Имя ICS Solar Collector,! - Название производительности солнечного коллектора ICS Collector Surface,! - Имя поверхности OtherSideConditionsModel,! - Тип граничных условий нижней поверхности ICS OSCM,! - Название модели граничного условия Впускной узел коллектора,! - Имя впускного узла Узел выхода коллектора,! - Имя узла выхода 0.00005; ! - Максимальный расход (м3 / с)

SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage [ССЫЛКА]

Объект SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage содержит параметры тепловых и оптических характеристик для одного модуля коллектора. Произведение коэффициента пропускания-поглощения системы поглотителя и покрытия определяется исходя из заданных оптических свойств. Для получения более подробной информации о процедуре расчета см. EnergyPlus Engineering Reference Document.

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя объекта SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage.

Поле: Тип сборщика ICS [ССЫЛКА]

Это поле ввода относится к типу коллектора ICS. В настоящее время разрешен только тип RectangularTank.

Поле: Общая площадь [ССЫЛКА]

Это поле ввода — это общая площадь модуля коллектора в м2. Эта общая площадь используется в уравнениях баланса энергии.

Поле: Объем воды в коллекторе [ССЫЛКА]

Это поле ввода — объем воды в солнечном коллекторе в м3.
Поле
: теплопроводность снизу [ССЫЛКА]

Это поле ввода — теплопроводность нижней части коллектора в Вт / м2K. Это значение рассчитывается исходя из теплопроводности и толщины изоляции днища.

Поле: Боковая теплопроводность [ССЫЛКА]

Это поле ввода — теплопроводность со стороны коллектора в Вт / м2K.Это значение рассчитывается исходя из теплопроводности и толщины боковой изоляции.

Поле: Соотношение сторон коллектора [ССЫЛКА]

Это поле ввода представляет собой отношение короткой стороны (ширины) коллектора к длинной стороне (длине) коллектора. Это значение используется только для расчета площади стороны коллектора вместе с высотой стороны коллектора, указанной в следующем поле ввода. Это соотношение меньше или равно 1,0.

Поле: Высота со стороны коллектора [ССЫЛКА]

Это поле ввода — высота стороны коллектора в метрах.Эта высота используется для оценки площади со стороны коллектора для расчетов теплопотерь вместе с коэффициентом теплопотерь, указанным в поле ввода выше.

Поле: Тепловая масса пластины абсорбера [ССЫЛКА]

Это поле ввода представляет собой тепловую массу пластины поглотителя на единицу площади коллектора в [Дж / м2K]. Это входное значение, умноженное на общую площадь поглотителя, определяет тепловую массу пластины поглотителя. Он рассчитывается по удельной теплоемкости, плотности и средней толщине пластины поглотителя.Если задан ноль, то баланс энергии пластины поглотителя приводится к установившейся форме.

Поле: Количество обложек [ССЫЛКА]

Количество прозрачных крышек коллектора. Обычной практикой является использование двух крышек: стеклянной в качестве внешней и тефлоновой в качестве внутренней. Если задана одинарная крышка, оставьте поля ввода оптических и тепловых свойств внутренней крышки пустыми.

Поле: интервал между обложками [ССЫЛКА]

Это поле ввода обеспечивает расстояние между двумя прозрачными крышками и расстояние между внутренней крышкой и пластиной поглотителя в метрах.Значение по умолчанию — 0,05 м.

Поле: Показатель преломления внешнего покрытия [ССЫЛКА]

Это средний показатель преломления материала внешнего прозрачного покрытия для диапазона солнечного спектра. Стекло используется как внешнее покрытие. Среднее значение показателя преломления для непоглощающего стекла, используемого в солнечных коллекторах, в диапазоне солнечного спектра составляет 1,526.

Поле: Коэффициент ослабления, умноженный на толщину внешней оболочки [ССЫЛКА]

Это поле ввода является произведением коэффициента ослабления и толщины материала внешней оболочки.Коэффициент экстинкции для типов стекла примерно варьируется от 4 м ^-1 до 32 м ^-1. Коэффициент ослабления для стекла с низким содержанием железа, которое является материалом внешнего покрытия по умолчанию, составляет 15 м ^-1. Значение по умолчанию для коэффициента ослабления, умноженного на толщину (KL), составляет 0,045 (= 15,0 x0,003), что является произведением коэффициента ослабления по умолчанию 15 м ^-1 и стекла толщиной 3,0 мм.

Поле: коэффициент излучения внешней крышки [ССЫЛКА]

Это значение поля ввода — коэффициент теплового излучения внешней крышки коллектора.Значение по умолчанию предполагает стекло с низким содержанием железа и коэффициентом теплового излучения 0,88.

Поле: Показатель преломления внутренней оболочки [ССЫЛКА]

Это поле ввода — средний показатель преломления внутренней прозрачной крышки коллектора. Обычно в качестве внутреннего покрытия используется тефлон (политетрафторэтилен). Среднее значение показателя преломления в диапазоне солнечного спектра для тефлона составляет 1,37.

Поле: коэффициент экстинкции, времена толщина внутренней оболочки [ССЫЛКА]

Это поле ввода является произведением коэффициента ослабления (K) и толщины (L) материала внутреннего покрытия.Материал внутренней крышки более прозрачен, чем внешняя крышка, очень тонкий и, следовательно, их толщину можно считать незначительной. Значение по умолчанию для коэффициента ослабления, умноженного на толщину (KL), составляет 0,008 (= 40,0×0,0002), что является произведением коэффициента ослабления 40 м ^-1 и толщины 0,2 мм.

Поле: коэффициент излучения внутренней крышки [ССЫЛКА]

Это значение поля ввода представляет собой коэффициент теплового излучения внутренней прозрачной крышки коллектора. Значение по умолчанию предполагает пластиковый лист с коэффициентом теплового излучения 0.30. Это значение используется только в термическом анализе.

Поле: Поглощение пластины абсорбера [ССЫЛКА]

Это поле ввода — коротковолновое или солнечное поглощение пластины поглотителя. Значение по умолчанию — 0,96.

Поле: коэффициент излучения поглощающей пластины [ССЫЛКА]

Это значение входного поля — коэффициент теплового излучения пластины поглотителя. Значение по умолчанию — 0,30. Это входное значение используется только в термическом анализе.

Пример ниже.

SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage, ICS Experimental,! - Имя RectangularTank,! - Тип коллектора ICS 0,37275,! - Общая площадь {м2} 0,0195875,! - Объем воды коллектора {м3} 0.10,! - Нижняя теплопроводность 1.00,! - Боковая теплопроводность 0,8,! - Соотношение сторон коллектора {безразмерный} 0,08,! - Высота стороны коллектора {м} 5800.0,! - Тепловая масса пластины абсорбера {Дж / м2К} 1,! - Кол-во крышек {безразмерный} 0,05,! - Расстояние между крышками {м} 1.526,! - Показатель преломления внешнего покрытия {безразмерный} 0,0125,! - Коэффициент экстинкции, умноженный на толщину внешней оболочки {безразмерный} 0,88,! - Коэффициент излучения внешней крышки 1,126,! - Показатель преломления внутреннего покрытия {безразмерный} 0,0126,! - Коэффициент экстинкции, умноженный на толщину внутренней оболочки {безразмерный} 0.88,! - Излучающая способность внутренней крышки {безразмерная} 0,96,! - Поглощающая способность пластины абсорбера {безразмерный} 0,60; ! - Коэффициент излучения пластины поглотителя {безразмерный}

Выходы накопителя на интегральном коллекторе солнечного коллектора [ССЫЛКА]

Следующие выходные переменные сообщаются для SolarCollector: IntegralCollectorStorage объект:

HVAC, Средняя температура воды в хранилище солнечного коллектора [C] HVAC, средняя температура пластины абсорбера солнечного коллектора [C] HVAC, среднее значение, общий коэффициент тепловых потерь солнечного коллектора [Вт / м2-C] HVAC, средний, тепловой КПД солнечного коллектора [] HVAC, средняя скорость теплопередачи в солнечном коллекторе [Вт] HVAC, Sum, энергия теплопередачи накопителя солнечного коллектора [Дж] HVAC, средняя скорость теплопередачи солнечного коллектора [Вт] HVAC, Sum, Энергия теплопередачи солнечного коллектора [Дж] HVAC, средняя скорость теплопередачи через кожу солнечного коллектора [Вт] HVAC, Sum, Энергия передачи тепла через кожу солнечного коллектора [Дж] HVAC, Среднее, произведение коэффициента пропускания солнечного коллектора []

Температура воды в хранилище солнечного коллектора [C] [LINK]

Эта выходная переменная представляет собой среднюю температуру воды, сохраненную в коллекторе ICS, в заданные временные интервалы в градусах Цельсия.Эта температура такая же, как температура воды на выходе коллектора ICS.

Температура пластины абсорбера солнечного коллектора [C] [LINK]

Эта выходная переменная представляет собой среднюю температуру пластины поглотителя коллектора ICS на заданном временном шаге в градусах Цельсия.

Тепловая эффективность солнечного коллектора [] [LINK]

Эта выходная переменная представляет собой мгновенный тепловой КПД солнечного коллектора ICS в процентах.Это значение определяется из чистой полезной собранной энергии и общего падающего солнечного излучения для каждого временного шага. Собранная полезная полезная энергия — это сумма энергии, накопленной в коллекторе, и доставленной чистой полезной энергии.

Скорость теплопередачи накопителя солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Солнечный коллектор Хранение энергии передачи тепла [J] [LINK]

Эти выходные переменные представляют собой мгновенную скорость изменения энергии и изменения энергии воды в солнечном коллекторе ICS в ваттах и джоулях, соответственно.

Скорость теплопередачи через кожу солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Энергия теплопередачи через кожу солнечного коллектора [Дж] [LINK]

Эти выходные переменные представляют собой мгновенную скорость потери тепла через кожу и энергию потери тепла солнечного коллектора ICS для каждого временного шага в ваттах и джоулях соответственно. Скорость потери тепла кожей складывается из потерь тепла через верхнюю, нижнюю и боковые стороны поверхностей коллектора. Это значение в основном отрицательное, но может иметь положительное значение (приток тепла), когда температура наружного воздуха выше температуры коллектора.

Скорость теплопередачи солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Энергия теплопередачи солнечного коллектора [Дж] [ССЫЛКА]

Эта выходная переменная представляет собой скорость нагрева и энергию, передаваемую от коллектора ICS к жидкости контура коллектора (воде) в ваттах и джоулях, соответственно. Это значение определяется из массового расхода воды в коллекторе, удельной теплоемкости воды и разницы температур между узлами выхода и входа воды в коллекторе на каждом временном шаге.Значение положительное, когда жидкость нагрета, или отрицательное, когда она охлаждается.
Продукт коэффициента пропускания и поглощения солнечного коллектора
[] [LINK]

Эта выходная переменная представляет собой произведение коэффициента пропускания-поглощения крышек и абсорбционной системы солнечного коллектора ICS. Это значение находится в диапазоне от 0,0 до менее 1,0.

Общий коэффициент тепловых потерь солнечного коллектора [Вт / м2-C] [ССЫЛКА]

Эта выходная переменная представляет собой общий коэффициент потерь тепла от пластины абсорбера в окружающий воздух, рассчитываемый для каждого временного шага.

SolarCollector: FlatPlate: PhotovoltaicThermal [ССЫЛКА]

Этот объект используется для моделирования гибридных фотоэлектрических-тепловых (PVT) солнечных коллекторов, которые преобразуют падающую солнечную энергию как в электрическую, так и в полезную тепловую энергию. Этот объект описывает солнечный коллектор PVT, ссылаясь на другие объекты, которые предоставляют более подробную информацию или связи с другими частями модели EnergyPlus.

Солнечные коллекторы PVT должны быть подключены либо к воздушной системе HVAC, либо к контуру установки для использования собранной тепловой энергии.Поле ввода типа теплоносителя информирует программу о предполагаемом подключении коллектора PVT. Если рабочей жидкостью является воздух, то PVT-коллекторы моделируются как компонент предварительной обработки вентиляционного воздуха и подключаются к системе наружного воздуха. Если рабочей жидкостью является вода, то PVT-коллекторы моделируются как солнечный коллектор для горячей воды и подключаются к контуру установки с водяным теплоаккумулятором.

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Это поле должно содержать уникальное имя, выбранное пользователем для идентификации конкретного коллектора PVT в модели здания.

Поле: Имя поверхности [ССЫЛКА]

Это поле — определяемое пользователем имя объекта поверхности (определенного в другом месте), к которому прикреплен модуль PVT. Это может быть любой тип поверхности здания, подверженной воздействию внешней среды. Модель использует названную геометрию поверхности для солнечного коллектора PVT.

Поле: Название характеристики фотоэлектрической-тепловой модели [ССЫЛКА]

Это поле представляет собой определяемое пользователем имя объекта (определенного в другом месте), который предоставляет подробные сведения о производительности модуля PVT.Это должно быть имя объекта SolarCollectorPerformance: PhotovoltaicThermal: Simple. Несколько разных объектов SolarCollector: FlatPlate: PhotovoltaicThermal могут ссылаться на один и тот же объект, который предоставляет сведения о производительности.

Поле: Название фотоэлектрического генератора [ССЫЛКА]

Это поле является определяемым пользователем именем объекта Generator: Photovoltaic (определенного в другом месте), который будет использоваться для моделирования солнечной электрической части солнечного коллектора PVT. Модели PVT вносят любые корректировки, необходимые для моделирования производительности PV в контексте коллектора PVT.

Область: Тип термической рабочей жидкости [ССЫЛКА]

Это поле выбирается пользователем для типа жидкости, используемой для сбора тепловой энергии. Солнечные коллекторы PVT могут улавливать тепловую энергию в потоках воздуха или воды. Для этого поля доступны варианты «Вода» или «Воздух». Если выбран вариант «Воздух», то коллектор PVT необходимо подключить к контуру воздушной системы HVAC. Коллектор PVT должен быть расположен в качестве первого компонента на впускном потоке наружного воздуха.Если выбран вариант «Вода», то коллектор PVT необходимо подключить к контуру системы водоснабжения завода. Соединения выполняются через имена узлов, которые определены в следующих полях, в зависимости от типа рабочей жидкости.

Поле: Имя узла впуска воды [ССЫЛКА]

Это поле — имя узла контура завода, который служит входом в коллектор PVT. Это поле используется только в том случае, если для параметра Тип тепловой рабочей жидкости установлено значение «Растение / вода».

Поле: Название узла выпуска воды [ССЫЛКА]

Это поле представляет собой имя узла петли установки, который выступает в качестве выхода из коллектора PVT.Это поле используется только в том случае, если для параметра Тип тепловой рабочей жидкости установлено значение «Растение / вода».

Поле: Имя узла впуска воздуха [ССЫЛКА]

В этом поле указано имя узла воздушного контура HVAC, который служит входом в коллектор PVT. Это поле используется только в том случае, если для параметра Тип тепловой рабочей жидкости установлено значение «HVAC / Air».

Поле: Имя узла выпуска воздуха [ССЫЛКА]

Это поле — имя узла воздушного контура HVAC, который служит выходом из коллектора PVT.Это поле используется только в том случае, если для параметра Тип тепловой рабочей жидкости установлено значение «HVAC / Air».

Поле: Расчетный расход [ССЫЛКА]

Это поле используется для описания номинального объемного расхода теплоносителя. Единицы измерения — м3 / с. Объемный расход настраивается автоматически.

Ниже приводится пример этого объекта.

Solar Коллектор: FlatPlate: PhotovoltaicThermal, PVT: 1_Ceiling,! - Имя 1_Ceiling,! - Имя поверхности 30percentPVThalfArea,! - Название производительности фотоэлектрической-тепловой модели PV: ZN_1_FLR_1_SEC_1_Ceiling,! - фотоэлектрическое имя Воздух,! - Тип термической рабочей жидкости ,! - Имя узла впуска воды ,! - Имя узла выхода воды ZN_1_FLR_1_SEC_1: Sys_OAInlet Node,! - имя узла впуска воздуха PVT: ZN_1_FLR_1_SEC_1_Ceiling Outlet,! - имя узла выхода воздуха Авто размер ; ! - Расчетный расход

Солнечный коллектор FlatPlate PhotovoltaicThermal выходы [ССЫЛКА]

Выходные переменные, доступные для PVT плоской пластины, включают следующее.

HVAC, средний, тепловой поток, производимый генератором [Вт] HVAC, сумма, тепловая энергия, произведенная генератором [Дж] HVAC, среднее значение, состояние байпаса жидкости PVT генератора [] HVAC, средняя, температура жидкости на входе в генератор PVT [C] HVAC, средняя температура жидкости на выходе из генератора PVT [C] HVAC, средний, массовый расход жидкости PVT генератора [кг / с]
Тепловая мощность генератора
[Вт] [ССЫЛКА]

Генератор вырабатывает тепловую энергию [Дж] [ССЫЛКА]

Эти выходы представляют собой тепловую энергию и мощность, производимые PVT-коллектором.Коллекторы PVT представляют собой тип когенератора, вырабатывающего как электрическую, так и тепловую энергию, и эти переменные отражают тепловую часть так же, как и другие когенераторы на топливе. Тепловая энергия указывается на счетчике «Выработанное тепло» и относится к «SolarWater» или «SolarAir» в зависимости от типа рабочей жидкости. Тепловая выработка генератора также указывается на уровне центра нагрузки.

Состояние байпаса жидкости PVT генератора [] [LINK]

Эта выходная переменная указывает состояние байпасной заслонки.Он доступен только для PVT воздушного базирования. Размеры отсутствуют, а диапазон составляет от 0,0 до 1,0. Если значение 0,0, то байпас отсутствует и вся рабочая жидкость проходит через коллектор. Если значение равно 1.0, то идет полный байпас и вся рабочая жидкость идет вокруг коллектора. Если значение находится между 0,0 и 1,0, то модель эффективно смешивает байпасный и коллекторный потоки для достижения заданного значения температуры, установленного на выходном узле.

Температура жидкости на входе в генератор PVT [C] [ССЫЛКА]

Этот отчет представляет собой температуру рабочей жидкости на входе, которая поступает в коллектор PVT

Температура жидкости на выходе PVT генератора [C] [ССЫЛКА]

Этот отчет представляет собой температуру рабочей жидкости на выходе из коллектора PVT

Генератор PVT Массовый расход жидкости [кг / с] [ССЫЛКА]

Этот отчет представляет собой массовый расход рабочей жидкости через коллектор PVT.Это общий массовый расход, части потока могут быть внутренне обойдены вокруг самого коллектора для регулирования модуляции.

SolarCollectorPerformance: PhotovoltaicThermal: Simple [ССЫЛКА]

Этот объект используется для предоставления сведений о производительности для простой модели PVT. Это простая модель эффективности, определяемая пользователем. Эффективность термического преобразования — это постоянное или плановое значение. Для этого объекта нет выходной переменной, отчет выполняется родительским объектом PVT.

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Это поле — уникальное имя для этого объекта.

Поле: доля площади поверхности с активным тепловым коллектором [ССЫЛКА]

Это поле представляет собой долю активной площади поверхности. Это должна быть десятичная дробь от 0,0 до 1,0. Площадь поверхности PVT будет умножена на эту долю, чтобы определить активную площадь коллектора (ов) PVT.

Поле: Тип режима ввода КПД теплового преобразования [ССЫЛКА]

Это поле используется для определения того, как вводится тепловой КПД.Есть два варианта: «Фиксированный» или «По расписанию». Если в этом поле установлено значение «Фиксированное», будет использоваться постоянное значение теплового КПД (устанавливается в следующем поле). Если в этом поле установлено значение «По расписанию», то значения теплового КПД определяются в расписании.
Поле
: значение КПД термического преобразования, если фиксировано [LINK]

Это поле используется для получения значения эффективности, с которой солнечная энергия собирается в рабочей жидкости. Это поле используется только в том случае, если режим ввода установлен на «Фиксированный» в предыдущем поле.Эффективность определяется как количество собранной тепловой энергии, деленное на падающее солнечное излучение. Значение должно быть от 0,0 до 1,0. Пользователь должен следить за тем, чтобы термический КПД и электрический КПД согласовывались друг с другом, поскольку общий КПД PVT-коллектора представляет собой сочетание как теплового, так и электрического.

Поле: Название графика эффективности термического преобразования [ССЫЛКА]

Это поле используется для названия расписания, которое предоставляет значения эффективности, с которой солнечная энергия собирается в рабочей жидкости.Это поле используется только в том случае, если для режима ввода установлено значение «По расписанию» в поле выше. Эффективность определяется как количество собранной тепловой энергии, деленное на падающее солнечное излучение. Значения в названном расписании должны быть от 0,0 до 1,0. Пользователь должен следить за тем, чтобы термический КПД и электрический КПД согласовывались друг с другом, поскольку общий КПД PVT-коллектора представляет собой сочетание как теплового, так и электрического.

Поле: Излучение передней поверхности [ССЫЛКА]

Это поле используется для описания среднего значения полного полусферического излучения передней поверхности коллектора, обращенной к небу.Это используется для моделирования систем охлаждения, в которых коллекторы PVT работают в ночное время для охлаждения рабочей жидкости.

Ниже приведен пример входного объекта.

SolarCollectorPerformance: PhotovoltaicThermal: Simple, 20percentEffPVhalfArea,! - Имя 0.5,! - Доля площади с активным тепловым коллектором Фиксированный,! - Тип режима входа КПД теплового преобразования 0.2,! - Значение КПД теплового преобразования, если фиксировано ,! - Название графика КПД термического преобразования 0.84; ! - Излучение передней поверхности

Подключение к солнечной системе отопления коллектора [ССЫЛКА]

В этом разделе представлен обзор того, как моделировать солнечные системы отопления. Система солнечного отопления может быть построена с использованием комбинации солнечных коллекторов, насосов, резервуаров для воды и водонагревателей. Солнечный коллектор должен быть подключен к потребляемой стороне контура установки. Несколько коллекторных модулей могут быть объединены последовательно и параллельно с использованием обычных правил подключения установки.Сторона подачи контура установки должна содержать водонагреватель с контуром солнечного коллектора, подключенным к узлам Вход на стороне источника и Выход на стороне источника . Как правило, насос должен быть первым компонентом на стороне подачи.

Если солнечная система отопления предназначена только для использования только для горячего водоснабжения (или нагрева технической воды), можно использовать поле Use Flow Fraction Schedule Name WaterHeater: Mixed object, чтобы избежать дополнительных подключений к установке.Если система имеет более сложные требования к горячей воде или если система предназначена для обогрева помещений, узлы Use Side Inlet и Use Side Outlet должны быть подключены к другому производственному контуру для обслуживания зонального и внезонного оборудования. (Дополнительную информацию см. В документации WaterHeater: Mixed object.)
Схема подключения контура солнечных коллекторов

ПРИМЕЧАНИЕ. Моделирование установки EnergyPlus требует, чтобы насос был первым компонентом на стороне подачи.Это может отличаться от реальной конфигурации солнечной системы отопления. Это не должно влиять на достоверность результатов моделирования.

Чтобы добиться экономии энергии с помощью солнечной системы отопления, лучше всего использовать систему с двумя баками с накопительным баком и дополнительным водонагревателем. Накопительный бак собирает тепло непосредственно от солнечных коллекторов и сохраняет его для дальнейшего использования. Резервуар для хранения смоделирован с использованием объекта WaterHeater: Mixed с максимальной емкостью Heater Maximum , установленной на ноль.Дополнительный водонагреватель расположен после накопительного бака на стороне подачи основного контура установки. Дополнительный водонагреватель или вспомогательный водонагреватель обеспечивает дополнительное тепло, если вода в накопительном баке недостаточно горячая. Дополнительный водонагреватель можно смоделировать как проточный / проточный водонагреватель или как стандартный водонагреватель с резервуаром и источником тепла (см. Водонагреватель: смешанный).
Схема подключения солнечной системы отопления с двумя баками

Другая стратегия, которую следует учитывать для систем солнечного отопления, — это позволить накопительному резервуару достичь гораздо более высокой температуры, чем это необходимо для конечного использования.Это позволяет резервуару накапливать больше энергии от солнечных коллекторов, когда она доступна. Однако для таких применений, как горячее водоснабжение, нежелательно и небезопасно подавать чрезмерно высокую температуру горячей воды в точке спроса. Чтобы воспользоваться преимуществами более высоких температур хранения, но при этом избежать ожогов в кране, горячую воду, выходящую из резервуара для хранения, можно смягчить холодной водой с помощью трехходового клапана для достижения заданной температуры. См. Документацию по объекту TemperingValve для получения более подробной информации.

Полная система солнечного отопления с двумя баками и регулирующим клапаном показана ниже.

Солнечная система отопления с двумя баками и термостатирующим клапаном

Управление солнечной системой отопления [ССЫЛКА]

В EnergyPlus есть несколько вариантов управления солнечной системой отопления. Поскольку солнечные коллекторы запрашивают постоянный расход на основе их максимального расхода , ограничивающим фактором фактически является расход, определяемый циркуляционным насосом.Следовательно, всей системой можно управлять с помощью графика расхода насоса насоса. Если расписание не указано, насос и система будут работать все время (без указания каких-либо других элементов управления). Обычно это не лучший способ эксплуатации солнечной системы отопления.

Для лучшего управления коллекторным контуром можно использовать дифференциальный термостат для сравнения температуры в водонагревателе с температурой в коллекторе, так что насос включается только тогда, когда есть полезный приток тепла.Дифференциальный термостат моделируется с помощью объекта AvailabilityManager: DifferentialThermostat. Для типичной системы поле Hot Node Name относится к выходному узлу одного из модулей коллектора. Поле Cold Node Name относится к узлу Source Side Outlet , то есть к холодной воде, выходящей из водонагревателя. Поля Предельная разница температур и Предельная разница температур обычно составляют 8–12 ° C и 1–3 ° C соответственно.Если две разницы температур слишком близки, система может быстро включаться и выключаться без особого полезного тепловыделения. Это также может произойти, если скорость потока через коллектор слишком высока. Без потока жидкость в коллекторе нагревается быстрее; когда включается высокий поток, вся горячая жидкость удаляется, и температура падает, заставляя систему снова выключаться.

Другой метод управления — использование фотоэлектрической панели для питания насоса. Система начинает откачку, когда солнечного излучения достаточно для работы насоса.Это еще не реализовано в EnergyPlus.

Предотвращение замораживания [LINK]

В климатических условиях с холодным временем года система солнечного отопления должна быть спроектирована таким образом, чтобы исключить риск замерзания жидкости в солнечном коллекторе или открытых трубах и причинения ущерба. Это не проблема, если теплоносителем является воздух. Однако с водой есть несколько стратегий, которые могут минимизировать риск.

Сезонный график . Самая простая стратегия — не пользоваться системой в холодное время года.Это хлопотно, потому что для этого необходимо вручную слить всю жидкость из коллектора. За это время теряются и преимущества солнечной системы отопления. Это можно смоделировать в EnergyPlus с соответствующим графиком работы насосов для коллекторной системы.

Антифриз . Точка замерзания жидкости снижается путем добавления в воду антифриза или использования другой теплопередающей жидкости с более низкой точкой замерзания. Это пока нельзя смоделировать в EnergyPlus, потому что в контурах завода в настоящее время разрешена только чистая вода.

Дренажная система . Эта стратегия автоматически опорожняет коллектор, когда насос не работает. Этот сценарий по умолчанию моделируется в EnergyPlus, хотя дополнительная энергия насоса, необходимая для запуска системы, не учитывается.

Система рециркуляции . Эта стратегия автоматически рециркулирует теплую жидкость из резервуара для хранения обратно через коллектор, чтобы поддерживать систему выше точки замерзания. При использовании этого метода возникают системные потери.Это можно смоделировать в EnergyPlus с помощью AvailabilityManager: LowTemperatureTurnOn для принудительного включения системы, когда температура наружного воздуха или температура на выходе коллектора опускаются ниже указанного минимума.

Дополнительные элементы управления [ССЫЛКА]

В дополнение к предотвращению замерзания необходимо также предотвратить перегрев системы. Обычно это проблема безопасности водонагревателя. В этом случае важно иметь отключение по высокой температуре, чтобы остановить насос до выхода из строя водонагревателя.Это достигается с помощью AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOff.

Пример списка диспетчера доступности системы [LINK]

Чтобы использовать менеджеры доступности для описанных выше случаев управления, необходимо определить AvailabilityManagerAssignmentList и указать на него ссылку в объекте PlantLoop цикла сборщика. Пример дифференциального термостата, рециркуляции для предотвращения замерзания и отключения при высокой температуре показан ниже:

AvailabilityManagerAssignmentList, Список диспетчера доступности коллекторного цикла,! - Имя AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOff,! - Тип объекта диспетчера доступности 1 Диспетчер доступности выключения при высоких температурах,! - Имя диспетчера доступности 1 AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOn,! - Тип объекта диспетчера доступности 2 Включите диспетчер доступности при низкой температуре,! - Имя диспетчера доступности 2 AvailabilityManager: DifferentialThermostat,! - Тип объекта диспетчера доступности 3 Диспетчер доступности дифференциального термостата; ! - Имя менеджера доступности 3 AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOff,! Для безопасности водонагревателя Диспетчер доступности выключения при высоких температурах,! - Имя Узел выхода для использования в водонагревателе,! - Имя узла датчика 60.0; ! - Температура (C) AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOn,! Для предотвращения замерзания за счет рециркуляции Низкотемпературный диспетчер доступности,! - Имя Узел выхода коллектора,! - имя узла датчика 0,0; ! - Температура (C) AvailabilityManager: Дифференциальный термостат,! Для получения полезного тепла от коллектора к резервуару Диспетчер доступности дифференциального термостата,! - Имя Узел выхода коллектора,! - имя горячего узла Узел выхода источника водонагревателя,! - Имя узла холодного воздуха 10.0,! - Предельная разница температур (дельта C) 2.0; ! - Предел отключения разницы температур (дельта C)

Объект AvailabilityManager: DifferentialThermostat всегда должен быть последним менеджером в списке менеджеров доступности. Дополнительную информацию см. В документации по объекту AvailabilityManagerAssignmentList.

SolarCollector: UglazedTranspired [ССЫЛКА]

Этот объект используется для моделирования неглазурованных прозрачных солнечных коллекторов (UTSC), используемых для кондиционирования наружного воздуха.Эти коллекторы обычно используются для нагрева воздуха, всасываемого через перфорированные поглотители, которые нагреваются солнцем, а также для рекуперации тепла, проводимого через нижележащую стену. Объект SolarCollector: UnglazedTranspired **** представляет собой отдельный коллектор, подключенный к одному или нескольким объектам BuildingSurface: Detail **** и к одной или нескольким системам наружного воздуха. Следовательно, просвечиваемый коллектор является частью тепловой оболочки и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Предоставляется пример файла под названием TranspiredCollectors.idf.

Площадь и ориентация коллектора получаются из объектов BuildingSurface: Detail ****, которые упоминаются по имени. Хотя сама поверхность коллектора немного отделена от основной стены (или крыши) здания, для представления самого коллектора не требуется никаких дополнительных объектов поверхности. При моделировании обнаруженных коллекторов важно учитывать размер коллектора при разработке объектов BuildingSurface: Detail **** модели здания, поскольку лежащие в основе поверхности должны совпадать с коллектором.Например, если коллектор покрывает только часть стены, то эту стену следует разделить на отдельные поверхности, одна из которых соответствует размеру коллектора. Один коллектор может быть связан с любым количеством объектов BuildingSurface: Detail (хотя, если вам нужно использовать более 10 поверхностей, необходимо расширить IDD). Коллектор можно расположить под любым углом наклона, описав поверхности соответствующим образом. Поверхности не обязательно должны быть смежными или иметь одинаковую ориентацию, но программа выдаст предупреждения, если поверхности имеют широкий угол наклона и азимута.

Коллектор кондиционирует наружный воздух и подключается к системе наружного воздуха с использованием обычного метода указания имен узлов. Использование модели UTSC требует определения относительно полной воздушной системы HVAC, которая включает в себя путь наружного воздуха. Обычно это требует использования набора объектов, который, как минимум, будет включать: AirLoopHVAC: ControllerList, AirLoopHVAC: OutdoorAirSystem: EquipmentList, AirLoopHVAC: OutdoorAirSystem, OutdoorAir: NodeList, OutdoorAir: Mixer, SetpointManager: MixedAir и Controller: OutdoorAir.Один UTSC может обслуживать более одной системы наружного воздуха, но также требует использования отдельного объекта, называемого SolarCollector: UnglazedTranspired: MultiSystem, для определения узловых соединений.

Элементы управления для UTSC включают настройку скорости воздушного потока и состояния байпасной заслонки. Если байпасная заслонка открыта, то весь вентиляционный воздух попадает прямо в смеситель наружного воздуха; если он закрыт, то весь воздух сначала проходит через UTSC. Байпасная заслонка моделируется полностью открытой или полностью закрытой.Управление байпасной заслонкой UTSC определяется диспетчером доступности, потоком воздуха, устанавливаемым элементами управления смесителем наружного воздуха, и элементами управления термостатического типа, которые определяют, полезен ли обогрев. График доступности используется для обхода коллектора в определенное время года, например. летний период охлаждения. Расход воздуха устанавливается элементами управления, связанными со смесителем наружного воздуха (см. SetpointManager: MixedAir и **** Controller: OutdoorAir). Контроль термостатического типа определяет, будет ли коллектор обеспечивать полезный обогрев, на основе любого из двух типов уставок.Первый тип уставки температуры управляется SetpointManager: MixedAir, где модель UTSC смотрит на узел управления, обычно узел смешанного воздуха. Второй тип — это дополнительная уставка, специально для свободного нагрева, которая управляется внутри этого объекта, когда модель UTSC смотрит на узел воздуха зоны.

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Это поле содержит уникальное имя неглазурованного прозрачного солнечного коллектора.

Поле: Название модели граничных условий [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя объекта SurfaceProperty: OtherSideConditionsModel, объявленного в другом месте входного файла.Это соединит коллектор с внешними граничными условиями для лежащей ниже поверхности теплопередачи.

Поле: Название графика доступности [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя расписания, которое определяет, доступен ли UTSC. Когда значение расписания меньше или равно нулю, UTSC всегда игнорируется. Когда значение расписания больше нуля, UTSC доступен и будет использоваться, когда будут выполнены другие условия, такие как наружный воздух, запрашиваемый смесителем, и предварительный нагрев был определен как полезный на основе термостатического управления.Если это поле пусто, в расписании есть значения 1 для всех периодов времени.

Поле: Имя входного узла [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя эфирного узла, который обеспечивает эфир в UTSC. Это имя узла также должно быть присвоено узлу наружного воздуха с помощью объектов OutdoorAir: NodeList **** или OutdoorAir: Node ****. Этот узел также следует назвать активированным узлом в объекте Controller: OutdoorAir ****. Если UTSC подключен к более чем одной воздушной системе, то это поле можно оставить пустым, и для определения узлов следует использовать объект SolarCollector: UnglazedTranspired: MultiSystem.

Поле: Имя узла розетки [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя воздушного узла, который является выходом UTSC. Это имя узла обычно будет входом в смеситель OutdoorAir: Mixer (если на пути наружного воздуха нет другого оборудования). Если UTSC подключен более чем к одной воздушной системе, то это поле можно оставить пустым, и для определения узлов следует использовать объект SolarCollector: UnglazedTranspired: MultiSystem ****.

Поле: Имя узла уставки [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя воздушного узла, у которого есть менеджер уставок, контролирующий его уставку температуры.Это имя узла обычно называется управляющим узлом в объекте Controller: OutdoorAir ****. Если UTSC подключен более чем к одной воздушной системе, то это поле можно оставить пустым, и для определения узлов следует использовать объект SolarCollector: UnglazedTranspired: MultiSystem ****.

Поле: Имя узла зоны [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя воздушного узла для тепловой зоны, которая в конечном итоге подключена к воздушной системе. Этот узел используется с графиком уставок, определенным в следующем поле, чтобы обеспечить дополнительный уровень термостатического управления для UTSC, не влияя на управление дополнительным нагревом.Если есть одна воздушная система, которая подключена к более чем одной зоне, тогда следует выбрать одну зону в зависимости от того, где может быть расположен термостат. Если UTSC подключен более чем к одной воздушной системе, то это поле можно оставить пустым, и для определения узлов следует использовать объект SolarCollector: UnglazedTranspired: MultiSystem ****.

Поле: Название графика уставки свободного нагрева [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя графика температуры, определенного в другом месте входного файла.Этот график должен определять температуры , желательные в зоне, но не обязательно , требуемые . Этот график вторичных уставок используется для того, чтобы позволить UTSC работать так, как если бы он имел свой собственный термостат, который отделен от первичного механизма управления. Когда UTSC используется с дополнительным нагревателем, обычные менеджеры уставок и контроллеры температуры будут определять, как управляются дополнительные нагреватели. Это позволяет использовать более высокую уставку температуры воздуха в зоне для управления байпасом UTSC, чем для системы дополнительного отопления.

Поле: Диаметр отверстий в коллекторе [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода эффективного диаметра отверстий на поверхности коллектора. Диаметр следует вводить в метрах. Для отверстий, отличных от круглой, используйте эквивалентный диаметр круглого отверстия с такой же площадью.
Поле
: расстояние между перфорациями в коллекторе [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода шага или среднего кратчайшего расстояния между перфорациями.

Поле: коэффициент теплового излучения поверхности коллектора [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода коэффициента теплового излучения коллектора. Это свойство поверхности предназначено для длинноволнового инфракрасного излучения. Имущество используется для обеих сторон коллектора. Коэффициент излучения большинства окрашенных материалов составляет 0,9.

Поле: поглощение солнечной энергии поверхностью коллектора [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода солнечной поглощающей способности коллектора. Это свойство поверхности предназначено для коротковолнового солнечного излучения.Свойство используется для лицевой стороны коллектора, обращенной к окружающей среде. Более темные цвета имеют более высокую впитывающую способность. Хотя черный цвет является наиболее эффективным, можно использовать другие цвета, чтобы соответствовать цветовой схеме остальной части фасада. В следующей таблице приведены образцы коэффициентов поглощения солнечного излучения для различных цветов (источник: Conserval Engineering Inc., Торонто, Онтарио, Канада).

Черный 0,94

Классическая бронза 0.91

Шоколадно-коричневый 0,90

Хартфорд Грин 0,90

Мед. Бронза 0,89

Бойзенберри 0,86

Серый рокки 0,85

Regal Blue 0,85

Лесной зеленый 0.84

Hemlock Green 0,82

Синий шифер 0,80

Редвуд 0,79

бирюзовый 0,79

Серый шифер 0,79

Патина зеленая 0,77

Мятно-зеленый 0.71

Голубь серый 0,69

Миссия Красный 0,69

Сьерра Тан 0,65

ярко-красный 0,59

Сырая кожа 0,57

Песчаник 0,54

Серебряный мастер 0.53

Медный тон 0,51

Конкорд Крем 0,45

Аскот Белый 0,40

Костяной белый 0,30

Поле: эффективная общая высота коллектора [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода номинальной высоты коллектора.Это значение используется в программе для определения шкалы длины в вертикальном направлении для части естественной вентиляции, управляемой плавучестью, которая возникает, когда коллектор неактивен. (Обратите внимание, что большая часть геометрической информации получена от нижележащих поверхностей.) Введенное здесь значение корректируется внутри программы с учетом наклона коллектора. Хотя значение здесь обычно соответствует фактическому расстоянию / высоте, его значение не критично, и его можно использовать для корректировки моделирования скорости воздухообмена в пассивном режиме.Если коллектор расположен горизонтально, то масштаб длины берется из следующего поля.

Поле: эффективная толщина зазора камеры за коллектором [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода номинальной толщины зазора коллектора. Это значение расстояния используется только тогда, когда коллектор находится близко к горизонтали, чтобы определить масштаб длины в вертикальном направлении для расчета плавучести. Например, если коллектор установлен на плоской крыше, его высота с регулировкой наклона равна нулю, и программа будет использовать эту толщину зазора в качестве шкалы длины, а не высоту из предыдущего поля.

Поле: Эффективная площадь поперечного сечения пленума за коллектором [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода номинальной площади поперечного сечения зазора за коллектором. Эта область используется для определения шкалы скоростей для корреляций теплопередачи поверхностной конвекции, когда коллектор активен. Это значение обычно равно средней толщине зазора, умноженной на среднюю ширину коллектора.

Поле: Схема расположения отверстий для шага [ССЫЛКА]

Это поле используется для описания рисунка перфорации на поверхности коллектора.В настоящее время доступны два варианта: Квадрат и Треугольник. Обратите внимание, что схема расположения отверстий должна соответствовать тому, как было определено значение шага.

Поле: Корреляция эффективности теплообмена [ССЫЛКА]

Это поле используется для выбора корреляции, используемой для моделирования теплопередачи от поверхности коллектора к входящему воздуху, когда коллектор активен. Доступны два варианта: Kutscher1994 и VanDeckerHollandsBrunger2001.Подробную информацию и ссылки см. В Техническом справочнике.
Поле
: отношение фактической площади поверхности коллектора к прогнозируемой площади [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода коэффициента, который учитывает дополнительную площадь поверхности в результате гофрирования на поверхности коллектора. Гофры укрепляют коллектор. Площадь проецируемой поверхности получается программой из (плоских) подстилающих поверхностей. Если коллектор плоский, это соотношение составляет 1,0. Если коллектор гофрированный, то это соотношение будет больше единицы.Типичное значение может быть 1,165.

Поле: Шероховатость коллектора [ССЫЛКА]

Это поле используется для описания относительной шероховатости материала коллектора. Это поле аналогично полю объекта Material ****. Этот параметр влияет только на коэффициенты конвекции, а точнее на коэффициент внешней конвекции. В этом поле ожидается специальное ключевое слово с вариантами «VeryRough», «Rough», «MediumRough», «MediumSmooth», «Smooth» и «VerySmooth» в порядке от самого грубого до самого гладкого.

Поле: Толщина коллектора [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода толщины материала коллектора. Это значение необходимо только для корреляции Van Decker Hollands Brunger 2001. Толщина материала указывается в метрах.

Field: Эффективность перфорации по отношению к ветру [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода значения коэффициента, используемого для определения естественного воздухообмена от ветра, или Cv.Когда коллектор неактивен, ветер заставляет наружный воздух входить и выходить из коллектора. Cv — это произвольный коэффициент, используемый для моделирования эффективности проемов, который зависит от геометрии проема и ориентации по отношению к ветру. Cv, вероятно, должно быть в диапазоне от 0,25 до 0,65. Увеличение Cv увеличит объем естественной вентиляции.
Поле
: коэффициент расхода для отверстий с учетом потока, управляемого плавучестью [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода значения коэффициента, используемого для определения естественного воздухообмена по плавучести или Cd.Когда коллектор неактивен, эффект накопления или плавучести заставит внешний воздух входить и выходить из коллектора. Cd — произвольный коэффициент расхода, который зависит от геометрии отверстия. Cd, вероятно, должен быть в диапазоне от 0,4 до 1,0. Увеличение Cd увеличит количество естественной вентиляции.

Поле: Поверхность
<#> Имя [ССЫЛКА]
Остальные поля используются для именования объектов BuildingSurface: Detail ****, связанных с UTSC.Это лежащие в основе поверхности теплопередачи, которые определены в другом месте входного файла. Все эти другие поверхности должны указывать OtherSideConditionsModel в качестве внешней среды. Объект ввода в настоящее время может содержать до десяти поверхностей, но его можно расширять.

Ниже приводится пример этого объекта.

SolarCollector: Неглазурованный, Транспирированный, Магазин ОА УТСК ЗН11,! Имя UTSC OSCM ZN11,! Название модели граничных условий ОтоплениеAvailSched,! Название графика доступности Узел впуска наружного воздуха ZN11,! Имя входного узла Узел выхода UTSC ZN11,! Название узла розетки Узел смешанного воздуха ZN11,! Имя узла уставки Узел ZN11,! Имя узла зоны ShopFreeHeatingSetpoints,! Название графика уставки свободного нагрева 0.0016,! Диаметр перфорации в коллекторе 0,01689,! Расстояние между перфорациями в коллекторе 0.9,! Коэффициент теплового излучения поверхности коллектора 0.9,! Солнечная поглощающая способность поверхности коллектора. 4.0,! Эффективная общая высота коллектора 0.1,! Эффективная толщина зазора камеры за коллектором 2.0,! Эффективная площадь поперечного сечения пленума за коллектором Треугольник,! Схема расположения отверстий для шага Kutscher1994,! Корреляция эффективности теплообмена 1.165,! Отношение фактической площади поверхности коллектора к предполагаемой площади поверхности MediumRough,! Шероховатость коллекционера 0,00086,! Толщина коллектора 0,25,! Эффективность перфорации по отношению к ветру 0,5,! Коэффициент расхода для отверстий по отношению к потоку, управляемому плавучестью ZN11_Shop_1: ExtWall: Юг; ! Поверхность 1 Имя

Неглазурованные прозрачные выходы солнечного коллектора [ССЫЛКА]

В дополнение к соответствующим выходным данным, которые могут быть получены для воздушных узлов и поверхностей, эти выходные данные доступны для систем UTSC:

HVAC, Средняя эффективность теплообменника солнечного коллектора [] HVAC, средняя температура воздуха на выходе из солнечного коллектора [C] HVAC, Средняя скорость всасывания с внешней стороны солнечного коллектора [м / с] HVAC, средняя температура поверхности солнечного коллектора [C] HVAC, средняя температура воздуха в камере солнечного коллектора [C] HVAC, средняя скорость ощутимого нагрева солнечного коллектора [Вт] Зона, метр, SolarAir: объект [J] Зона, метр, SolarAir: HVAC [J] Зона, метр, произведенное тепло: SolarAir [Дж] ОВКВ, сумма, разумная энергия нагрева солнечного коллектора [Дж] HVAC, средняя скорость изменения воздуха в системе естественной вентиляции солнечного коллектора [ACH] HVAC, средний массовый расход естественной вентиляции солнечного коллектора [кг / с] HVAC, средний, солнечный коллектор, ветер, естественная вентиляция, массовый расход [кг / с] HVAC, Среднее значение плавучести солнечного коллектора Массовый расход естественной вентиляции [кг / с] HVAC, Среднее значение, солнечное излучение от солнечного коллектора [Вт / м2] HVAC, средний КПД системы солнечного коллектора [] HVAC, средний коэффициент полезного действия солнечного коллектора []

Эффективность теплообменника солнечного коллектора [] [LINK]

Результаты корреляций UTSC, определенных с помощью.

Температура воздуха на выходе из солнечного коллектора [C] [LINK]

Температура воздуха, поступающего в камеру статического давления после нагрева коллектором.

Скорость всасывания с внешней стороны солнечного коллектора [м / с] [ССЫЛКА]

Объемная скорость воздуха, приближающегося к коллектору.

Температура поверхности солнечного коллектора [C] [LINK]

Температура поверхности самого коллектора.

Температура воздуха в камере коллектора солнечного коллектора [C] [LINK]

Температура воздуха внутри и на выходе из камеры статического давления за коллектором.
Явная скорость нагрева солнечного коллектора
[Вт] [ССЫЛКА]

Общая скорость добавления тепла к потоку наружного воздуха.

SolarAir: объект [J] [LINK]

Счетчик, который включает тепловую энергию, предоставляемую UTSC.

SolarAir: HVAC [J] [LINK]

Счетчик, который включает тепловую энергию, предоставляемую UTSC.

HeatProduced: SolarAir [J] [LINK]

Счетчик, который включает тепловую энергию, предоставляемую UTSC.

Энергия ощутимого нагрева солнечного коллектора [Дж] [ССЫЛКА]

Общая сумма энергии, добавленной к потоку наружного воздуха.

Солнечный коллектор Естественная вентиляция Скорость изменения воздуха [ACH] [LINK]

Скорость воздухообмена естественной вентиляции между камерой статического давления и окружающей средой, когда коллектор неактивен, при изменении количества воздуха в час.

Солнечный коллектор Естественная вентиляция Массовый расход [кг / с] [ССЫЛКА]

Массовый расход естественного вентиляционного воздухообмена между камерой статического давления и окружающей средой, когда коллектор неактивен.

Солнечный коллектор Ветер Естественная вентиляция Массовый расход [кг / с] [ССЫЛКА]

Часть массового расхода естественного вентиляционного воздухообмена между камерой статического давления и окружающей средой, когда коллектор неактивен из-за ветровых сил.

Плавучесть солнечного коллектора Естественная вентиляция Массовый расход [кг / с] [ССЫЛКА]

Часть массового расхода естественного вентиляционного воздухообмена между камерой статического давления и окружающей средой, когда коллектор находится в неактивном состоянии из-за сил, вызываемых потоком воздуха.

Солнечный коллектор, падающее солнечное излучение [Вт / м2] [ССЫЛКА]

Интенсивность солнечного излучения, падающего на коллектор UTSC от всех источников.

Эффективность системы солнечного коллектора [] [LINK]

Общая эффективность системы UTSC, включая собранную солнечную энергию и тепло, рекуперированное с подстилающей поверхности.

КПД солнечного коллектора [] [LINK]

КПД солнечного коллектора UTSC.

SolarCollector: UnglazedTranspired: MultiSystem [ССЫЛКА]

Этот объект используется для моделирования неглазурованных прозрачных солнечных коллекторов (UTSC), которые подключены к нескольким системам наружного воздуха. Этот объект дополняет объект SolarCollector: UnglazedTranspired и необходим только в том случае, если более одной воздушной системы подключено к одному транспирируемому коллектору. После поля имени идут наборы из четырех имен узлов, используемых для определения соединений каждой воздушной системы. Каждый набор содержит имена узлов для входа, выхода, управления и зоны.Если требуется более пяти воздушных систем, этот объект является расширяемым.

Поле: Название солнечного коллектора [ССЫЛКА]

Это поле используется для идентификации имени объекта SolarCollector: UnglazedTranspired, который должен быть подключен к более чем одной воздушной системе. Это поле должно совпадать с названием.

Набор полей: входной узел, выходной узел, узел смешанного воздуха, узел зоны [LINK]

Следующие четыре поля образуют повторяющийся набор из четырех полей.Один комплект используется для каждой системы наружного воздуха, подключенной к коллектору.

Поле: Система наружного воздуха
<#> Впускной узел коллектора [ССЫЛКА]
Это поле содержит имя эфирного узла, который обеспечивает эфир в UTSC. Это имя узла также должно быть назначено узлу наружного воздуха с использованием объектов OutdoorAir: NodeList и OutdoorAir: Node. Этот узел также называется узлом исполнительного механизма в объекте Controller: OutdoorAir ****.

Поле: Система наружного воздуха
<#> Выходной узел коллектора [ССЫЛКА]
Это поле содержит имя воздушного узла, который является выходом UTSC.Это имя узла обычно будет именем узла наружного воздушного потока в OutdoorAir: Mixer (если на пути наружного воздуха нет другого оборудования).

Поле: Система наружного воздуха
<#> Узел смешанного воздуха [ССЫЛКА]
Это поле содержит имя воздушного узла, у которого есть менеджер уставок, контролирующий его уставку температуры. Это имя узла обычно называется узлом смешанного воздуха в объекте Controller: OutdoorAir ****.

Поле: Система наружного воздуха
<#> Узел зоны [ССЫЛКА]
Это поле содержит имя воздушного узла для тепловой зоны, которая в конечном итоге подключена к воздушной системе.Этот узел используется с графиком уставок, определенным в следующем поле, чтобы обеспечить дополнительный уровень термостатического управления для UTSC, не влияя на управление дополнительным нагревом. Если есть одна воздушная система, которая подключена к более чем одной зоне, тогда следует выбрать одну зону в зависимости от того, где может быть расположен термостат.

Ниже приводится пример этого объекта.

SolarCollector: неглазурованный ОФИС MultiSystem OA UTSC,! Название солнечного коллектора Узел впуска наружного воздуха ZN1,! Входной узел коллектора системы наружного воздуха 1 Узел выхода UTSC ZN1,! Выпускной узел коллектора системы наружного воздуха 1 Узел смешанного воздуха ZN1,! Система наружного воздуха 1 узел смешанного воздуха Узел ZN1,! Узел 1 зоны системы наружного воздуха Узел впуска наружного воздуха ZN2,! Впускной узел коллектора системы наружного воздуха 2 Узел выхода UTSC ZN2,! Выпускной узел коллектора системы наружного воздуха 2 Узел смешанного воздуха ZN2,! Система наружного воздуха 2 Узел смешанного воздуха Узел ZN2,! Узел системы наружного воздуха, 2 зоны Узел впуска наружного воздуха ZN3,! Входной узел коллектора системы наружного воздуха 3 Узел выхода UTSC ZN3,! Выходной узел коллектора системы наружного воздуха 3 Узел смешанного воздуха ZN3,! Система наружного воздуха с 3 узлами смешанного воздуха Узел ZN3,! Узел системы наружного воздуха, 3 зоны Узел впуска наружного воздуха ZN4,! Впускной узел коллектора системы наружного воздуха 4 Узел выхода UTSC ZN4,! Выходной узел коллектора системы наружного воздуха 4 Узел смешанного воздуха ZN4,! Система наружного воздуха 4 узла смешанного воздуха Узел ZN4,! Узел системы наружного воздуха, 4 зоны Узел впуска наружного воздуха ZN5,! Впускной узел коллектора системы наружного воздуха 5 Узел выхода UTSC ZN5,! Выпускной узел коллектора системы наружного воздуха 5 Узел смешанного воздуха ZN5,! Система наружного воздуха 5 Узел смешанного воздуха Узел ZN5; ! Система наружного воздуха, 5 зон, узел

Группа солнечных коллекторов — обзор

С 1980-х годов некоторые новые системы CSHPSS были установлены в других местах.Некоторые из них не связаны с тепловыми насосами. Появился новый тип крупномасштабной системы, так называемые центральные солнечные отопительные установки с суточным накоплением (ЦСГПДС). Они имеют «небольшой» суточный накопитель и подключены к основной теплоцентрали, обычно обычной, и центральной системе централизованного теплоснабжения. Некоторые примеры систем обоих типов приведены ниже [52–55].

•

Фалькенберг, Швеция, CSHPDS в эксплуатации с 1989 года, площадь коллектора 5500 м ², 1100 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 30 ГВтч;

•

Ry, Дания, CSHP в эксплуатации с 1990 года, площадь коллектора 3025 м ², напрямую подключена к централизованному теплоснабжению, объем годовой нагрузки 32 ГВтч;

•

Гамбург, Германия, CSHPSS в эксплуатации с 1996 года, площадь коллектора 3000 м ², 4500 м ³ водонаполненный бетонный резервуар, годовая нагрузка 1.6 ГВтч;

•

Фридрихсхафен, Германия, CSHPSS в эксплуатации с 1996 года, площадь коллектора 2700 м ², 12 000 м ³ водобетонный резервуар, объем годовой нагрузки 2,4 ГВтч; в 2003 г. площадь коллекторов была увеличена до 3500 м 2 ², в 2004 г. до 4050 м 2 ², годовая потребность в тепле увеличилась до 3–3,4 ГВтч в связи с увеличением жилой площади.

•

Marstal, Дания, CSHPDS в эксплуатации с 1996 года, площадь коллектора 18 300 м ², 2100 м ³ резервуар для воды + 4000 м ³ песок резервуар для воды + 10 000 м ³ вода карьер (2003 г.), годовая нагрузка 28 ГВтч;

•

Aeroskobing, Дания, CSHPDS в эксплуатации с 1998 года, площадь коллектора 4900 м ², 1200 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 13 ГВтч;

•

Неккарзульм, Германия, CSHPSS в эксплуатации с 1999 г., в 1999 г. площадь коллектора 2636 м ², в 2002 г. расширение до 5044 м ², в 2007 г. следующее расширение до 5670 м ², в 1999 г. 20 000 м ³ канальный накопитель тепла, в 2001 г. расширение магазина до 63 400 м ³, в 1999 г. годовая нагрузка 1.25 ГВтч, в 2007 году увеличение до 2,8 ГВтч;

•

Кунгалв, Швеция, CSHPDS в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 10 000 м ², 1000 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 90 ГВтч;

•

Rise, Дания, CSHPSS в эксплуатации с 2001 года, площадь коллектора 3575 м ², 4500 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 3,7 ГВтч;

•

Штайнфурт, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 510 м ², 1500 м ³ гравий – вода, годовая нагрузка 0.325 ГВтч;

•

Росток, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 1000 м ², 20 000 м ³ водоносный горизонт, объем годовой нагрузки 0,497 ГВтч;

•

Ганновер, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 1350 м ², 2750 м ³ горячая вода, объем годовой нагрузки 0,694 ГВтч;

•

Аттенкирхен, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 800 м ², 500 м ³ горячая + 9350 м ³ воздуховод, годовая нагрузка 0.487 ГВтч.

Характеристики солнечных тепловых систем по сравнению с плоскими солнечными коллекторами, соединенными последовательно

Engineering
Vol. 4 No. 12 (2012), ID статьи: 25858, 4 страницы DOI: 10.4236 / eng.2012.412112

Характеристики солнечных тепловых систем по сравнению с плоскими солнечными коллекторами, подключенными последовательно

Халед Зельзули ^*, Аменаллах Гизани, Рамзи Себай, Чакиб Керкени

Лаборатория тепловых процессов (LPT), Научно-технический центр энергетики (CRTEn), Borj Cedria, Tunisia

Электронная почта: [email protected]

Поступила 26.09.2012; отредактировано 24 октября 2012 г .; принято 7 ноября 2012 г.

Ключевые слова: Тепловая энергия; Плоские коллекторы; Стратификация; Солнечные системы отопления

РЕЗЮМЕ

В этой статье показано моделирование солнечной системы коллективного отопления для прогнозирования характеристик системы. Предлагаются две системы: 1) первая, солнечная горячая вода прямого нагрева, которая состоит из плоских пластинчатых коллекторов и резервуара для хранения тепла, 2) вторая, солнечная косвенная горячая вода, в которой мы добавили внешний теплообменник постоянной эффективности к системе. первая система.Массовый расход коллектора установлен на 0,04 кг · с ^–1, а общее количество коллекторов установлено на 60. Для первой системы максимальная средняя температура воды в резервуаре в типичный день летом и ежегодно. производительность рассчитывается путем изменения количества последовательно соединенных коллекторов. Что касается второго, в этой статье показан подробный анализ температуры воды в пределах хранилища и годовой производительности путем изменения массового расхода на холодной стороне теплообменника и количества последовательно соединенных коллекторов на горячей стороне.Показано, что на стратификацию внутри хранилища сильно влияют массовый расход и соединения между коллекторами. Также показано, что количество коллекторов, которые могут быть подключены последовательно, ограничено. Оптимизация массового расхода на холодной стороне теплообменника рассматривается как важный фактор для экономии энергии.

1. Введение

Производство горячей воды — одно из наиболее интересных применений в солнечной энергии, и потребность в горячей воде значительно возрастает, особенно в жилых помещениях.Основными компонентами солнечных систем горячего водоснабжения являются солнечные коллекторы и резервуар для хранения тепла. Накопительный бак играет важную роль в солнечной энергетической системе, накапливая энергию, когда она доступна, и доставляя ее, когда она необходима. На характеристики солнечных систем отопления сильно влияет тепловая стратификация. С 1970-х годов стратификация в резервуаре-хранилище интенсивно изучалась [1-3], и было показано, что резервуары-хранилища с термической стратификацией с низким расходом доставляют нагрузке до 17% больше солнечной энергии [4-8].Эти авторы отметили, что тепловая стратификация имеет преимущество в увеличении производительности солнечных водонагревательных систем. Cristofari et al. [9] обнаружили, что при высокой степени расслоения экономия энергии выше (5,25% за один год использования), чем при полностью смешанном резервуаре для хранения. Однако более высокая температура в накопительном баке предназначена для удовлетворения потребности в энергии. Степень термической стратификации, определяемая как разница температур между верхней и нижней секциями резервуара, очень важна для эффективной работы систем солнечной энергии.

На рабочие характеристики резервуара-аккумулятора тепла влияют многие параметры, такие как геометрия резервуара [10-13], объем резервуара и площадь коллектора [14-17]; поэтому было предложено много решений и разработан ряд моделей. Одной из самых популярных моделей является одномерная модель [8,18], которая дает хорошие оценки распределения температуры в резервуаре. Когда речь идет о термической стратификации, основным и важным элементом, который влияет на производительность системы, является массовый расход от горячего источника (солнечные коллекторы) и / или нагрузки.Для систем с прямым подключением (SDHW) предполагается, что массовый расход, поступающий в накопительный резервуар, совпадает с расходом на выходе из коллекторов.

В коллективном использовании мы используем несколько коллекторов, которые фиксируются в определенном положении, чтобы получить оптимизированный захват в течение года. Солнечные коллекторы могут быть соединены вместе последовательно, параллельно или параллельно-последовательно. Несмотря на то, что несколько пользователей предпочитают параллельное подключение, оно вызывает некоторые проблемы, такие как потери тепла и падение давления.Последовательные или последовательно-параллельные соединения используются во многих странах, если система оптимизирована и необходимо учитывать влияние распределения жидкости [19,20]. Когда коллекторы устанавливаются последовательно, предполагается, что массовый расход в каждом коллекторе одинаков, а температура воды на выходе увеличивается от одного коллектора к другому. Это приводит к увеличению тепловых потерь из-за увеличения разницы между температурой на входе и выходе коллектора.Люминосу и Фара [21] и Аткинс и др. [22] показали, что энергоэффективность непрерывно снижается при увеличении собирающей поверхности за счет последовательного подключения солнечных плоских пластинчатых коллекторов. Для параллельных соединений между коллекторами или массивами коллекторов общий массовый расход, возвращающийся из накопительного резервуара, делится на несколько потоков, и температуры воды на выходе одинаковы, когда коллекторы идентичны. В своем исследовании Гарг [23] показал, что истинное параллельное расположение рядов поглотителей обеспечивает максимальную эффективность и экономичность.Моррисон [24] упомянул, что использование коллекторов, включенных последовательно, параллельно или последовательно-параллельно, зависит от соображений гидравлического проектирования минимального падения давления и от равного разделения всех коллекторов в массиве. Калогироу [25] отметил, что поле коллекторов должно быть построено из идентичных модулей последовательных или параллельных или последовательно-параллельных коллекторов. Он также отметил, что модули должны быть подключены по принципу обратного возврата, чтобы обеспечить самобалансирующуюся решетку, поскольку все коллекторы работают с одинаковым перепадом давления.Дубей и Тивари [26] изучали анализ PV / T плоских пластинчатых водяных коллекторов, соединенных последовательно. Они показали, что на количество серийных коллекторов влияет массовый расход.

В жилых помещениях обычно используются две системы нагрева воды. Первая из них — это системы с прямым подключением (SDHW), у которых есть два способа циркуляции жидкости между коллекторами и резервуаром для хранения тепла: либо путем фиксации общего массового расхода, возвращаемого из резервуара для хранения в поле коллектора, либо путем фиксации массовый расход коллектора.Массовый расход коллектора и общий массовый расход зависят от типа соединения между солнечными коллекторами. Параллельное расположение коллекторов увеличивает общую скорость потока, поступающего в резервуар для хранения, что разрушает стратификацию и снижает среднюю температуру воды в хранилище; и в этом случае предпочтительны последовательно-параллельные комбинации.

Вторая система — это система с косвенной связью (SIHW). В этой ситуации внешний теплообменник устанавливается между солнечными коллекторами и накопительным баком и, как правило, это раствор гликоль-вода Cp: 3.2 — 4,0 кДж / кг · ˚C используется в качестве собирающей жидкости, чтобы избежать проблем с замерзанием. Теплообменник в солнечной системе в данный момент времени дает только часть энергии во вторичном контуре (теплообменник-накопительный бак), что вызывает повышение температуры жидкости в солнечных коллекторах и приводит к снижению общей эффективности. Характеристики системы зависят от тепла, передаваемого от коллекторов к накопительному резервуару, и эта передача зависит от массового расхода и температуры воды с обеих сторон теплообменника.Хорошие характеристики могут быть получены путем оптимизации расхода с обеих сторон теплообменника [27]; а доля солнечной энергии увеличивается с увеличением эффективности теплообменника до значений около 0,7 — 0,8 [12]. Массовый расход циркулирует между теплообменником и накопительным баком либо за счет циркуляционного насоса, либо за счет естественной циркуляции. Стратификация с внешним теплообменником интенсивно изучалась [12, 13,16,28, 29].

Насколько известно авторам, многие исследователи изучали оптимизацию расхода в плоских пластинчатых коллекторах, оптимизацию расхода, поступающего в резервуар для хранения, высоту резервуара для хранения, площадь резервуара до коллектора (например,грамм. [12,16,30]) и т. Д. Тем не менее, лишь в нескольких исследованиях рассматривались комбинации между тепловыми коллекторами парения с целью оптимизации системы.

Следовательно, основная цель данной работы — исследовать влияние вариации комбинаций между солнечными коллекторами и массового расхода на холодной стороне теплообменника на характеристики систем солнечного термального водяного отопления. Для обеих систем гидравлическое соединение между коллекторами варьируется, чтобы исследовать его влияние на среднюю температуру воды в резервуаре для хранения и на годовую долю солнечной энергии, чтобы выбрать максимальное количество коллекторов, которые могут быть подключены последовательно.В SIHW массовый расход на холодной стороне теплообменника варьируется, чтобы изучить его влияние на стратификацию и выбрать оптимальное значение путем выбора максимальной средней температуры воды и максимальной годовой доли солнечного излучения. Затем выбранный массовый расход используется в качестве входного параметра, а требуемая температура воды и объем хранения изменяются для максимизации производительности системы.

2. Система конфигурации солнечной воды

Две выбранные конфигурации системы, SDHW (Рисунок 1.1) и SIHW (рис. 1.2) состоят из:

— Группа из 60 идентичных плоских пластинчатых коллекторов общей площадью 120 м ² и массовым расходом 0,04 кг / с через коллектор в соответствии со стандартной массой ASHRAE. расход для тестирования обычных плоских солнечных водонагревателей (0,02A _c кг / с, [31]). Тунис характеризуется умеренным климатом и обильным солнечным светом в течение большей части года [32,33] и оптимальным

Рисунок 1.1. Система с прямой связью (SDHW). 1: Смесительное устройство; 2: Дополнительный отопитель.

Рисунок 1.2. Непрямая связанная система (SIHW). 1: Смесительное устройство; 2: Дополнительный отопитель.

Угол наклона плоских пластинчатых коллекторов равен широте [30]. Широта, долгота, высота над уровнем моря и среднегодовой индекс ясности в Тунисе составляют соответственно 36˚50 ‘северной широты, 10˚11’ восточной долготы, 0 м и 0,53 [34].

— 8 м. ³ вертикальный цилиндрический резервуар-накопитель с отношением высоты к диаметру равным 3, с изоляцией из полиуретана и толщиной 50 мм.

— Вспомогательный нагреватель, используемый для нагрева, когда температура воды, выходящей из хранилища для пользователя, ниже требуемой температуры по запросу.

— Устройство для смешивания воды, используемое для уравновешивания температуры путем добавления температуры воды в водопроводе перед ее употреблением непосредственно пользователем.

— Для косвенной системы противоточный теплообменник с постоянной эффективностью устанавливается между коллекторами и накопительным баком для передачи тепла от горячего источника к накопителю; Два насоса обеспечивают циркуляцию жидкости между теплообменником и коллекторами, а также между теплообменником и накопительным баком.

— Для прямой системы циркуляционный насос устанавливается между коллекторами и накопительным баком.

— Дифференциальный контроллер ВКЛ / ВЫКЛ генерирует сигналы ВКЛ / ВЫКЛ для работы насосов.

Насосы управляются дифференциальным термостатом, который включается, когда температура воды в верхних коллекторах выше температуры воды в нижнем баке. Тогда обеспечивается достаточный запас для контроля стабильности.Поток включен, если температура на выходе из коллектора превышает температуру дна резервуара, и выключен в противном случае.

Плоские коллекторы собирают солнечную энергию в своих поглотителях и нагревают циркулирующую воду, которая течет через них. В последовательно-параллельных соединениях существует множество конструкций, и в этой статье выбираются конфигурации, в которых массив полных коллекторов состоит из N _r рядов, соединенных параллельно, каждая строка, в свою очередь, состоит из одного и того же числа N _c коллекторов, установленных последовательно (рис. 2 (а)).Такая конфигурация параллельного расположения может быть выбрана с учетом увеличения количества труб, проводящих жидкость, и экономии места на террасе имплантации, при условии, что система оптимизирована (например, рисунок 2 (b)).

Для обеих систем массовый расход из коллекторов, поступающих в накопительный бак или теплообменник, является суммой потоков, исходящих из рядов для последовательно-параллельной конфигурации, и суммы потоков, исходящих из всех коллекторов в параллельную конфигурацию. В SIHW необходимо изменять массовый расход на холодной стороне теплообменника, чтобы выбрать оптимальное значение.

3. Математическая модель

Компьютерная программа была разработана для численных расчетов с целью определения переходных характеристик солнечных водонагревательных систем. В программе моделирования используются различные входные параметры, основные из которых перечислены в таблице 1. Все моделирования в данной работе рассчитываются с шагом по времени, равным 5 минутам.

3.1. Расчет солнечной радиации

Что касается анализа воды для нагрева солнечной энергии, среднемесячное часовое глобальное облучение на наклонной плоскости рассчитывается с использованием анизотропной солнечной радиации

(a) (b)

Рисунок 2.Конфигурация коллекторов. (а) последовательно-параллельное расположение; (б) Параллельное расположение.

диффузная модель, основанная на модели Хэя-Дэвиса-Клучера-Рейндла (HDKR) [35]. Это относится к интеграции Klucher, 1979; Хэй и Дэвис, 1980; Reindl et al. [36-38] модель. Модель учитывает излучение пучка, все компоненты диффузного излучения и отражение от земли, чтобы найти полное излучение на наклонной поверхности. По сравнению с другими моделями, HDKR является одной из самых популярных и обеспечивает значительно более точный прогноз [39–42].

Согласно модели HDKR общее солнечное сияние G на наклонной поверхности, угол наклона которой составляет β градусов от горизонтали, можно оценить по следующему уравнению [35]:

(1)

где: — месячный среднечасовое облучение пучком в горизонтальной плоскости; — среднемесячное часовое диффузное облучение в горизонтальной плоскости.

Коэффициент модуляции:

(2)

— коэффициент диффузного отражения окружающей среды (0.2 для неснежных поверхностей). Геометрический коэффициент R _b — это отношение излучения луча на наклонной поверхности к излучению на горизонтальной поверхности в любое время. Он определяется как:

(3)

Угол падения (θ) пучка излучения на поверхность определяется как угол между пучком излучения и нормалью к поверхности с любой ориентацией. Для горизонтальной поверхности угол падения — это зенитный угол θ _Z солнца и определяется как угол между вертикалью и линией к солнцу.В этой ситуации значение зенитного угла должно быть от 0 ° до 90 °, когда солнце находится над горизонтом. Оптимальный азимутальный угол для плоских коллекторов обычно составляет 0 ° в северном полушарии. Геометрический коэффициент, полученный как [30]:

(4)

где — склонение солнца, — широта, — угол наклона и — часовой угол.

(5)

(6)

t — время, выраженное в истинном солнечном времени.

В уравнении (1) A _i определяется как:

(7)

, где солнечная постоянная равна по данным Всемирной метеорологической организации, d _n — d _n ^th день в году.

3.2. Плоские коллекторы

Солнечные коллекторы получают энергию солнечного излучения и передают ее текущей жидкости. Прирост полезной энергии коллектора определяет повышение температуры текучей среды с точки зрения конструктивных и эксплуатационных параметров.Уравнение (8) выражает выигрыш в полезной энергии солнечного коллектора [31].

(8)

где F _R — коэффициент теплоотвода коллектора, — произведение пропускания и поглощения, U _L — общий коэффициент потерь, A _c — площадь коллектора, G — падающее излучение . и — температура жидкости на входе и температура окружающей среды соответственно. В соответствии с теоретической моделью плоского коллектора 73, выигрыш солнечной энергии в ряду из N _c идентичных коллекторов, соединенных последовательно, определяется как [43]:

(9)

Общий коэффициент потерь U _L _{, j} можно получить с помощью эмпирического уравнения, следуя основной процедуре Хоттеля и Верца [44] и Кляйна [45], основанной на большем количестве измерений.U _{L, j} определяется как:

(10)

, где:

(11)

(12)

Коэффициент ветро-конвективной теплоотдачи.

(13)

(14)

Итерационный метод используется для вычисления первого значения U _L, принимая начальную среднюю температуру пластины равной 10 ° C. Тогда коэффициент полезного действия можно рассчитать следующим образом:

(15)

Коэффициент полезного действия ребра:

(16)

Зная коэффициент полезного действия коллектора; коэффициент теплоотвода F _R затем рассчитывается следующим образом:

(17)

Средняя температура пластины рассчитывается как:

(18)

Температура жидкости на выходе из коллектора используется в качестве входа в следующую и дается как:

(19)

Если используется внешний теплообменник, для определения полезной энергии можно использовать модифицированный коэффициент теплоотвода:

(20)

с

(21)

3.3. Теплообменник

Следующие выражения используются для определения, для постоянной эффективности теплообменника (Рисунок 3), максимально возможной скорости теплопередачи на основе минимальной производительности жидкости и температур на входе холодной и горячей жидкости. на заданном временном шаге [46].

В этом режиме эффективность вводится как параметр. Производительность жидкости на холодной стороне составляет:

(22)

Производительность жидкости на горячей стороне описывается следующим образом:

(23)

Максимальная производительность составляет:

(24)

минимальная производительность:

(25)

Максимальная скорость теплопередачи через теплообменник:

(26)

Фактическая теплопередача в этом случае зависит от эффективности, указанной пользователем:

(27)

Наконец, условия на выходе теплообменника рассчитываются для двух потоков:

Температура на выходе горячей стороны:

(28)

Температура на выходе холодной стороны:

(29)

3.4. Тепловой стратифицированный резервуар для хранения

Когда водные объекты с довольно разными температурами собираются в тихом контейнере (в озере, резервуаре и т. Д.), Водные массы с разными температурами смешиваются и проявляют небольшую связь друг с другом в соответствии с их плотность: самый холодный внизу и самый горячий вверх. Таким образом водные объекты образуют слои воды разной температуры на разной высоте, отсюда и название стратификации. Это явление используется в резервуарах для горячей воды для разделения горячей и холодной воды и для предотвращения получения смесей, которые производят только теплую воду.

Термическое расслоение в резервуарах-хранилищах оказывает значительное положительное влияние на эффективность системы. Резервуары для хранения

спроектированы так, чтобы избежать смешивания воды разной температуры, чтобы поддерживать хорошее термическое расслоение. В литературе было разработано множество моделей для описания этих явлений, среди которых наиболее популярна одномерная модель. Kleinbach et al. [8] изучили три различные одномерные модели и пришли к выводу, что рекомендуется использовать многоузловую модель.Папаниколау и Белессиотис [18] обнаружили в своем исследовании, что многоузловая модель обеспечивает хорошие оценки распределения температуры в резервуаре в случае, по крайней мере, умеренного количества перемешивания.

Перекачка холодной жидкости снизу в солнечные коллекторы снижает ее тепловые потери, а перекачка горячей воды сверху к нагрузке означает, что потребуется меньше дополнительного нагрева. Температура резервуара для хранения тепла желательна для удовлетворения потребности в энергии с приемлемой температурой подачи.

Резервуар для хранения, рассматриваемый в целях данной работы, представляет собой вертикальный цилиндр диаметром D _т и высотой H _т, как показано на рисунке 4. Резервуар для воды разделен на N полностью смешанных сегментов равного объема. V — общий объем резервуара, это объем каждого сегмента, и каждый сегмент имеет однородную температуру T _i, где верхний сегмент имеет самую высокую температуру (самую низкую плотность), а нижний сегмент имеет самую низкую температуру (самую высокую плотность).Степень расслоения определяется выбором N. Более высокие значения N могут использоваться для моделирования более высокой степени расслоения. Модель предполагает, что поступающая горячая вода будет поступать в секцию с той же температурой.

Уравнение баланса энергии для сегмента воды i ^th с учетом осевой теплопроводности между узлами может быть выражено как [8,30]:

(30)

Левая часть уравнения (30) описывает изменение внутренней энергии в узле во времени.

(31)

Рис. 4. Схема стратифицированного резервуара для хранения.

представляет собой приток воды, возвращающейся из коллекторов в сегмент с наиболее подходящей температурой.

Функция управления коллекторами используется для определения того, какой узел принимает возвратную воду коллектора:

(32)

Приток холодной воды из магистрали определяется по формуле:

(33)

Жидкость, возвращающаяся от нагрузки, контролируемой в аналогично с функциями управления, такими как:

(34)

(35)

Результирующий интермодальный поток,, в сегмент i поступает из верхнего сегмента i — 1 и нижнего сегмента i + 1.

Чистый поток между узлами может быть как вверх, так и вниз в зависимости от величин коллекторов и скорости потока нагрузки, а также значений двух функций управления и в любой конкретный момент. Удобно определить смешанный расход, который представляет чистый поток в узел i из узла, I — 1, исключая влияние потока непосредственно в узел от нагрузки.

(36)

(37)

(38)

Теплопередача за счет теплопроводности между узлами вверху и внизу описывается следующим образом:

(39)

Срок тепловых потерь в окружающую среду составляет:

(40)

T _h — температура воды на выходе из теплообменника в SIHW или температура воды на выходе из коллекторов в SDHW, что снижает тепловые потери по каналам.

4. Результаты и обсуждения

4.1. Влияние конфигурации коллекторов на температуру в резервуаре для хранения: прямая система Изменение средней температуры воды в резервуаре для хранения зависит от температуры воды на выходе и массового расхода из коллекторов. Последовательно-параллельные схемы разработаны с целью получения более высоких температур, чем только параллельные схемы. Поле, описанное на рисунке 2, состоит из N _r параллельных рядов; каждый ряд, в свою очередь, состоит из одного и того же количества коллекторов N _c, установленных последовательно.Температурный профиль в накопительном баке наблюдается путем изменения количества коллекторов в ряд. Количество параллельных рядов рассчитывается как, например, поле состоит из 60, 30, 20, 15, 12 или 10 параллельных рядов, состоящих из 1, 2, 3, 4, 5 или 6 коллекторов, последовательно соединенных рядом, соответственно. Массовый расход, поступающий в накопительный резервуар, складывается из потоков, исходящих из рядов. В следующем параграфе максимальная температура воды в хранилище, из 8 м ³ первоначально при 23 ° C, вычисляется во время зарядки для различного количества N _c серийных коллекторов при фиксированном массовом расходе на коллекционер.

Численные результаты приведены на Рисунке 5, показывающем среднюю температуру воды в хранилище в типичный июльский день, характеризующийся температурой окружающей среды (Ta) 34 ° C в 14:00 и максимальной освещенностью (G) 900 Вт / м ² в 12.00. Для всех коллекторов, соединенных параллельно, общий массовый расход, поступающий в хранилище, является суммой выходящего из коллекторов, а максимальная температура составляет 57 ° C в 17:00. Для ряда из 2 последовательно соединенных коллекторов количество параллельных рядов равно 30, а массовый расход, поступающий в хранилище, равен.Кривая показывает, что средняя температура увеличивается с 57 C до 64 asC при уменьшении массового расхода с 2,4 до 1,2. Для случая с 3 коллекторами по ряду количество параллельных рядов равно 20, а общий массовый расход вход в хранилище. Средняя температура воды увеличилась с 64 ° C до 67 ° C, а массовый расход уменьшился с 1,2 до 0,8. При использовании 4 коллекторов рядом (15 параллельных рядов) всего

Рис. 5. Изменение средней температуры воды в накопительном баке за час за счет изменения количества последовательно соединенных коллекторов.

массовый расход воды на входе в хранилище, а средняя температура воды в хранилище увеличилась до 69˚C. Кривые показывают, что разница температур ΔT уменьшается, если последовательно подсоединять коллектор, и что средняя температура воды в хранилище 5-го коллектора одинакова, что объясняет, что выход из 6-го коллектора не производится. В этом случае 5 — это максимальное число, помещенное в серию.

4.2. Влияние массового расхода на расслоение: косвенная система Высокий расход имеет преимущество в производительности системы; рекомендуется поддерживать низкие температуры коллектора и максимально увеличить коэффициент внутренней теплопередачи в коллекторе.Однако недостатком высоких расходов является то, что термическое расслоение внутри хранилища нарушается даже при использовании теплообменника. Циркуляционный насос перемешивает слои воды, и для сохранения характеристик стратификации требуется меньшая скорость потока. Kim et al. [17] обнаружили в своем исследовании, что высокие скорости потока вызывают большее перемешивание из-за более сильной конвекции, что приводит к почти равномерной температуре в резервуаре для хранения. Более того, они обнаружили, что равномерная температура поддерживается в течение дня с большим перепадом температуры из-за высокой скорости рециркуляционного потока.Baek et al. [47] в своем исследовании обнаружили, что разница температур между верхом и дном в резервуаре для хранения уменьшается, если массовый расход увеличивается, и показали, что более высокое тепловое расслоение в резервуаре для хранения может быть достигнуто за счет использования меньшего расхода. Cristofari et al. [9] изучали влияние расхода и степени стратификации резервуара на характеристики плоского солнечного коллектора; они обнаружили, что перемешивание вызвано увеличением скорости потока. С другой стороны, предыдущее исследование [9, 48] показало, что 10 слоев достаточно для точного моделирования стратификации сезонного резервуара для хранения.

Мы рассматриваем постоянную эффективность теплообменника с вертикальным цилиндрическим резервуаром, состоящим из 10 слоев равного объема. Заправка резервуара для хранения (без отвода) при условии, что вода в резервуаре изначально поддерживается при постоянной температуре 23 ° C. Расход текучей среды в теплообменнике петлевого коллектора фиксируется коллектором на уровне 0,04 кг / с, а скорость потока в петлевом теплообменнике-накопительном баке варьируется, чтобы наблюдать его влияние на стратификацию и на среднюю температуру воды.Численные результаты, показанные на рисунках 6.1-6.3, показали, что минимизация расхода влияет на расслоение.

На рисунке 6.1 используется массовый расход 0,5 кг / с, наблюдается расслоение и существует разница температур между слоями. В 6 часов утра, когда солнечная радиация начинает усиливаться, температура верхнего слоя воды начинает повышаться и достигает максимума в 14 часов, а температура нижнего слоя начинает повышаться с 10 часов утра и достигает максимума в 17 часов. Максимальная средняя температура воды —

Рисунок 6.1. Расслоение в резервуаре для хранения при массовом расходе 0,5 кг / с.

Рисунок 6.2. Расслоение в резервуаре для хранения при массовом расходе 1,5 кг / с.

Рисунок 6.3. Расслоение в резервуаре для хранения при массовом расходе 3 кг / с.
Температура
близка к 66˚C. При постоянном массовом расходе 1 кг / с, рис. 6.2, разница температур между слоями уменьшается по сравнению с рис. 6.1, а максимальная средняя температура воды составляет около 62˚C. Для более высокого массового расхода, рис. 6.3, температура почти одинакова, а максимальная средняя температура воды снижена до 55 ° C.

Рисунки показали, что высокая скорость потока вызывает большее перемешивание за счет более сильной конвекции, что согласуется с литературными результатами и, например, с результатами [9, 17,47,49,50]. Полученное снижение средней температуры воды происходит из-за низкого выхода из коллекторов, вызванного высокой температурой около дна резервуара.

Уменьшение массового расхода увеличивает температуру воды. Это снижение должно быть ограничено, поскольку очень низкий массовый расход не обеспечивает потребности в горячей воде. Резервуар обычно рассчитан на среднесуточную нагрузку, и жидкость для хранения должна рециркулировать через коллекторную петлю три или более раз в день [51]. Для резервуара объемом 8 м ³ и при условии, что система работает 8 часов в день (наилучшее время излучения), общий объем, проходящий через источник тепла, равен 0.В 36 раз больше объема резервуара при использовании массового расхода 0,1 кг / с и в 1,8 раза при массовом расходе 0,5 кг / с. На рис. 6.4 максимальная средняя температура воды в хранилище увеличена с 55 до 66 ° C по мере увеличения массового расхода с 0,1 до 0,5 кг / с и остается постоянной для больших массовых расходов. Средняя температура воды значительно ниже при массовом расходе менее 0,3 кг / с, и это связано с небольшим количеством воды, которое проходит через горячий источник в течение дня (меньше, чем объем хранилища).

Результаты на рисунках 6.1-6.4 показали, что оптимальный массовый расход, который можно использовать, составляет 0,5 кг / с (0,225 объема резервуара в час), и это приводит к максимальной экономии энергии.

4.3. Оптимизация двух систем: влияние конфигурации коллекторов и массового расхода резервуара

Влияние связи между коллекторами и массовым расходом, поступающим в хранилище, на производительность системы, которое было проанализировано для объема хранилища 8 м. ³, требует горячей воды. 50˚C и грузоподъемностью 9 м ³.Для косвенной системы изменение годовой доли солнечной энергии в зависимости от количества последовательно подключенных коллекторов на горячей стороне теплообменника и массового расхода на холодной стороне показано на рисунке 7. Комбинации между коллекторами изменяют общий массовый расход исходящего потока и температуру воды. , что, в свою очередь, изменяет тепло, передаваемое боковому теплообменнику-

Рисунок 6.4. Изменение средней температуры воды в резервуаре-хранилище по часам для различных значений массового расхода.

Гер-накопительный бак. Изменение массового расхода на холодной стороне теплообменника влияет на стратификацию, которая, в свою очередь, влияет на долю солнечной энергии. Графики показывают, что F _S быстро увеличивается при увеличении массового расхода от 0,1 до 0,5 кг / с и достигает максимума примерно 76% и 78% в диапазоне 0,5 — 1 кг / с для 1 и 2 коллекторов. по строкам соответственно. Затем Fs начинает уменьшаться при дальнейшем увеличении массового расхода. Fs достигает примерно 79% в диапазоне 0.5 — 0,8 кг / с для 3 последовательных коллекторов по ряду и примерно 80% в диапазоне 0,5 — 0,6 кг / с для 4 коллекторов по ряду. При использовании 5 коллекторов рядом, Fs достигает максимума (81%) для точного значения массового расхода 0,5 кг / с. Добавление 6-го последовательно соединенного коллектора уменьшает долю солнечной энергии, что означает, что максимальное количество, которое может быть использовано в строке, равно 5.

С другой стороны, рисунок 7 показал, что при уменьшении количества последовательных коллекторов большее значение солнечная фракция будет устойчивой в большем диапазоне массового расхода.Производительность системы увеличивается на 5% при увеличении количества коллекторов в ряду с 1 до 5 и на 3% при увеличении количества коллекторов с 2 до 5; К минусам можно получить больший диапазон оптимального массового расхода (0,5 — 1 кг / с), если последовательно соединить максимум 2 коллектора. На рис. 7 показано, что очень низкий массовый расход на холодной стороне приводит к ухудшению характеристик хранилища, и показано, что использование массового расхода на холодной стороне, аналогичном тем, что на горячей стороне, обеспечивает хорошие характеристики системы.

В литературе существуют разногласия относительно того, есть ли оптимальные скорости потока с обеих сторон теплообменника. Фанни и Кляйн [6] пришли к выводу, что для системы не существует оптимальной скорости потока. Холландс и Брюнгер [52] утверждают, что существует оптимальная скорость потока, если общая проводимость (UA) теплообменника концептуально фиксирована, и они утверждают, что квалифицированный специалист в области проектирования теплообменников может спроектировать подходящий теплообменник любой указанной общей сложности проводимость после определения скорости потока.Для 5 рядных коллекторов максимальная доля солнечного излучения достигается при массовом расходе 0,48 кг / с на горячей стороне и 0,5 кг / с на холодной стороне. Рисунок 7 показал, что массовые расходы по обеим сторонам теплообменника примерно равны, и результаты согласуются с результатами Kim et al. [17]. Результаты также согласуются с аргументами Холландса и Брюнгера [52] относительно существования оптимального массового расхода с обеих сторон теплообменника в случае, если общая проводимость (UA) концептуально считается фиксированной, что эквивалентно случай постоянной эффективности.

Для прямой системы (SDHW) изменение годовой доли солнечной энергии в зависимости от количества последовательно подключенных коллекторов показано на рисунке 8. График показывает, что годовая доля солнечной энергии увеличивается с 71% до 85% по мере увеличения количества последовательных коллекторов. от 1 до 6 с

Рис. 7. SIHW: Годовая доля солнечной энергии как функция массового расхода для разного количества коллекторов в серии.

Рисунок 8.SDHW: Годовая доля солнечной энергии в зависимости от количества коллекторов в серии.

снижение общего массового расхода на входе в накопительный бак с 2,4 до 0,4 кг / с соответственно. Для всех параллельно подключенных коллекторов годовая доля солнечной энергии составляет около 71%, и она увеличивается примерно на 8%, если второй коллектор добавляется последовательно, а затем на 2% больше при добавлении третьего. Максимальные значения Fs достигли (85%) в 5-м коллекторе с приростом 14% по сравнению с параллельным подключением.

Кривые (рисунки 7 и 8) показывают, что на долю солнечной энергии влияет массовый расход для прямых и косвенных систем, что согласуется с исследованием Даяна [51], в котором говорится, что можно использовать максимальное количество коллекторов. подряд 5.

4.4. Влияние объема резервуара на фракцию солнечной энергии

Основными недостатками последовательного подключения являются более высокий перепад давления и более низкая эффективность. Производительность солнечной системы водяного отопления может быть увеличена за счет использования других параметров, таких как требуемая температура воды и объемный расход на нагрузку.Увеличение объема хранилища и снижение требуемой температуры воды положительно сказываются на производительности системы. Плоские коллекторы в условиях тунисского климата могут удовлетворительно покрывать потребности примерно 100 — 300 литров в день

Рис. 9. Годовая доля солнечной энергии в зависимости от объема бака при различных температурах воды по запросу.

горячая вода в диапазоне низких температур 40˚C — 70˚C [33].Как правило, летом объем потребления выше, чем зимой, а требования к температуре горячей воды ниже. Следовательно, общая потребность в тепловой энергии достаточно постоянна в течение года. Профиль суточного потребления ГВС принимается одинаковым для всех дней в году. На рисунке 9 показано влияние объема хранилища и температуры потребности в воде на долю солнечной энергии (F _s) для различных требуемых температур потребности в воде (T _d): 50 ° C, 60 ° C и 70 ° C.Солнечная фракция увеличивается при увеличении объема хранения. Это увеличение относительно высокое для малых объемов, умеренное для больших объемов и остается почти постоянным для больших мощностей.

Кривые показывают, что снижение температуры потребления воды увеличивает долю солнечной энергии. Для температуры потребности в воде 50 ° C, 60 ° C и 70 ° C максимальная полученная доля солнечной энергии составляет около 85%, 75% и 62% соответственно. F _s увеличивается больше с объемом хранения для более низкой температуры потребления и остается почти постоянной от V = 18 м ³.Объем хранилища увеличился на 7%, когда температура потребности в воде V увеличилась с 8 до 18 м ³ для T _d = 50 ° C, и увеличилась на 10% для потребности в воде 60 ° C и 70 ° C температура. Доля солнечной энергии уменьшается примерно на 25%, когда температура горячей воды, подаваемой на нагрузку, увеличивается с 50 ° C до 70 ° C. Результаты приближены к результатам Bojić et al. [15], Ван и Ци [53], Шариат и Лёф [54].

5. Заключение

Эта статья проиллюстрировала оптимизацию солнечных водонагревательных систем с помощью численной модели.Проанализировано влияние соединения между коллекторами и массового расхода на работу системы. Результаты показали, что количество последовательных коллекторов в солнечных тепловых системах должно быть ограничено, и что это количество одинаково как для прямых, так и для косвенных систем. Как последовательное соединение, так и оптимизированный массовый расход положительно влияют на производительность системы, но диапазон оптимальных массовых расходов уменьшается при последовательном добавлении плоского пластинчатого коллектора. Для SIHW с внешним теплообменником постоянной эффективности существуют оптимальные массовые расходы с обеих сторон теплообменника, что обеспечивает предположение Холландса [52].Объем хранилища и требуемая температура воды также имеют большое значение для производительности системы. Результаты показывают, что системы с большим объемом накопителя дают более высокую долю солнечной энергии. Кроме того, когда объем накопителя больше, солнечная фракция становится менее чувствительной к изменению производительности системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

З. Лаван и Дж. Томпсон, «Экспериментальное исследование резервуаров для хранения горячей воды с термическим расслоением», Solar Energy, Vol.19, No. 5, 1977, pp. 519-524. DOI: 10.1016 / 0038-092X (77)
-6

Р. Дж. Вуд, С. М. Аль-Муслах, П. В. О’Каллаган и С. Д. Проберт, «Системы хранения горячей воды с термическим расслоением», Applied Energy, Vol. 9, No. 3, 1981, pp. 231–242. DOI: 10.1016 / 0306-2619 (81) ^-0

MY Haller, CA Cruickshank, W. Streicher, SJ Harrison, E. Andersen and S. Furbo, «Методы определения эффективности стратификации процессов накопления тепловой энергии — обзор и теоретическое сравнение», Solar Energy, Vol.83, No. 10, 2009, pp. 1847-1860. doi: 10.1016 / j.solener.2009.06.019

М. К. Шарп и Р. И. Лоерке, «Стратифицированное накопление тепла в бытовых применениях солнечной энергии», Energy, Vol. 3, No. 2, 1979, pp. 106-113. doi: 10.2514 / 3.62417

М. Д. Вюстлинг, С. А. Кляйн и Дж. А. Даффи, «Перспективные альтернативы управления для солнечных водонагревательных систем», Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 107, No. 3, 1985, pp. 215-221. DOI: 10,1115 / 1,3267681

А.Х. Фанни и С. А. Кляйн, «Сравнение тепловых характеристик для солнечных систем горячего водоснабжения, подверженных различным расходам в коллекторах и теплообменниках», Solar Energy, Vol. 40, No. 1, 1988, pp. 1-11. doi: 10.1016 / 0038-092X (88)
-5

К. Г. Т. Холландс и М. Ф. Лайтстоун, «Обзор солнечных водонагревательных систем со стратифицированным резервуаром с низким расходом», Solar Energy, Vol. 43, No. 2, 1989, pp. 97-105. DOI: 10.1016 / 0038-092X (89)
-5

Э. М. Кляйнбах, В. А.Бекман и С. А. Кляйн, «Исследование производительности одномерных моделей для стратифицированных резервуаров для хранения тепла», Солнечная энергия, Vol. 50, No. 2, 1993, pp. 155-166. doi: 10.1016 / 0038-092X (93) -5

К. Кристофари, Г. Ноттон, П. Погги и А. Лоуш, «Влияние расхода и степени стратификации резервуара на характеристики солнечной плоской поверхности». Пластинчатый коллектор », Международный журнал термических наук, Vol. 42, No. 5, 2003, pp. 455-469. DOI: 10.1016 / S1290-0729 (02) 00046-7

П.К. Имеси и Б. Нортон, «Влияние геометрии резервуара на термически стратифицированное накопление ощутимого тепла в зависимости от потоков с низким числом Рейнольдса», International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 41, No. 14, 1998, pp. 2131-2142.

Дж. Э. Б. Нельсон, А. Р. Балакришнан и С. Шриниваса Мурти, «Эксперименты на стратифицированных резервуарах с охлажденной водой», Международный журнал охлаждения, Vol. 22, No. 3, 1999, pp. 216-234. DOI: 10.1016 / S0140-7007 (98) 00055-3

A.Хобби и К. Сиддики, «Оптимальный дизайн солнечной системы водяного отопления с принудительной циркуляцией для жилого дома в холодном климате с использованием TRNSYS», Solar Energy, Vol. 83, No. 5, 2009, pp. 700-714. doi: 10.1016 / j.solener.2008.10.018

М. Лунд, К. Засс, К. Вильгельмс, К. Вайен и У. Джордан, «Влияние размеров магазина и конфигурации дополнительного объема на производительность солнечных батарей среднего размера. Комбисистемы, Солнечная энергия, т. 84, No. 7, 2010, pp. 1095-1102. DOI: 10.1016 / j.solener.2010.03.004

А. М. Шариах и А. Эджевит, «Влияние температуры нагрузки горячей воды на производительность термосифонного солнечного водонагревателя с дополнительным электрическим нагревателем», Преобразование энергии и управление, Том. 36, No. 5, 1995, pp. 289-296. doi: 10.1016 / 0196-8904 (95) 98894-S

М. Бодич, С. Калогироу и К. Петрониевич, «Моделирование солнечной бытовой системы водяного отопления с использованием модели движения во времени», Возобновляемые источники энергии, Vol. 27, No. 3, 2002, стр.441-452. doi: 10.1016 / S0960-1481 (01) 00098-2

М. К. Родригес-Идальго, «Бытовое потребление горячей воды и накопление солнечной тепловой энергии: оптимальный размер накопительного бака», Applied Energy, Vol. 97, 2012, с. 897-906. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2011.12.088

Ю. Д. Ким, К. Ту, Х. К. Бхатия, К. С. Чаранджит Сингх Бхатия и Нг. Ким Чун, «Термический анализ и оптимизация производительности солнечной установки горячего водоснабжения с экономической оценкой», Солнечная энергия, Vol.86, No. 5, 2012, pp.1378-1395. doi: 10.1016 / j.solener.2012.01.030

Э. Папаниколау и В. Белессиотис, «Переходное развитие полей потока и температуры в подземном резервуаре для хранения тепла при различных режимах зарядки», Solar Energy, Vol. 83, No. 8, 2009, pp. 1161-1176. doi: 10.1016 / j.solener.2009.01.017

Дж. А. Кихера, М. Г. Алриолс и Дж. Лабиди, «Интеграция солнечной тепловой системы в молочный процесс», Возобновляемые источники энергии, Vol. 36, вып.6, 2011, с. 1843-1853. doi: 10.1016 / j.renene.2010.11.029

С. Армента, П. Воробьев и А. Маммоли, «Повышение летних непиковых характеристик рядов стационарных солнечных тепловых коллекторов с использованием плоских отражающих поверхностей», Solar Energy, Vol. 85, No. 9, 2011, pp. 2041-2052. doi: 10.1016 / j.solener.2011.05.016

I. Luminosu, L. Fara, «Определение оптимального режима работы плоского солнечного коллектора с помощью эксергетического анализа и численного моделирования», Energy, Vol.30, No. 5, 2005, pp. 731-747. doi: 10.1016 / j.energy.2004.04.061

М. Дж. Аткин, М. Р. У. Уолмсли и А. С. Моррисон, «Интеграция солнечного тепла для повышения энергоэффективности в условиях низких температур», Энергия промышленных процессов, Vol. 35, No. 5, 2010, pp. 1867-1873. doi: 10.1016 / j.energy.2009.06.039

Х. П. Гарг, «Конструкция и характеристики большого солнечного водонагревателя», Solar Energy, Vol. 14, 1973, стр. 303-312. DOI: 10.1016 / 0038-092X (73) -2

г.Л. Моррисон, «Солнечные коллекторы», В: Дж. Гордон, под ред., Солнечная энергия — современное состояние — программные документы ISES, James and James Science Publishers, Лондон, 2001, стр. 145-221.

С. А. Калогиру, «Инженерия солнечной энергии: процессы и системы», Elsevier, Лондон, 2009.

С. Дубей, «Анализ Тивари PV / T плоских водосборников, соединенных последовательно», Solar Energy, Vol. 83, No. 9, 2009, pp. 1485-1498. DOI: 10.1016 / j.solener.2009.04.002

A.М. Аль-Ибрагим, В. А. Бекман, С. А. Кляйн и Дж. У. Митчелл, «Процедура проектирования для выбора оптимальной фотоэлектрической насосной системы в солнечной системе горячего водоснабжения», Solar Energy, Vol. 64, No. 4-6, 1998, pp. 227-239. doi: 10.1016 / S0038-092X (98) 00105-4

Н. Кардинале, Ф. Пиччинини и П. Стефаницци, «Экономическая оптимизация солнечных установок горячего водоснабжения с низким расходом», Возобновляемая энергия, т. 28, No. 12, 2003, pp. 1899-1914. DOI: 10.1016 / S0960-1481 (03) 00070-3

Y.М. Хан, Р. З. Ван и Ю. Дж. Дай, «Термическое расслоение в резервуаре с водой», Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Vol. 13, No. 5, 2009, pp. 1014-1026. doi: 10.1016 / j.rser.2008.03.001

Дж. А. Даффи и В. А. Бекман, «Солнечная инженерия тепловых процессов», 2-е издание, Wiley Interscience, Нью-Йорк, 1991.

Дж. Ф. Крейдер и Ф. Крейт, «Солнечное отопление и охлаждение: инженерия, практический дизайн и экономика», Hemisphere, Нью-Йорк, 1977.

М. Балхути, М. Х. Чахбани и А. Гизани, «Исследование солнечной охлаждающей установки в Тунисе», Applied Energy, Vol. 98, 2012, с. 138-148. doi: 10.1016 / j.apenergy.2012.03.017

М. Хазами, С. Кули, М. Лазар, А. Фархат и А. Белгит, «Энергетические и эксергетические характеристики экономичного и доступного интегрированного коллектора-накопителя солнечной энергии на основе бетона. Матрица, Преобразование энергии и управление ею, Том. 51, No. 6, 2010, pp. 1210-1218.

NASA SSE. http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/

Дж. А. Даффи и В. А. Бекман, «Солнечная инженерия тепловых процессов», 3-е издание, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 2006 г.

Т. М. Клучер, «Оценка моделей для прогнозирования инсоляции на наклонных поверхностях // Солнечная энергия. 23, No. 2, 1979, pp. 111-114. doi: 10.1016 / 0038-092X (79)
-5

Дж. Э. Хэй и Дж. А. Дэвис, «Расчет солнечной радиации, падающей на наклонную поверхность», Труды Первого канадского семинара по данным о солнечной радиации, Торонто, 1980.

Д. Т. Рейндл, В. А. Бекман и Дж. А. Даффи, «Оценка моделей почасового наклона поверхности излучения», Solar Energy, Vol. 45, No. 1, 1990, pp. 9-17. doi: 10.1016 / 0038-092X (90) -G

А. М. Нуриан, И. Моради и Г. А. Камали, «Оценка 12 моделей для оценки почасового диффузного излучения на наклонных поверхностях», Возобновляемые источники энергии, Vol. 33, No. 6, 2008, pp. 1406-1412. doi: 10.1016 / j.renene.2007.06.027

Е.Г. Евсеев и А.Кудиш И. Оценка различных моделей для прогнозирования глобального солнечного излучения на поверхности, наклоненной к югу, Solar Energy, Vol. 83, No. 3, 2009, pp. 377-388. doi: 10.1016 / j.solener.2008.08.010

Д. А. Чвидук, «Рекомендации по моделированию инцидента солнечной энергии на ограждающей конструкции здания», «Возобновляемые источники энергии», Vol. 34, No. 3, 2009, pp. 736-741. doi: 10.1016 / j.renene.2008.04.005

А. Падован и Д. Дель Кол, «Измерение и моделирование компонентов солнечного излучения на горизонтальной и наклонной плоскостях», Солнечная энергия, Vol.84, No. 12, 2010, pp. 2068-2084. doi: 10.1016 / j.solener.2010.09.009

С.А. Кляйн, Дж. А. Даффи, Дж. К. Митчелл, Дж. П. Куммер, В. А. Бекманн, Н. А. Даффи и др., « TRNSYS16 a Программа моделирования переходных процессов », Лаборатория солнечной энергии, Университет Висконсин-Мэдисон, Мэдисон, 2007 г., стр. 357-359.

Х.С. ASME, Vol. 64, 1942, стр. 64-91.

С.Клейн А. Расчет коэффициентов потерь плоского коллектора // Солнечная энергия. 17, No. 1, 1975, pp. 79-80. doi: 10.1016 / 0038-092X (75)
-1

С.А. Кляйн, Дж. А. Дюффи, Дж. К. Митчелл, Дж. П. Куммер, В. А. Бекманн, Н. А. Даффи и др., «TRNSYS16 a Программа моделирования переходных процессов», Лаборатория солнечной энергии, Университет of Wisconsin-Madison, Madison, 2007, стр. 117–118.

С.М. Бэк, Дж. Х. Намб, Х. Хонг и С. Дж. Ким, «Влияние скорости потока рассола на производительность резервуара для хранения тепла со спиральной рубашкой, используемого для SDHW. Системы: исследование вычислительной гидродинамики », Прикладная теплотехника, Vol.31, № 14-15, 2011, стр. 2716-2725. doi: 10.1016 / j.applthermaleng.2011.04.043

Дж. Браун, С. А. Кляйн и Дж. У. Митчелл, «Сезонное хранение энергии при солнечном отоплении», Солнечная энергия, Vol. 26, No. 5, 1981, pp. 403-411. doi: 10.1016 / 0038-092X (81)
-X

A. Mawire, M. McPherson и RRJ Van Den Heetkamp, «Тепловые характеристики небольшой системы хранения тепловой энергии с масляной стеклянной трубкой во время зарядки», Energy, Vol. 34, No. 7, 2009, pp. 838-849.doi: 10.1016 / j.energy.2009.02.016

Дж. Джи, Дж. Хан, Т. Т. Чоу, Х. Йи, Дж. Лу, У. Хе и др. «Влияние потока жидкости и коэффициента упаковки на энергию. Характеристики настенной гибридной фотоэлектрической / водонагревательной коллекторной системы, Энергия и здания, Vol. 38, No. 12, 2006, pp. 1380-1387.

М. Даян, «Высокая производительность в системах горячего водоснабжения с низким расходом», M.S. Диссертация, Университет Висконсин-Мэдисон, Мэдисон, 1997.

К.Г. Т. Холландс и А. П. Брюнгер, «Оптимальные скорости потока в солнечных водонагревательных системах с противотоком», Solar Energy, Vol. 48, No. 1, 1992, pp. 15-19. doi: 10.1016 / 0038-092X (92)
-7

Х. Ван и К. Ци, «Исследование характеристик подземного накопления тепла в системе теплового насоса, сопряженной с солнечной энергией и землей, для жилых зданий», Энергия и здания, Vol. 40, No. 7, 2008, pp. 1278-1286. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2007.11.009

А. М. Шариат и Г.О. Г. Лёф, «Влияние вспомогательного нагревателя на годовую производительность солнечного водонагревателя Thermosyphon, смоделированное при различных условиях эксплуатации», Solar Energy, Vol. 60, No. 2, 1997, pp. 119-126. doi: 10.1016 / S0038-092X (96) 00158-2

Номенклатура

A _C Площадь коллектора, м ²

C _p Удельная теплоемкость рабочей жидкости, Дж / кг · KD Внешний диаметр стояка, м D _i Внутренний диаметр стояка, м D _t Диаметр резервуара, me _ab Толщина пластины абсорбера, м F _s Солнечная фракция,% F _R Коэффициент теплоотвода F ΄ Коэффициент полезного действия коллектора F Эффективность ребра G Солнечное излучение на названном коллекторе, Вт / м ²

H _т Высота накопительного бака, мч _fi Коэффициент конвективной теплоотдачи внутри трубы, Вт / м ² · KK Теплопроводность поглотителя, Вт / м · K k _b Теплопроводность связки, Вт / м · KL Нагрузка M _i Масса слоя, кг

Массовый расход на входе / возврате в накопитель-горячий источник, кг / с

Массовый расход на входе / возврате в накопитель-нагрузка, кг / с N Количество слоев в накопителе N _c Количество последовательных коллекторов по рядам N _r Количество параллельных рядов N _г Количество стеклянных крышек

Прирост полезной энергии коллектора, WS _i Боковая площадь слоя в хранилище, м T _a Температура воздуха, ˚CT _ч Накопитель горячей воды, CT _i Температура слоя, ˚CT _в Температура воды Intel, ˚CT _м Средняя температура воды, ˚CT _{магистраль} Холодная вода на входе в накопитель, CT ₀ Температура воды на выходе, CT _p Средняя температура абсорбера, C

Коэффициент потерь снизу и по краям, Вт / м ² · KU _L Общий коэффициент тепловых потерь, Вт / м ² · KU _s Коэффициент потерь при хранении, Вт / м ² · KV Объем вода в хранилище, м ³

В _ветер Скорость ветра, м / с Вт Расстояние между стояками, м Греческие символы

λ Теплопроводность, Вт / м · К

β Наклон коллектора, град

( τα) Произведение коэффициент пропускания-поглощение

ε Эффективность теплообменника

ε _г Светимость стеклянной крышки

ПРИМЕЧАНИЯ

^* Автор, отвечающий за переписку.

Солнечные технологии отопления и охлаждения | Возобновляемое отопление и охлаждение: преимущество тепловой энергии

Солнечные тепловые технологии поглощают солнечное тепло и передают его на полезные цели, такие как отопление зданий или водоснабжение. Используется несколько основных типов солнечных тепловых технологий:

В дополнение к вышеупомянутым солнечным тепловым технологиям, такие технологии, как солнечные фотоэлектрические модули , могут производить электричество, а здания могут быть спроектированы так, чтобы улавливать пассивное солнечное тепло .

Солнечная энергия считается возобновляемым ресурсом, потому что она постоянно поступает на Землю от Солнца. Посетите веб-сайт EPA Clean Energy, чтобы узнать больше о нетепловых солнечных технологиях, а также о преимуществах и влиянии солнечной энергии на окружающую среду.

Солнечные коллекторы неглазурованные

Неостекленный солнечный коллектор на крыше бассейна и фитнес-центра.
Кредит: Альберт Нуньес, NREL 10651

Неглазурованный солнечный коллектор — одна из самых простых форм солнечной тепловой технологии.Теплопроводящий материал, обычно темный металл или пластик, поглощает солнечный свет и передает энергию жидкости, проходящей через теплопроводную поверхность или за ней. Этот процесс похож на то, как садовый шланг, лежащий на открытом воздухе, поглощает солнечную энергию и нагревает воду внутри шланга.

Эти коллекторы описываются как «неглазурованные», потому что они не имеют стеклянного покрытия или «остекления» на коллекторной коробке для улавливания тепла. Отсутствие остекления создает компромисс. Неглазурованные солнечные коллекторы просты и недороги, но, не имея возможности удерживать тепло, они теряют тепло обратно в окружающую среду и работают при относительно низких температурах.Таким образом, неглазурованные коллекторы обычно лучше всего работают с небольшими или умеренными системами отопления или в качестве дополнения к традиционным системам отопления, где они могут снизить топливную нагрузку за счет предварительного нагрева воды или воздуха.

Солнечные коллекторы для обогрева бассейнов — это наиболее часто используемая неглазурованная солнечная технология в Соединенных Штатах. В этих устройствах часто используются черные пластиковые трубчатые панели, установленные на крыше или другой опорной конструкции. Водяной насос обеспечивает циркуляцию воды в бассейне непосредственно через трубчатые панели, а затем возвращает воду в бассейн с более высокой температурой.Хотя эти коллекторы используются в основном для обогрева бассейнов, они также могут предварительно нагревать большие объемы воды для других коммерческих и промышленных применений.

Как это работает

Солнечный свет: Солнечный свет попадает на темный материал в коллекторе, который нагревается.

Циркуляция: Холодная жидкость (вода) или воздух циркулирует через коллектор, поглощая тепло.

Использование: Более теплая жидкость используется для таких применений, как обогрев бассейна.

Узнайте больше о неглазурованных солнечных коллекторах

Начало страницы

Солнечные коллекторы Transpired

На южной стене этого склада установлен солнечный коллектор.
Кредит: Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Солнечные коллекторы прозрачного воздуха обычно состоят из перфорированного металлического облицовочного материала темного цвета, установленного на существующей стене на южной стороне здания.Вентилятор втягивает наружный воздух через перфорацию в пространство за металлической обшивкой, где воздух нагревается до температуры на 30–100 ° F выше температуры окружающего воздуха. Затем вентилятор втягивает воздух в здание, где он распределяется через систему вентиляции здания.

Солнечный коллектор — это проверенная, но все еще развивающаяся технология солнечного отопления. Этот вид техники лучше всего подходит для обогрева воздуха и вентиляции помещений. Его также можно применять в различных производственных и сельскохозяйственных целях, например, для сушки сельскохозяйственных культур.

Как это работает

Солнечный свет: Солнечный свет попадает на темную перфорированную металлическую облицовку, которая нагревается.

Циркуляция: Циркуляционный вентилятор втягивает воздух через отверстия за металлической обшивкой, нагревая воздух, который затем втягивается в здание для распределения.

Подробнее о солнечных коллекторах воздуха Transpired

Начало страницы

Плоские солнечные коллекторы

Набор плоских солнечных коллекторов на крыше школы.
Кредит: Джо Райан, NREL 19690

Большинство плоских коллекторов состоят из медных трубок и других теплопоглощающих материалов внутри изолированного каркаса или корпуса, покрытого прозрачным стеклом (стеклом). Теплопоглощающие материалы могут иметь специальное покрытие, которое поглощает тепло более эффективно, чем поверхность без покрытия.

Плоские остекленные коллекторы могут эффективно работать в более широком диапазоне температур, чем неглазурованные коллекторы. Плоские коллекторы часто используются в дополнение к традиционным водогрейным котлам, предварительно нагревая воду, чтобы снизить потребность в топливе.Они также могут быть эффективны для обогрева помещений. Используя систему теплообмена, они могут надежно производить горячий воздух для больших зданий в светлое время суток.

Как это работает

Солнечный свет: Солнечный свет проходит через стекло и попадает на темный материал внутри коллектора, который нагревается.

Отражение тепла: Прозрачный стеклянный или пластиковый корпус задерживает тепло, которое в противном случае могло бы излучаться. Это похоже на то, как теплица улавливает тепло внутри.

Циркуляция: Холодная вода или другая жидкость циркулирует через коллектор, поглощая тепло.

Узнайте больше о плоских солнечных коллекторах

Начало страницы

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор на крыше.
Кредит: NREL PIX 09501

Вакуумные трубчатые коллекторы представляют собой тонкие медные трубки, заполненные жидкостью, например водой, помещенные внутри более крупных герметичных прозрачных стеклянных или пластиковых трубок.

Вакуумные трубки более эффективно используют солнечную энергию и могут производить более высокие температуры, чем плоские коллекторы по нескольким причинам. Во-первых, конструкция трубки увеличивает доступную для солнца площадь поверхности, эффективно поглощая прямой солнечный свет под разными углами. Во-вторых, трубки также имеют частичный вакуум внутри корпуса из прозрачного стекла, что значительно снижает потери тепла во внешнюю среду.

Как это работает

Солнечный свет: Солнечный свет попадает в темный цилиндр, эффективно нагревая его под любым углом.

Отражение тепла: Прозрачный стеклянный или пластиковый корпус задерживает тепло, которое в противном случае могло бы излучаться. Это похоже на то, как теплица улавливает тепло внутри.

Конвекция: Медная трубка, проходящая через каждый цилиндр, поглощает накопленное тепло цилиндра, в результате чего жидкость внутри трубки нагревается и поднимается к верхней части цилиндра.

Циркуляция: Холодная вода циркулирует через верхнюю часть цилиндров, поглощая тепло.

Системы с вакуумированными трубками обычно дороже плоских коллекторов, но они более эффективны и могут обеспечивать более высокие температуры. Вакуумные трубы могут надежно производить очень горячую воду для периодического нагрева воды или нагрева воды по запросу, а также для многих промышленных процессов, и они могут производить достаточно тепла для решения практически любых задач отопления или охлаждения помещений.

Подробнее о вакуумных солнечных коллекторах

Начало страницы

Концентрирующие солнечные системы

Этот набор концентрирующих солнечных коллекторов с параболическим желобом на крыше обеспечивает технологическое тепло для винодельни.Эти коллекторы имеют уникальную конструкцию, которая позволяет им вырабатывать не только тепло, но и электричество.
Кредит: SunWater Solar

Концентрирующие солнечные системы работают, отражая и направляя солнечную энергию с большой площади на маленькую. Меньшие по размеру отражающие системы в форме чаши могут производить воду с температурой в несколько сотен градусов для промышленных или сельскохозяйственных процессов или для нагрева больших объемов воды, таких как бассейны курортных отелей. Некоторые массивы работают с длинными параболическими желобами, которые концентрируют солнечный свет на трубе, проходящей по всей длине желоба, по которой переносится теплоноситель.Даже в более крупных системах используются поля зеркал для отражения солнечного света на центральную башню. Эти типы массивов производят пар высокого давления или другие перегретые жидкости для различных видов деятельности, от теплоемкой химической обработки до выработки электроэнергии.

Как это работает

Солнечный свет: Солнечный свет попадает на отражающий материал (т. Е. На зеркальную поверхность), обычно имеющий форму желоба (показанного здесь) или тарелки.

Отражение солнца: Отражающий материал перенаправляет солнечный свет в одну точку (для тарелки) или трубу (для желоба).

Циркуляция: Холодная вода или специальный теплоноситель циркулирует по трубе, поглощая тепло.

Концентрационные системы способны производить чрезвычайно горячие жидкости для различных процессов, и они могут производить относительно большое количество энергии на каждый вложенный доллар. Однако эти системы, как правило, намного больше и сложнее, чем другие типы солнечных коллекторов, описанных выше, с более высокой общей ценой. Таким образом, концентрированная солнечная технология имеет тенденцию быть наиболее эффективной для крупномасштабных высокотемпературных применений, хотя более низкотемпературные применения могут по-прежнему быть рентабельными при определенных обстоятельствах.

Узнайте больше о концентрирующих солнечных системах

Начало страницы

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения
Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения Статья Учебники по альтернативной энергии 18.06.2010 05.11.2021 Учебники по альтернативной энергии
Солнечные вакуумные трубчатые коллекторы для горячей воды

Вакуумный трубчатый коллектор (ETC) состоит из ряда герметичных стеклянных трубок, которые имеют внутри теплопроводящий медный стержень или трубу, что обеспечивает гораздо более высокий тепловой КПД и рабочую температуру по сравнению с плоскими солнечными коллекторами даже в морозный день.

В предыдущем уроке мы рассмотрели плоские солнечные коллекторы и увидели, что они состоят из почерневшей металлической абсорбирующей пластины и водопроводных труб, заключенных в герметичный застекленный и изолированный металлический (или деревянный) ящик. Трубы, называемые стояками, припаяны к пластине абсорбера, переносят жидкость, которая нагревается солнцем, а в системе прямого нагрева вода нагревается, когда она циркулирует через панели в резервуар для хранения. В непрямых системах энергия солнца нагревает смесь гликоля и воды, которая не может замерзнуть и которая, в свою очередь, нагревает воду в резервуаре.

Хотя этот тип солнечных систем горячего водоснабжения дешев и прост в установке, проблема с плоскими пластинчатыми коллекторами заключается в том, что они «плоские». Это ограничивает их эффективность, поскольку они могут работать с максимальной эффективностью только тогда, когда солнце находится прямо над головой в полдень. В других случаях солнечные лучи падают на коллектор под разными углами, отражаясь от материала остекления, что снижает их эффективность.

Солнечные системы горячего водоснабжения, в которых используются вакуумные трубчатые коллекторы в качестве источника тепла, преодолевают эту проблему, поскольку в солнечных коллекторах используются отдельные закругленные трубы, которые всегда перпендикулярны солнечным лучам в течение большей части дня.Это позволяет солнечной системе горячего водоснабжения, использующей откачиваемый трубчатый коллектор , работать с гораздо более высокой эффективностью и температурой в течение гораздо более длительного периода, чем обычная установленная система с одной плоской пластиной. Кроме того, еще одним преимуществом технологии солнечных вакуумных трубок является то, что проблемы с весом и конструкцией крыши, вызываемые стандартными системами плоских пластин, устраняются, поскольку солнечные трубки не заполнены большим количеством тяжелой воды.

Коллектор откачанный

Коллектор откачанных труб

Вакуумный трубчатый коллектор состоит из ряда рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, соединенных с коллекторной трубой и используемых вместо почерневшей теплопоглощающей пластины, которую мы видели в предыдущем плоском пластинчатом коллекторе.

Эти стеклянные трубки имеют цилиндрическую форму. Следовательно, угол падения солнечного света всегда перпендикулярен теплопоглощающим трубкам, что позволяет этим коллекторам работать хорошо даже при слабом солнечном свете, например, когда он ранним утром или поздно днем, или когда он затенен облаками. Вакуумные трубчатые коллекторы особенно полезны в регионах с холодной, пасмурной и зимней погодой.

Так как же работают солнечные вакуумные трубчатые коллекторы ?. Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из одного или нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, поддерживаемых на раме.Каждая отдельная трубка имеет диаметр от 1 дюйма (25 мм) до 3 дюймов (75 мм) и от 5 футов (1500 мм) до 8 футов (2400 мм) в длину в зависимости от производителя. Каждая трубка состоит из толстой стеклянной внешней трубки и более тонкой внутренней стеклянной трубки (называемой «двойной стеклянной трубкой») или «трубки термоса», которая покрыта специальным покрытием, поглощающим солнечную энергию, но препятствующим потерям тепла. Трубки изготовлены из боросиликатного или натриево-кальциевого стекла, которое является прочным, устойчивым к высоким температурам и имеет высокий коэффициент пропускания солнечного излучения.

В отличие от плоских коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы не нагревают воду непосредственно внутри труб. Вместо этого воздух удаляется или откачивается из пространства между двумя трубками, образуя вакуум (отсюда и название вакуумные трубки ). Этот вакуум действует как изолятор, значительно уменьшая любые потери тепла в окружающую атмосферу за счет конвекции или излучения, что делает коллектор намного более эффективным, чем внутренняя изоляция, которую могут предложить плоские пластинчатые коллекторы.С помощью этого вакуума вакуумные трубчатые коллекторы обычно производят более высокую температуру жидкости, чем их аналоги с плоскими пластинами, поэтому летом они могут сильно нагреваться.

Коллектор откачанный

Внутри каждой стеклянной трубки плоское или изогнутое алюминиевое или медное ребро прикреплено к металлической тепловой трубке, проходящей через внутреннюю трубку. Ребро покрыто селективным покрытием, которое передает тепло жидкости, циркулирующей по трубе. Эта герметичная медная тепловая трубка передает солнечное тепло посредством конвекции своего внутреннего теплоносителя к «горячей лампе», которая косвенно нагревает медный коллектор в напорном баке.Все эти медные трубы подключены к общему коллектору, который затем подключается к резервуару для хранения, таким образом нагревая горячую воду в течение дня. Затем горячую воду можно использовать ночью или на следующий день благодаря изоляционным свойствам бака.

Изоляционные свойства вакуума настолько хороши, что, хотя температура внутренней трубки может достигать 150 ^– ° C, внешняя трубка холоднее на ощупь. Это означает, что водонагреватели с вакуумными трубками могут работать хорошо и могут нагревать воду до довольно высоких температур даже в холодную погоду, когда плоские пластинчатые коллекторы работают плохо из-за потерь тепла.

Однако недостатком использования откачанных трубок является то, что панель может быть намного дороже по сравнению со стандартными плоскими коллекторами или солнечными коллекторами периодического действия. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками хорошо подходят для коммерческого и промышленного нагрева горячей воды и могут быть эффективной альтернативой плоским пластинчатым коллекторам для отопления жилых помещений, особенно в районах, где часто бывает облачно.

Вакуумные трубчатые коллекторы в целом более современные и более эффективные по сравнению со стандартными плоскими коллекторами, поскольку они могут извлекать тепло из воздуха во влажные пасмурные дни и не нуждаются в прямом солнечном свете для работы.Из-за вакуума внутри стеклянной трубки общая эффективность во всех областях выше, и производительность лучше, даже когда солнце находится под неоптимальным углом. Для этих типов солнечных панелей для горячей воды действительно важна конфигурация вакуумной трубки. Существует несколько различных конфигураций вакуумных трубок, одностенных, двустенных, прямоточных или тепловых трубок, и эти различия могут определять, как жидкость циркулирует вокруг солнечной панели для горячего водоснабжения.

Вакуумные коллекторы с тепловыми трубками

В вакуумных трубчатых коллекторах с тепловыми трубками герметичная тепловая трубка, обычно сделанная из меди для повышения эффективности коллектора при низких температурах, прикрепляется к теплоотражающей пластине внутри вакуумной герметичной трубки.Из полой медной тепловой трубки внутри трубки откачивается воздух, но она содержит небольшое количество жидкости спирт / вода низкого давления, а также некоторые дополнительные добавки для предотвращения коррозии или окисления.

Этот вакуум позволяет жидкости испаряться при очень более низких температурах, чем обычно при атмосферном давлении. Когда солнечный свет в форме солнечного излучения попадает на поверхность пластины поглотителя внутри трубки, жидкость в тепловой трубке быстро превращается в горячий газ типа пара из-за наличия вакуума.Поскольку теперь этот газовый пар стал легче, он поднимается к верхней части трубы, нагревая его до очень высокой температуры.

Верхняя часть тепловой трубы и, следовательно, откачиваемая трубка соединены с медным теплообменником, называемым «коллектором». Когда горячие пары, все еще находящиеся внутри герметичной тепловой трубки, попадают в коллектор, тепловая энергия пара передается воде или гликолевой жидкости, протекающей через соединительный коллектор. Когда горячий пар теряет энергию и охлаждается, он снова конденсируется из газа в жидкость, стекающую обратно по тепловой трубе для повторного нагрева.

Тепловая труба и, следовательно, вакуумные трубчатые коллекторы должны быть установлены таким образом, чтобы иметь минимальный угол наклона (около 30 ^o), чтобы внутренняя жидкость тепловой трубы возвращалась обратно вниз к горячей пластине абсорбера. внизу трубки. Этот процесс преобразования жидкости в газ и обратно в жидкость снова продолжается внутри герметичной тепловой трубы, пока светит солнце.

Основное преимущество вакуумных коллекторов с тепловыми трубками заключается в том, что между пластиной абсорбера и коллектором имеется «сухое» соединение, что значительно упрощает установку по сравнению с прямоточными коллекторами.Кроме того, в случае растрескивания или разрушения откачанной трубки и потери вакуума, отдельную трубку можно заменить без опорожнения или демонтажа всей системы. Такая гибкость делает солнечные коллекторы горячей воды с вакуумными трубками с тепловыми трубками идеальными для солнечных батарей с замкнутым контуром, поскольку модульная сборка обеспечивает легкую установку и возможность простого расширения за счет добавления любого количества трубок.

Коллектор с прямыми вакуумными трубками

Вакуумные трубчатые коллекторы с прямым потоком, также известные как U-образные трубчатые коллекторы, отличаются от предыдущих тем, что они имеют две тепловые трубки, проходящие через центр трубки.Одна труба действует как подающая труба, а другая — как обратная труба. Обе трубы соединены вместе в нижней части трубы с помощью «U-образного изгиба», отсюда и название. Теплопоглощающая отражающая пластина действует как разделительная полоса, разделяющая подающую и обратную трубы через трубы солнечного коллектора. Пластина абсорбера и трубка теплопередачи также герметизированы под вакуумом внутри стеклянной трубки, что обеспечивает исключительные изоляционные свойства.

Полые тепловые трубки и плоская или изогнутая пластина отражателя изготовлены из меди с селективным покрытием для повышения общей эффективности коллектора.Эта конкретная конфигурация вакуумированной трубки аналогична работе плоских пластинчатых коллекторов, за исключением вакуума, создаваемого внешней трубкой.

Поскольку теплоноситель течет в каждую трубку и выходит из нее, вакуумные трубчатые коллекторы прямого потока не так гибки, как типы тепловых трубок. Если трубка треснула или сломалась, ее нелегко заменить. Система потребует слива, так как между трубкой и коллектором имеется «мокрое» соединение.

Многие специалисты в области солнечной энергетики считают, что конструкции с прямоточными вакуумными трубками более энергоэффективны, чем конструкции с тепловыми трубками, поскольку при прямом потоке не происходит теплообмена между жидкостями.Кроме того, в цельностеклянной конструкции с прямым потоком две тепловые трубки размещены одна внутри другой, так что нагретая жидкость проходит по середине внутренней трубки, а затем обратно вверх через внешнюю абсорбирующую трубку.

Вакуумные трубки с прямым потоком могут собирать как прямое, так и рассеянное излучение и не требуют отслеживания солнечного излучения. Тем не менее, отражатели различной формы, расположенные за трубками, иногда используются для полезного сбора части солнечной энергии, которая в противном случае может быть потеряна, обеспечивая тем самым небольшую концентрацию солнечного света.

Другие соображения при использовании вакуумных трубчатых коллекторов

Вследствие герметичного вакуума в конструкции вакуумные трубчатые коллекторы могут сильно нагреваться, превышая температуру кипения воды в жаркие летние месяцы. Эти высокие температуры могут вызвать серьезные проблемы в существующей бытовой солнечной системе горячего водоснабжения, такие как перегрев и растрескивание вакуумированных стеклянных трубок.

Чтобы предотвратить это в жарком летнем климате, используются перепускные клапаны и большие теплообменники для «сброса» избыточного тепла, а также смесительные клапаны, которые смешивают обычную (прохладную) воду с горячей водой, чтобы обеспечить температуру и давление. уровни никогда не превышают установленный предел.

Кроме того, коллекторы с тепловыми трубками никогда не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей без теплоносителя, протекающего через теплообменник. Это приведет к тому, что пустой теплообменник станет очень горячим и может треснуть из-за внезапного удара, когда через него начнет течь холодная вода.

Несмотря на то, что вакуумные трубчатые коллекторы способны нагревать воду до +50 градусов Цельсия зимой, внешняя стеклянная трубка вакуумной трубки не нагревается, как обычные плоские солнечные коллекторы при использовании.Это происходит из-за внутренних изоляционных свойств вакуума внутри трубки, который предотвращает охлаждение внешней тепловой трубки за счет внешней температуры окружающей среды, которая может быть значительно ниже точки замерзания.

Таким образом, в более холодные зимние месяцы эти типы коллекторов не могут растопить большое количество снега, который падает на них за один раз, что означает, что ежедневная очистка стеклянных трубок от снега и льда может быть проблемой, не ломая их.

Даже если очень снежно или очень холодно, через них проходит достаточно солнечного света, чтобы поддерживать температуру трубок выше нуля и при этом иметь возможность предварительно нагревать воду, которая затем может быть нагрета с помощью стандартного электрического погружного нагревателя или газовой горелки, снижая затраты на подогрев воды зимой.

Вакуумные трубчатые коллекторы — очень эффективный способ нагрева большей части используемой вами горячей воды, просто используя энергию солнца. Они могут достигать очень высоких температур, но они более хрупкие, чем другие типы солнечных коллекторов, и их установка намного дороже. Их можно использовать как в активной системе горячего водоснабжения с открытым контуром (без теплообменника), так и в активной замкнутой системе горячего водоснабжения (с теплообменником), но для перекачки теплоносителя из коллектора в накопитель требуется насос. это от перегрева.

В нашем следующем руководстве по солнечному отоплению мы рассмотрим другой способ нагрева воды с использованием типа коллектора периодического действия, обычно известного как интегральная система хранения коллектора или ICS, и посмотрим, как их можно использовать как для выработки, так и для хранения тепла от солнечной энергии. вода.

Техническое обслуживание и ремонт солнечной водонагревательной системы

Солнечные энергетические системы требуют периодических проверок и текущего обслуживания для поддержания их эффективной работы. Кроме того, время от времени компоненты могут нуждаться в ремонте или замене.Вы также должны принять меры для предотвращения образования накипи, коррозии и замерзания.

Возможно, вы сможете самостоятельно выполнять некоторые проверки и техническое обслуживание, но для других может потребоваться квалифицированный специалист. Прежде чем делать какие-либо работы, запросите смету в письменной форме. Для некоторых систем замена, отключение или демонтаж солнечной системы может быть более рентабельной, чем ее ремонт.

Список периодических проверок

Вот некоторые рекомендуемые проверки компонентов солнечной системы.Также прочтите руководство по эксплуатации, чтобы узнать о предлагаемом графике технического обслуживания.

Затенение коллектора
Ежегодно визуально проверяйте затенение коллекторов в течение дня (в середине утра, в полдень и в середине дня). Затенение может сильно повлиять на работу солнечных коллекторов. Рост растительности со временем или новое строительство в вашем доме или собственности вашего соседа может привести к появлению затемнения, которого не было, когда были установлены коллекторы.

Загрязнение коллектора
Пыльные или загрязненные коллекторы плохо работают.В сухом пыльном климате может потребоваться периодическая чистка.

Остекление коллектора и уплотнения
Поищите трещины в стекле коллектора и проверьте состояние уплотнений. Пластиковое остекление, если оно сильно пожелтело, может нуждаться в замене.

Сантехника, воздуховоды и электропроводка
Поищите утечки жидкости в трубных соединениях. Проверить соединения и уплотнения воздуховодов. Воздуховоды следует заделать мастичным составом.Все соединения проводки должны быть плотными.

Изоляция трубопроводов, каналов и проводки
Обратите внимание на повреждения или ухудшение состояния изоляции, покрывающей трубы, каналы и проводку.

Проходы в крыше
Гидроизоляция и герметик вокруг проемов в крыше должны быть в хорошем состоянии.

Опорные конструкции
Проверьте затяжку всех гаек и болтов, крепящих коллекторы к любым опорным конструкциям.

Клапан сброса давления (на жидкостных солнечных коллекторах)
Убедитесь, что клапан не заклинивает в открытом или закрытом положении.

Заслонки (в солнечных системах воздушного отопления)
По возможности убедитесь, что заслонки открываются и закрываются должным образом.

Насосы или нагнетатели
Убедитесь, что распределительные насосы или нагнетатели (вентиляторы) работают. Послушайте, не загорятся ли они, когда солнце светит на коллекторов после полудня. Если вы не слышите работу насоса или нагнетателя, значит, неисправен контроллер или насос или нагнетатель.

Жидкие теплоносители
Растворы антифриза в жидкостных (гидронных) солнечных коллекторах необходимо периодически заменять.Лучше всего доверить эту задачу квалифицированному специалисту. Если в коллекторах циркулирует вода с высоким содержанием минералов (т. Е. Жесткая вода), может потребоваться удаление отложений минералов в трубопроводах, добавляя в воду раствор для удаления накипи или слабокислый раствор каждые несколько лет.

Системы хранения
Проверьте резервуары для хранения и т. Д. На предмет трещин, утечек, ржавчины или других признаков коррозии.

Предотвращение образования накипи и коррозии

Два основных фактора, влияющих на производительность правильно размещенных и установленных систем солнечного нагрева воды, включают образование накипи (в жидкостных или гидравлических системах) и коррозию (в гидравлических и воздушных системах).

Накипь

Бытовая вода с высоким содержанием минералов (или «жесткая вода») может вызвать накопление или образование отложений минералов (кальция) в водяных солнечных системах отопления. Накопление масштаба снижает производительность системы по нескольким причинам. Если в вашей системе в качестве теплоносителя используется вода, в коллекторе, распределительном трубопроводе и теплообменнике может образоваться накипь. В системах, в которых используются другие типы теплоносителей (например, гликоль, антифриз), на поверхности теплообменника, который передает тепло от солнечного коллектора в бытовую воду, может образовываться накипь.Накипь также может вызвать отказы клапана и насоса в контуре питьевой воды.

Вы можете избежать образования накипи, используя смягчители воды или циркулируя слабокислый раствор (например, уксус) через коллектор или контур горячего водоснабжения каждые 3–5 лет или по мере необходимости в зависимости от состояния воды. Возможно, вам придется тщательно очистить поверхности теплообменника наждачной бумагой среднего размера. Внешний теплообменник типа «круговой» является альтернативой теплообменнику, расположенному внутри резервуара для хранения.

Коррозия
Большинство хорошо спроектированных солнечных систем подвержены минимальной коррозии.Когда это происходит, обычно это гальваническая коррозия , электролитический процесс, вызванный контактом двух разнородных металлов друг с другом. Один металл имеет более сильный положительный электрический заряд и оттягивает электроны от другого, вызывая коррозию одного из металлов. Жидкий теплоноситель в некоторых солнечных энергетических системах иногда служит мостом, по которому происходит обмен электронами.

Кислород, попадающий в водяную солнечную систему с разомкнутым контуром, вызывает ржавчину на любом железном или стальном элементе.Такие системы должны иметь компоненты из меди, бронзы, латуни, нержавеющей стали, пластика, резины в водопроводном контуре, а также резервуары для хранения, покрытые пластиком или стеклом.

Защита от замерзания
Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используются жидкости, нуждаются в защите от замерзания в климатических условиях, где температура опускается ниже 42ºF (6ºC).

Не полагайтесь на изоляцию коллектора и трубопровода (петли коллектора), чтобы предотвратить их замерзание. Основное назначение утеплителя — снизить теплопотери и повысить производительность.Для защиты коллектора и трубопроводов от повреждений из-за отрицательных температур у вас есть два основных варианта:

Используйте раствор антифриза в качестве теплоносителя.

Слейте воду из коллектора (ов) и трубопровода (петли коллектора) вручную или автоматически, если есть вероятность, что температура может упасть ниже точки замерзания жидкости.

Использование раствора антифриза

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используется раствор антифриза (пропиленгликоль или этиленгликоль), имеют эффективную защиту от замерзания, пока поддерживается надлежащая концентрация антифриза.Антифризы со временем разлагаются, и обычно их следует менять каждые 3–5 лет. Поскольку эти системы находятся под давлением, для среднего домовладельца нецелесообразно проверять состояние раствора антифриза. Если у вас есть такая система, периодически обращайтесь к специалисту по солнечному отоплению.

Осушение коллектора и трубопроводов
Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используется только вода, наиболее уязвимы для повреждения от замерзания. В системах «слива» или «слива» обычно используется контроллер для автоматического слива коллекторного контура.Датчики на коллекторе и накопительном баке сообщают контроллеру, когда выключить циркуляционный насос, опорожнить коллекторный контур и когда снова запустить насос.

Неправильное размещение или использование некачественных датчиков может привести к тому, что они не смогут определить условия замерзания. Контроллер может не опорожнить систему, что может привести к дорогостоящему повреждению в результате замораживания. Убедитесь, что датчик (и) установлен в соответствии с рекомендациями производителя, и проверяйте контроллер не реже одного раза в год, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Чтобы гарантировать, что коллекторный контур полностью опорожняется, также должны быть средства, предотвращающие образование вакуума внутри коллекторного контура при стекании жидкости. Обычно вентиляционное отверстие устанавливается в самой высокой точке коллекторного контура. Рекомендуется изолировать вентиляционные отверстия, чтобы они не замерзли. Также убедитесь, что ничто не блокирует поток воздуха в систему, когда активен цикл слива.

Коллекторы и трубопроводы должны иметь правильный уклон, чтобы вода могла полностью стекать.Все коллекторы и трубопроводы должны иметь минимальный уклон 0,25 дюйма на фут (2,1 см на метр).

В системах хранения со встроенным коллектором или в «периодических» системах коллектор также является резервуаром для хранения. Размещение большого количества изоляции вокруг неглазурованных частей коллектора и закрытие остекления в ночное время или в пасмурные дни поможет защитить коллектор от низких температур. Однако вода в коллекторе может замерзнуть в течение продолжительных периодов очень холодной погоды. Подающая и обратная трубы коллектора также подвержены замерзанию, особенно если они проходят через неотапливаемое пространство или снаружи.Это может произойти даже тогда, когда трубы хорошо изолированы. Лучше всего слить воду из всей системы до того, как возникнут отрицательные температуры, чтобы избежать возможных повреждений от замерзания.

Как это работает — Солнечные водонагреватели | Продукция

Солнечные водонагреватели бывают самых разных конструкций, все они включают коллектор и накопительный бак, и все они используют тепловую энергию солнца для нагрева воды.

Солнечные водонагреватели обычно описываются по типу коллектора и циркуляционной системы.

Типы коллектора

Коллекторы периодического действия , также называемые системами интегрированного коллектора-хранилища (ICS), нагревают воду в темных резервуарах или трубках в изолированном ящике, накапливая воду до тех пор, пока она не наберется. Вода может оставаться в коллекторе в течение длительного времени, если потребность домохозяйства невысока, что делает ее очень горячей. Клапан темперирования — ваша защита от ожогов на кране. Клапан темперирования подмешивает холодную воду, чтобы снизить температуру воды перед подачей в кран.Коллекторы периодического действия несовместимы с системами циркуляции замкнутого цикла. Таким образом, они обычно не рекомендуются для холодного климата.

Плоские коллекторы обычно состоят из медных трубок, установленных на плоских пластинах поглотителя. Наиболее распространенная конфигурация представляет собой серию параллельных трубок, соединенных на каждом конце двумя трубами, входным и выходным коллекторами. Узел плоской пластины находится в изолированной коробке и покрыт закаленным стеклом.
Плоские коллекторы обычно рассчитаны на 40 галлонов воды. Два коллектора обеспечивают примерно половину горячей воды, необходимой для обслуживания семьи из четырех человек.

Вакуумные трубчатые коллекторы — самые эффективные доступные коллекторы. Каждая откачиваемая трубка в принципе похожа на термос. Стеклянная или металлическая трубка, содержащая воду или теплоноситель, окружена стеклянной трубкой большего размера. Пространство между ними представляет собой вакуум, поэтому жидкость теряет очень мало тепла.
Эти коллекторы могут работать даже в пасмурную погоду и при температурах до -40 ° F. Отдельные трубки заменяются по мере необходимости. Вакуумные трубчатые коллекторы могут стоить в два раза дороже за квадратный фут, чем плоские пластинчатые коллекторы.

Замкнутые или непрямые системы используют незамерзающую жидкость для передачи тепла от солнца воде в резервуаре для хранения. Тепловая энергия солнца нагревает жидкость в солнечных коллекторах. Затем эта жидкость проходит через теплообменник в резервуаре для хранения, передавая тепло воде.Затем незамерзающая жидкость возвращается к коллекторам. Эти системы имеют смысл в условиях холодного климата.

Циркуляционные системы

В системах Direct вода циркулирует через солнечные коллекторы, где она нагревается солнцем. Затем нагретая вода хранится в баке, отправляется в безбаковый водонагреватель или используется напрямую. Эти системы предпочтительнее в климате, где редко замерзает. Защита от замерзания необходима в холодном климате.

Замкнутый контур или непрямой , в системах используется незамерзающая жидкость для передачи тепла от солнца к воде в резервуаре для хранения. Тепловая энергия солнца нагревает жидкость в солнечных коллекторах. Затем эта жидкость проходит через теплообменник в резервуаре для хранения, передавая тепло воде. Затем незамерзающая жидкость возвращается к коллекторам. Эти системы имеют смысл в условиях холодного климата.

Разное

Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *

Email *

Сайт

Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.

Δ

Свежие записи

Почему пластиковые окна запотевают внутри: Почему запотевают пластиковые окна внутри: стеклопакета, внутри, между стекол, дома, квартиры, помещения, как с этим бороться | РемонтСами!

Укладка тактильной плитки технология: Виды и особенности укладки тактильной тротуарной плитки

Как настроить датчик теплого пола: Датчик температуры теплого пола — подключение, ремонт и настройка. Рейтинг лучших производителей 2018 года!

Найти:
Рубрики

Без рубрики

Бетонный

Выбор ламината

Выбор линолеума

Гидроизоляция

Деревянные полы

Деревянный

Домашняя гидроизоляция

Заливк

Заливка

Заливка растворов

Заливной

Заливной пол

Из бетона

Из дерева

Ламинат

Линолеум

Маяки

Применение бетона

Разное

Своими руками

Стяжк

Стяжка

Стяжка полов

Установка маяков

2019 © Все права защищены.

Черный	0,94
Классическая бронза	0.91
Шоколадно-коричневый	0,90
Хартфорд Грин	0,90
Мед. Бронза	0,89
Бойзенберри	0,86
Серый рокки	0,85
Regal Blue	0,85
Лесной зеленый	0.84
Hemlock Green	0,82
Синий шифер	0,80
Редвуд	0,79
бирюзовый	0,79
Серый шифер	0,79
Патина зеленая	0,77
Мятно-зеленый	0.71
Голубь серый	0,69
Миссия Красный	0,69
Сьерра Тан	0,65
ярко-красный	0,59
Сырая кожа	0,57
Песчаник	0,54
Серебряный мастер	0.53
Медный тон	0,51
Конкорд Крем	0,45
Аскот Белый	0,40
Костяной белый	0,30

Типы коллектора
	Коллекторы периодического действия , также называемые системами интегрированного коллектора-хранилища (ICS), нагревают воду в темных резервуарах или трубках в изолированном ящике, накапливая воду до тех пор, пока она не наберется. Вода может оставаться в коллекторе в течение длительного времени, если потребность домохозяйства невысока, что делает ее очень горячей. Клапан темперирования — ваша защита от ожогов на кране. Клапан темперирования подмешивает холодную воду, чтобы снизить температуру воды перед подачей в кран.Коллекторы периодического действия несовместимы с системами циркуляции замкнутого цикла. Таким образом, они обычно не рекомендуются для холодного климата.
	Плоские коллекторы обычно состоят из медных трубок, установленных на плоских пластинах поглотителя. Наиболее распространенная конфигурация представляет собой серию параллельных трубок, соединенных на каждом конце двумя трубами, входным и выходным коллекторами. Узел плоской пластины находится в изолированной коробке и покрыт закаленным стеклом. Плоские коллекторы обычно рассчитаны на 40 галлонов воды. Два коллектора обеспечивают примерно половину горячей воды, необходимой для обслуживания семьи из четырех человек.
	Вакуумные трубчатые коллекторы — самые эффективные доступные коллекторы. Каждая откачиваемая трубка в принципе похожа на термос. Стеклянная или металлическая трубка, содержащая воду или теплоноситель, окружена стеклянной трубкой большего размера. Пространство между ними представляет собой вакуум, поэтому жидкость теряет очень мало тепла. Эти коллекторы могут работать даже в пасмурную погоду и при температурах до -40 ° F. Отдельные трубки заменяются по мере необходимости. Вакуумные трубчатые коллекторы могут стоить в два раза дороже за квадратный фут, чем плоские пластинчатые коллекторы.