Солнечный коллектор для нагрева: Система без давления «Дача» — Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления

Содержание

Солнечный коллектор своими руками – нагрев воды солнцем

Солнечный коллектор позволяет использовать дармовую энергию солнца для отопления или подогрева воды на бытовые нужды, причем и в межсезонье и зимой. Дает значительную экономию, так как хорошие модели вырабатывают приличное количество тепла.

Но хороший заводской солнечный коллектор стоит столько, что всегда возникает вопрос, — окупится ли он вообще или дешевле нагреть воду газом?

Насколько выгодны солнечные коллектора

Окупаемость таких устройств зависит от широты использования. В южных районах, где много солнца, они выгодны. Но на уровне 52 параллели у нас они уже не окупаются, если используются для отопления (зимой солнца мало), но окупаются и севернее, если используются для ГВС в межсезонье и летом.

В Европе, например, где газ дороговат, а техника дешевая, коллектора однозначно выгодны для отопления, даже в северных районах.

  • У нас точно выгодными оказываются наиболее дешевые летние солнечные коллектора, которые можно изготовить буквально из подручных материалов, или которые сделаны «полукустарно» на местных производствах.

Они используются для подогрева воды в бассейне, летнего душа, ГВС в доме и отопления домов в межсезонье. В зимних условиях дешевые (самодельные) коллектора не могут соперничать по КПД с заводскими, становятся скорее охладителями, поэтому не используются.

Как обычно устроен солнечный коллектор

  • Плоский коллектор с трубкой. Представляет собой лист металла темной расцветки (поглощающий лучевую энергию) с прикрепленной к нему медной трубкой, по которой движется теплоноситель. Помещен в короб с теплоизоляцией толщиной от 50 мм. Со стороны солнца закрыт стеклопакетом.

Такой заводской коллектор дает в летний день до 600Вт с метра квадратного своей площади – весьма мощный нагрев. В межсезонье в полдень – до 300 Вт.

  • Трубчатые конструкции солнечных коллекторов здесь подробно рассматриваться не будут, так как их нельзя повторить в домашних условиях. Они представляют собой различные трубки из стекла, в том числе с обратным отражением солнечной энергии, с легко испаряющимися жидкостями, вакуумные… Это наиболее дорогие конструкции, которые можно заказать в организациях, после чего преступить к практическому изучению вопроса, на тему как их эксплуатировать, чтобы окупить в видимой перспективе….

Но КПД их больше, а самое главное зимой они вырабатывают тепло начиная с мощности солнечного излучения 20 Вт/м кв., в то время как заводские плоские – 100Вт/м кв., если меньше – они просто не греют воду, а самодельные….

Как используется тепло от солнечного коллектора

Солнечный коллектор вырабатывает больше энергии тогда, когда она меньше всего нужна – в самый жаркий полдень. Летом энергии на порядок больше, чем зимой. В межсезонье ее также маловато… Тепловая энергия от солнечного коллектора в первую очередь идет на подогрев воды для бытовых нужд, на нагрев летнего бассейна или душа, а также на отопление здания.

  • Чтобы ее использовать для ГВС, теплоноситель от коллектора должен поступать в спираль бойлера-теплообменника. Такие косвенные бойлеры с несколькими спиралями нагрева можно приобрести заранее.
  • Чтобы использовать тепловую энергию от коллектора для отопления, ее нужно накапливать в буферной емкости.
  • Летний нагрев бытовой воды может быть прямым – вода из бассейна и душа может прокачиваться через солнечный коллектор напрямую.

Как изготавливается солнечный коллектор своими руками

  • Типичная самодельная конструкция солнечного коллектора – просто спираль черной трубы ПНД, прикрепленной хомутами к какому-либо металлу. Или даже без металла. Общая площадь 2 – 6 м кв. позволяющая развить 1 кВт и более мощности в солнечный полдень. Такие коллектора с утеплением 50 мм экструдированным пенополистиролом, закрываются со стороны солнца светостабилизированной полиэтиленовой пленкой, используются для нагрева воды Устанавливаются под солнце на открытой площадке.

  • Более основательная конструкция – черный металлический лист с пришитым к нему скобами медным змеевиком из мягкой меди диаметром 10 мм. Площадь коллектора обычно до 10 м кв. Не нужно ее слишком увеличивать, так как при этом КПД будет падать. Утепляются с тыла, закрываются обязательно стеклом или стеклопакетом.

Типичных конструкций не существует, и расчет ожидаемой отдачи всегда не верен. Но по результатам собственных экспериментов можно создать своими руками коллектор на солнечной энергии, который окажется даже на удивление работоспособным. Ведь энергии солнца на самом деле весьма немало…

Как подключить солнечный коллектор к баку (душу) самотечно

Слабым местом для летних солнечных коллекторов остается необходимость использования насоса. Это резко удорожает конструкцию или делает ее вовсе не приемлемой.

Но можно сделать нагревающийся бак, соединенный с солнечным коллектором так, чтобы жидкость двигалась самотечно. Принцип самотека сохраняется – нагреватель расположен ниже, чем накопитель (радиатор).

По данной схеме, при применении труб от ¾ дюйма вода должна двигаться самотечно. Из данного бака нагретую воду можно слить и в бассейн.

Как подключить коллектор к ГВС

Лучшая денежная выгода получается от изготовления и эксплуатации коллектора из алюминиевых или медных трубок на металле под стеклом, с подключением его к системе ГВС.

Поскольку коллектор и спираль в бойлере представляют собой малогабаритную нагреваемую систему, она должна снабжаться расширительным баком, предохранительным клапаном. Циркуляция осуществляется с помощь маломощного насоса. Хороший коллектор обеспечит дом горячей водой и в межсезонье….

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]

Солнечный коллектор для нагрева воды. 5 вещей, которые необходимо учесть перед установкой

Отопление с помощью коллектора – отличный способ обеспечить себя дешевой горячей водой. Солнечное излучение является источником бесплатной энергии, которая благодаря коллекторам может эффективно использоваться для нагрева воды. Однако, чтобы установка была максимально эффективна, следует учитывать много нюансов. Пять основных мы рассмотрим в этой статье.

Первое: установка на крыше – не единственное решение

Следует помнить, что, хотя мы обычно ищем места для солнечных коллекторов на крыше, это не единственное возможное место. Во многих случаях коллекторы устанавливаются на стене здания, а также непосредственно на земле рядом со зданием, на специальных стойках. Существует только одно ограничение – солнце должно освещать их большую часть дня.

Второе: расположение играет ключевую роль

Оптимально направлять коллекторы на юг. Однако допустимо отклонение на восток или запад, что может быть компенсировано увеличением площади. При отклонении 50 градусов к западу, поверхность должна быть увеличена на 10%. Если отклонение 50 градусов к востоку, коррекция должна составлять 20%.

Размещение устройств с севера или в постоянно затененных местах не имеет смысла. На практике это значительная проблема, поскольку коллекторы и панели чаще всего устанавливаются на крышах. Поэтому их настройка далека от оптимальной и обусловлена такими факторами, как форма участка или здания, ориентация входа. 

Третье: не игнорируйте проект

Это важно, поскольку ошибки проектирования могут снизить эффективность установки на несколько десятков процентов и вызвать постоянные проблемы в ходе эксплуатации. Некоторые из них могут потребовать реконструкции всей системы. А это намного затратнее, чем создание грамотного проекта. 
Следует помнить, что если поглотители не могут быть направлены прямо на юг, то ориентация на юго-запад лучше, чем на юго-восток. При установке на крыше, дополнительным ограничивающим фактором являются окна на крыше.

Четвертое: помните об альтернативе

Если из-за конструкции здания, географического положения, окружающей среды или эстетических соображений невозможно правильно собрать коллекторы – стоит задуматься об альтернативе. Если поглотители не могут «смотреть» на юг или юго-запад, установке мешают деревья или другие здания, то их КПД будет минимален и эффективность не оправдает затраты. В этом случае стоит рассмотреть другие варианты использования возобновляемой энергии. Например, такие, как установка теплового насоса «воздух-вода».

Пятое: угол наклона

Лучи солнца должны падать на поверхность абсорбера под прямым углом. Солнечные коллекторы обеспечивают наивысшийвыход энергии, когда угол падения солнечного света составляет 90 градусов. Проблема в том, что этот угол варьируется в зависимости от сезона. Зимой солнце ходит низко над горизонтом, и лучше всего располагать коллекторы почти вертикально. Летом, наоборот. Поэтому чаще всего выбирается универсальная настройка угла – около 45 °. Это наиболее распространенный наклон крыш в частных домах.

Квадратный метр коллектора весит примерно 35 кг. С учетом этого крыша должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать дополнительную нагрузку. К установке обеспечивается свободный доступ, чтобы при необходимости поглощающие элементы можно было помыть или отремонтировать.

Купить солнечный коллектор

Солнечные коллекторы для нагрева воды

Солнечные коллекторы для нагрева воды – это наиболее распространенный и рентабельный способ использования солнечной энергии. Всё благодаря тому, что прямое преобразование солнечной энергии в тепловую имеет наибольшую эффективность, при этом потребление горячей воды стабильно на протяжении всего календарного года.

Как определить суточное потребление горячей воды

Суточную потребность в горячей воде можно приблизительно оценить на основании данных расходов воды основными санитарными приборами за одно применение (см. рисунок ниже).

Типичные значения расхода ГВС бытовыми приборами за одно применение

Зная привычки членов семьи, легко рассчитать суточное потребление для каждого
пользователя и для всей семьи. Обычно расход горячей воды для одного человека в Европе

равен 50–70 литров горячей воды за день, при условии, что средняя температура горячей
воды составляет 45 °С. Учитывая, что не многие потребители в Украине экономят горячую воду, то расход воды может быть выше.

Подогрев такого количества санитарной горячей воды требует существенных затрат
тепловой энергии, с учетом теплопотерь в трубах на рециркуляции, составляет не менее
3,65 кВтч/сут на одного пользователя. В месяц понадобится более 109 кВтч энергии. А для семьи из 4-х человек – 435 кВтч в месяц.

Как подбирается количество солнечных коллекторов для нагрева воды

Эффективность системы определяется двумя параметрами: процентом покрытия (замещения) необходимого тепла от солнечных коллекторов и эффективностью гелиосистемы. Для обеспечения этого баланса необходимо вести расчет по наиболее солнечному летнему месяцу года.

Среднегодовое солнечное излучение в кВтч/м² горизонтальной поверхности в год и поступление солнечной энергии на 1 м² площади коллектора, установленного под углом 45° и ориентированного в южном направлении для каждой условной зоны.

Для упрощенного расчета необходимой площади солнечных коллекторов для нагрева воды следует воспользоваться следующей формулой:

S = Q/n*ƞ, где

  • Q — необходимое количество тепла в месяц, кВтч/мес.;
  • N — среднее количество тепла, поступающего на 1 м2 площади солнечного коллектора в самый солнечный месяц, кВтч/мес.;
  • ƞ — средний КПД гелиосистемы (как правило, в пределах 0,5–0,6).

При условии среднего расхода горячей воды 70 л в сутки, в зависимости от региона установки гелиосистемы, необходимо от 1 до 1,5 м2 полезной площади солнечных коллекторов для нагрева воды на одного человека.

Возможность использования солнечной энергии не совпадает по времени с потреблением горячей воды. Как правило, утром и вечером потребление находится на максимальном уровне, а солнечной энергии в это время недостаточно. Поэтому водонагреватель гелиоустановки выполняет функцию аккумулирования тепловой энергии, чтобы предоставлять теплую воду в то время суток, когда солнечной энергии недостаточно.

Пример расчета солнечных коллекторов для нагрева воды

Для примера рассчитаем среднегодовую производительность солнечных коллекторов для ГВС частного дома. Данные для расчета: Потребление ГВС для семьи из 3 человек — 210 л с температурой 45 °С. Линия рециркуляции 20 м, работает 8 ч/сут. Место установки — г. Киев. Коллекторы расположены под углом 45° и ориентированы строго в южном направлении. Для примера в среде моделирования принимаем солнечные коллекторы ТМ Vaillant VFK 145 имеющий 2,35 м² полезной площади. Объем бака аккумулятора 250 литров.

Пример расчета производительности солнечных коллекторов для нагрева воды

Для заданных параметров способна обеспечить в среднем 60% потребностей в горячей воде за год. В летнее время система способна обеспечить 100% горячей воды.

Для сравнения рассчитаем гелиосистему такими же параметрами, но добавив еще один солнечный коллектор.

Пример расчета с большим количеством солнечных коллекторов

При данном расчете прогнозируемый процент покрытия от гелиосистемы в среднем составит 71%. Однако ожидается высокий уровень переизбытка энергии летом, что может привести к частым стагнациям. При дальнейшем увеличении количества коллекторов процент покрытия увеличивается незначительно, а эффективность гелиосистемы падает. Это происходит из-за того, что водонагреватель и теплоноситель в солнечных коллекторах работают на более высоких температурах, следовательно, увеличиваются тепловые потери.

Зависимость процента покрытия от количества солнечных коллекторов

Таким образом, оптимальный процент покрытия для солнечных установок горячего водоснабжения рекомендуется выбирать в пределах 60–70%.

Объекты с большим потреблением ГВС

Для потребителей с большим объемом потребления горячей воды, таких как гостиницы, рестораны, школы и т.д. нормы потребления ГВС могут отличаться. В таблице ниже приведены типичные значения среднего расхода и температуры горячей воды для различных групп потребителей.

В условиях украинского климата и солнечного излучения 1 м2 солнечного коллектора может производить в среднем до 3,6 кВтч/сут в летнее время. Исходя из этого для оптимального соотношения эффективности и процента замещения следует подбирать солнечные коллекторы для нагрева воды согласно отношению 1 м² коллектора на каждые 60-80 литров воды.

Рассмотрим пример использования солнечных коллекторов для нагрева воды. Потребление ГВС для гостиницы с 10 двухместными номерами. В каждом номере находится душ.

Среднее потребление горячей воды — 100 л / (гость х день). Линия рециркуляции 60 м, работает 8 ч/сут. Место установки — г. Одесса. Коллекторы расположены под углом 45° и ориентированы строго на юг. Общий расход воды составляет в среднем 2000 л в день с температурой 45 °С .

Пример использования гелисистемы для обеспечения ГВС гостиницы

Согласно рекомендации, подбираем 12 солнечных коллекторов Vaillant VFK. Бак аккумулятор объемом 2000 л, исходя из требования не менее 50 л объема водонагревателя на каждый м² полезной площади солнечного коллектора и суточного расхода горячей воды. Такая компоновка системы способна экономить до 65% традиционных энергоресурсов в год благодаря солнечной энергии.

Пример использования гелиосистемы для обеспечения сезонного ГВС гостиницы

Если такая же по размеру гостиница будет работать только в курортный сезон, то процент покрытия может составить до 97 %. А тепло, которое вырабатывается в оставшееся время года возможно направить на частичное поддержание дежурного отопления гостиницы.

СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР JMC24-30 HIGH POWER

Солнечный коллектор повышеной мощности серии JMC HIGH POWER отлично подходит для нагрева ГВС, помощи отоплению, а так же для подогрева бассейна.

Цельный алюминиевый рефлектор находящийся внутри вакуумуной трубки, хорошо прилегает к тепловой трубке HP и осуществляет теплопередачу от стенок вакуумной трубки с высокоселективным покрытием. В результате нагрева конденсатор 24мм. тепловой трубки достигает температуры свыше 200oC.

Увеличеная площадь теплообмена конденсатора (24 мм) способствует быстрой передаче тепла теплоносителю.

ТОЛЬКО У НАС ВЫ СМОЖЕТЕ ПРИОБРЕСТИ СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ С НИКЕЛЕРОВАННЫМИ медными стержнями с повышенной теплоотдачей 24мм. вместо 14мм., что делает наши Солнечные коллекторы вне конкурентными по генерации тепла!

Медные стержни покрыты слоем никеля, что препятствует выкипанию через микропоры легкокипящей жидкости, в последствии вакуумные тубки теряют свои свойства нагрева полностью! 

Вакуумный солнечный коллектор — КЛЮЧЕВОЕ ЗВЕНО в системе закрытого типа под давлением, в которой теплоноситель, циркулируя через верхнюю часть тела коллектора с установлеными сухими вакуумными трубками Heat Pipe нагревается до 300 градусов, собирает тепло и проходя через змеевик нагревает бак!

На этом цикл заканчивается и остывший теплоноситель вновь под управлением контроллера, при помощи циркуляционного насоса поступает наверх, к горячим стержням трубок солнечного коллектора.

Таким образом происходит преобразование солнечной радиации в тепловую энергию!

 Вопреки всем плюсам данной системы необходимо тщательно расчитывать мощность всех элементов системы, объем бака теплонакопителя, необходимо подстраховываться другими источниками тепла, желательно ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ, так как нужно понимать, что коллектор солнечный, и будет генерировать тепло только в солнечную погоду, несколько хуже в пасмурную.

 

Характеристика: Показатель:
 Площадь абсорбции активная, м. кв.  2,81
 Материал коллектора  медь
 Рабочее давление, bar  2-6
 Максимальное рабочее давление, bar  8
 Номинальная температура, град С  50-100
 Максимальная температура, град С  250
 Оптимальный расход теплоносителя, л/мин  3
 Объем теплоносителя, л  2,3
 Сухой вес, кг  106
 Материал корпуса  алюминий
 Теплоизоляция  минеральная вата
 Толщина медной трубки Heat Pipe, мм  1
 Диаметр конденсатора Heat Pipe, мм  24
 Диаметр подключения трубопровода, мм  22, под резьбу
 Погружная гильза для термодатчика  есть
 Материал рамы  сталь, порошковая окраска, цвет серый
 Угол наклона рамы, град.  45o
 Габаритные размеры (Д/Ш/В) , мм  1960x2390x1400
 Количество вакуумных трубок  30 HP 24
 Длина вакуумной трубки, мм  1800
 Тип покрытия вакуумной трубки  многослойное абсорбирующее покрытие
 Удельное поглощение  более 95%
 Устойчивость к граду  до 35 мм
 Импортер  Энергия Солнца Юг

62 178 р.

Китай Солнечный Коллектор Воды, Китай Солнечный Коллектор Воды список товаров на ru.Made-in-China.com

Цена FOB для Справки: 100,00-600,00 $ / шт.
MOQ: 3 шт.

  • Сертификация: ISO,CE
  • Сосредоточение: да
  • Диапазон рабочих температур: Высокая температура
  • Тип: Герметичный
  • Применение: Водонагреватель,Солнечное Тепловое
  • Труба Материал: Медь
  • Поставщики с проверенными бизнес-лицензиями

    Поставщики, проверенные инспекционными службами

    Jiangsu Sunpower Solar Technology Co., Ltd.
  • провинция: Jiangsu, China

Производство вакуумных солнечных коллекторов и гелиосистем

Солнечные лучи – это неиссякаемый и возобновляемый источник энергии, который имеет неограниченный ресурс. При помощи современных технологий электромагнитное излучение Солнца перерабатывается в пригодные для использования виды энергии: тепло или электричество. Гелиосистемы – это высокотехнологичные комплексы, которые позволяют перерабатывать солнечное излучение для последующего применения в бытовых и промышленных условиях. Чаще всего гелиосистемы используют для подогрева контура водоснабжения и обеспечения отопления.

Преимущества гелиосистем Oventrop

Неиссякаемый источник энергии

Экономичность

Доступность

Экологическая чистота

Длительный срок эксплуатации

Автономность

Особенности эксплуатации гелиосистем

Круглогодичные гелиосистемы могут в полной мере функционировать при любой температуре окружающей среды, они эффективны и в летний зной, и зимний мороз, главное — наличие ярких солнечных лучей. Гелиосистемы могут покрывать до 60% годовой потребности одной семьи в горячей воде, а с середины весны до середины осени потребность в ГВС и отоплении закрывается полностью.

Гелиосистемы для круглогодичного использования разделяют по виду установленных солнечных коллекторов: плоские, вакуумные трубчатые или гибридные.

Из-за особенностей конструкции коллекторы устанавливаются на скатных или плоских крышах либо фасадах, также допускается установка в произвольных местах под углом от 15 до 75 градусов. Правильно установленный коллектор позволяет поддерживать нагрев системы водоснабжения и отопления, нагревать бассейны, получать воду для полива или технического использования.

Солнечное излучение позволяет создавать системы отопления, которые не зависят от невозобновляемых источников энергии (газ и нефть). В сравнении со стандартными системами отопления гелиосистемы недороги в эксплуатации.

Правильно рассчитанная и установленная гелиосистема позволяет существенно экономить на горячей воде и отоплении. Подключение и регулирование гелиосистемы происходит при помощи станции „Regusol X Duo“ со встроенным теплообменником и встроенным контроллером. „Regusol X Duo“ осуществляет послойное накопление теплоносителя. Высокотемпературный теплоноситель накапливается в верхней части аккумулятора, а низкотемпературный — в средней части. Это повышает энергоэффективность системы.

При площади поверхности солнечного коллектора 3 кв. м. на средних широтах средняя годовая производительность коллектора гелиоустановки будет находиться в диапазоне от 500 до 700 кВт/ч на м2. За один солнечный день гелиосистема подогревает порядка 80 литров воды до +65С на каждый 1 кв. м.

Основные элементы гелиосистемы

В гелиоустановках Oventrop используются вакуумные трубчатые и плоские солнечные коллекторы. Они позволяют абсорбировать солнечное излучение, падающее на коллекторное поле, и преобразовывать его в тепловую энергию. Затем энергия поступает потребителю либо отправляется в аккумулятор. Площадь коллекторного поля зависит от ориентации крыши и географического местоположения, типа коллекторов и вида потребностей (нагрев ГВС, поддержка отопительной системы, нагрев бассейна). Коллекторы Oventrop соответствуют стандартам качества и имеют сертификат „SolarKeymark“.

Т.к. потребность в горячей воде и наличие солнечного излучения могут не совпадать по времени, аккумулятор позволяет накапливать тепловую энергию, которая будет доступна в течение некоторого времени. Бивалентные водонагреватели позволяют нагревать воду как от солнечной энергии, так и от других источников. Также существуют моновалентные водонагреватели с внутренним теплообменником и аккумуляторы без теплообменника. У Oventrop представлены все три вида баков-аккумуляторов. Для нагрева ГВС используют аккумуляторы примерно на 500 литров, для нагрева ГВС и поддержки отопительного контура – на 800 и 1000 литров. Для фотоэлектрических систем (системы в которых солнечные батареи работают для получения электричества) Oventrop предлагает бак-аккумулятор Regucor WHP, который автоматически берет неиспользованную энергию фотоэлектрических систем для нагрева воды.

Насосные группы Oventrop Regusol предназначены для нагрева контура водоснабжения и поддержки системы отопления, работающих в составе гелиосистемы. Поставляется в комплекте с группой безопасности котла и возможностью для подключения расширительного бака. Автоматика в виде контроллера Regtronic приобретается отдельно.

Расчет гелиосистемы

Регулировать работу Солнца невозможно, поэтому в гелиосистемах существует риск перегрева воды и возрастания давления в первичном солнечном контуре до избыточного значения. Чтобы справиться с этой проблемой, расчет гелиосистем производится только в специализированных программах, которые могут учесть все необходимые нюансы. Нельзя забывать, что выбор гелиосистемы осуществляется не по максимальной требуемой мощности, а исходя из данных среднегодового потребления тепла и погодных условий в месте установки гелиосистемы. Чтобы точно вычислить мощность солнечного коллектора, нужны данные о площади поглощения, значение инсоляции в месте использования гелиосистемы и КПД коллектора.

Необходимо определиться, какая гелиосистема будет устанавливаться: сезонная или круглогодичная. Гелиосистемы сезонного типа функционируют при плюсовой температуре, с середины весны до середины осени. Такая установка состоит из коллекторов и бака-накопителя. Переносчиком тепла является вода из контура ГВС, поэтому использование при минусовых температурах не допускается – вода в гелиосистеме замерзает.

Круглогодичные гелиосистемы могут использоваться вне зависимости от времени года и температурного режима. Для них достаточно ярких солнечных лучей. Круглогодичные системы имеют в своей основе коллектор и бак-накопитель с теплообменником. Кроме того, таким системам требуется доп. оборудование: предохранители, насосы, управляющие устройства и др. В гелиосистеме для круглогодичной работы используется незамерзающий теплоноситель, так что минусовая температура такой гелиосистеме не страшна.

Использование гелиоустановок

Многие могут засомневаться, что гелиоустановка в российском климате – это выгодно, ведь ясных дней в средних широтах в разы меньше, чем на юге. Но российская погодные условия совершенно не препятствуют установке удобных и экологичных гелиосистем! При использовании коллекторного поля площадью 2 кв. м вода в баке емкостью 100 л ежедневно прогревается от 40 до 60 градусов. А летом гелиосистема еще эффективнее!

Гелиосистемы могут применяться для:

  • подогрева воды;
  • функционирования системы отопления;
  • подогрева бассейнов;
  • энергообеспечения теплиц.

Гелиосистемы с легкостью интегрируются с сетями тепло и водоснабжения. Монтаж вакуумных солнечных коллекторов помогает существенно сократить затраты на энергоносители в холодное время года и обеспечить бесплатное горячее водоснабжение летом.

Гелиоустановка Oventrop для подогрева контура ГВС и отопления состоит из: коллекторного поля (вакуумного трубчатого или пластинчатого), станции для гелиоустановок „Regusol“ с контроллером для подключения солнечного коллектора к аккумулятору тепла, аккумулятора или водонагревателя.

Принцип действия гелиоустановки для нагрева контура ГВС и отопительной системы основан на накоплении тепловой энергии в моновалентный нагреватель. Контур ГВС нагревается при помощи станции “Regumaq X”. Работа с системой отопления происходит чаще всего через обратную линию отопительного контура. Если температура в водонагревателе выше, чем в обратной линии контура, то в обратную линию пускается вода через водонагреватель. В противном случае нагрев идет от обычной системы отопления.

Полезная информация

Выполненные объекты

Бронницы

Частный дом

Адрес:  Московская область

Используемая продукция Oventrop:

  • Гелиосистема на базе солнечных вакуумных коллекторов OKP 20
  • Насосные группы для обвязки котельной Regumat
  • Шаровые краны Optibal

Солнечные водонагреватели | Министерство энергетики

Солнечные водонагреватели — иногда их называют солнечными системами горячего водоснабжения — могут быть экономичным способом получения горячей воды для вашего дома. Их можно использовать в любом климате, а топливо, которое они используют — солнечный свет — бесплатное.

Как они работают

Солнечные водонагревательные системы включают резервуары для хранения и солнечные коллекторы. Существует два типа солнечных водонагревательных систем: активные, у которых есть циркуляционные насосы и средства управления, и пассивные, у которых нет.

Активные солнечные водонагревательные системы

Существуют два типа активных солнечных водонагревательных систем:

  • Системы прямой циркуляции
    Насосы обеспечивают циркуляцию бытовой воды через коллекторы в дом. Они хорошо работают в климате, где редко замерзает.
  • Системы непрямой циркуляции
    Насосы обеспечивают циркуляцию незамерзающего теплоносителя через коллекторы и теплообменник. Это нагревает воду, которая затем течет в дом.Они популярны в климате, склонном к отрицательным температурам.

Пассивные солнечные системы водяного отопления

Пассивные солнечные водонагревательные системы обычно дешевле активных систем, но обычно не так эффективны. Однако пассивные системы могут быть более надежными и могут прослужить дольше. Есть два основных типа пассивных систем:

  • Интегральные пассивные системы коллектора-накопителя
    Они состоят из накопительного бака, покрытого прозрачным материалом, позволяющим солнцу нагревать воду.Затем вода из бака попадает в водопровод. Они лучше всего работают в областях, где температура редко опускается ниже нуля. Они также хорошо работают в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде.
  • Системы Thermosyphon
    Вода нагревается в коллекторе на крыше, а затем течет через водопроводную систему при открытии крана горячей воды. Большинство этих систем имеют емкость 40 галлонов.

Резервуары для хранения и солнечные коллекторы

Для большинства солнечных водонагревателей требуется хорошо изолированный накопительный бак.Резервуары для хранения солнечной энергии имеют дополнительный выход и вход, подключенные к коллектору и от него. В системах с двумя баками солнечный водонагреватель предварительно нагревает воду до того, как она поступает в обычный водонагреватель. В системах с одним резервуаром резервный нагреватель совмещен с накопителем солнечной энергии в одном резервуаре.

В жилых помещениях используются три типа солнечных коллекторов:

  • Плоский коллектор
    Плоские остекленные коллекторы представляют собой изолированные, защищенные от атмосферных воздействий ящики, которые содержат темную абсорбирующую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми (полимерными) крышками.Плоские неглазурованные коллекторы, обычно используемые для солнечного обогрева бассейнов, имеют темную пластину-поглотитель, изготовленную из металла или полимера, без крышки или корпуса.
  • Интегральные коллекторно-накопительные системы
    Также известные как системы ICS или партии , они имеют один или несколько черных резервуаров или трубок в изолированном застекленном ящике. Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду. Затем вода поступает в обычный резервный водонагреватель, обеспечивая надежный источник горячей воды.Их следует устанавливать только в условиях умеренно-морозного климата, поскольку наружные трубы могут замерзнуть в суровую и холодную погоду.
  • Солнечные коллекторы с вакуумными трубками
    Они представляют собой параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует радиационным потерям тепла. Эти коллекторы чаще используются для коммерческих приложений в США.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда нуждаются в резервной системе в пасмурные дни и в периоды повышенного спроса.Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резервное копирование и могут уже быть частью солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку система накопления со встроенным коллектором уже накапливает горячую воду в дополнение к сбору солнечного тепла, она может быть укомплектована водонагревателем без резервуара или водонагревателем по запросу в качестве резервного.

Выбор солнечного водонагревателя

Перед покупкой и установкой солнечной системы водяного отопления необходимо сделать следующее:

Также ознакомьтесь с различными компонентами, необходимыми для солнечных водонагревательных систем, включая следующие:

Установка и обслуживание системы

Правильная установка солнечных водонагревателей зависит от многих факторов.Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, местные строительные нормы и правила и вопросы безопасности; поэтому лучше всего обратиться к квалифицированному подрядчику по установке солнечных тепловых систем.

После установки правильное обслуживание вашей системы обеспечит ее бесперебойную работу. Пассивные системы не требуют особого обслуживания. Для активных систем обсудите требования к обслуживанию со своим поставщиком системы и обратитесь к руководству пользователя системы. Сантехника и другие обычные компоненты водяного отопления требуют того же обслуживания, что и обычные системы.Стекло может потребоваться в сухом климате, где дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

Регулярное обслуживание простых систем может проводиться не чаще, чем каждые 3–5 лет, предпочтительно подрядчиком по солнечной энергии. Системы с электрическими компонентами обычно требуют замены детали или двух через 10 лет. Узнайте больше об обслуживании и ремонте солнечных водонагревательных систем.

При проверке потенциальных подрядчиков на установку и / или техническое обслуживание задайте следующие вопросы:

  • Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания солнечных водонагревательных систем?
    Выберите компанию, у которой есть опыт установки нужного вам типа системы и обслуживания выбранных вами приложений.
  • Сколько лет ваша компания имеет опыт установки и обслуживания солнечного отопления?
    Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.
  • Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?
    В некоторых штатах требуется наличие действующей лицензии сантехника и / или подрядчика по солнечной энергии. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование с советом по лицензированию подрядчиков вашего штата.Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков, получивших государственную лицензию.
Повышение энергоэффективности

После того, как ваш водонагреватель будет правильно установлен и обслуживается, попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения, которые помогут снизить ваши счета за нагрев воды, особенно если вам требуется резервная система. Некоторые энергосберегающие устройства и системы дешевле устанавливать вместе с водонагревателем.

Другие варианты водонагревателя

Солнечное отопление и охлаждение | SEIA

Обзор

Солнечные технологии нагрева и охлаждения собирают тепловую энергию солнца и используют это тепло для горячего водоснабжения, обогрева помещений, охлаждения и обогрева бассейнов в жилых, коммерческих и промышленных помещениях.Эти технологии устраняют необходимость использования электричества или природного газа.

Сегодня американцы по всей стране производят и устанавливают солнечные системы отопления и охлаждения, которые значительно снижают нашу зависимость от импортного топлива. Нам нужна разумная политика для расширения этого быстрорастущего сектора, создающего рабочие места.

Солнечный водонагреватель

Солнечные водонагревательные системы 1 могут быть установлены в каждом доме в США и состоят из трех основных элементов: солнечного коллектора, изолированных трубопроводов и резервуара для хранения горячей воды.

Также могут быть включены электронные элементы управления, а также система защиты от замерзания для более холодного климата. Солнечный коллектор собирает тепло солнечного излучения и передает его питьевой воде. Эта нагретая вода вытекает из коллектора в резервуар для горячей воды и используется по мере необходимости. Дополнительный нагреватель может оставаться подключенным к резервуару для горячей воды для резервного копирования, если это необходимо.

В более холодном климате с возможностью отрицательных температур используется непрямая система. Раствор антифриза, например нетоксичный пропиленгликоль, нагревается в солнечном коллекторе и циркулирует в резервуаре для горячей воды через теплообменник.Питьевая вода в резервуаре для хранения нагревается горячим теплообменником, заполненным антифризом, и затем нагретая вода может использоваться по мере необходимости, в то время как охлажденный гликоль возвращается по трубопроводу в солнечный коллектор для повторного нагрева.

Независимо от того, какой тип солнечной энергетической системы используется, можно ожидать, что правильно спроектированная и установленная солнечная система водяного отопления обеспечит значительный процент (от 40 до 80 процентов) потребности здания в горячей воде.

Солнечное отопление бассейнов

Солнечная энергия также используется для обогрева коммерческих и жилых бассейнов.Существующая система фильтрации бассейна часто может использоваться для передачи тепла от солнечных коллекторов воде бассейна. В системах солнечного обогрева бассейна используются разные коллекторы, в зависимости от климата и от того, расположен ли бассейн на открытом воздухе или в помещении.

Солнечное отопление помещений

Солнечные системы отопления помещений аналогичны солнечным водонагревательным системам, но обычно включают в себя больше солнечных коллекторов, более крупные накопительные устройства и более сложную конструкцию.Эти системы отопления могут использовать нетоксичную жидкость, воду или воздух в качестве теплоносителя от солнечного коллектора. Затем нагретая жидкость или воздух циркулируют по всему зданию или дому для обогрева помещения. 2 В другой технологии солнечного отопления помещений используются светопрозрачные солнечные коллекторы, расположенные вдоль внешней южной стены здания. Перфорация в этих коллекторах позволяет воздуху проходить и нагреваться. Затем нагретый солнечными батареями воздух направляется в вентиляционную систему здания.

Солнечное охлаждение

Существует два типа солнечных систем охлаждения: адсорбционные системы и абсорбционные холодильные системы. В адсорбционной системе воздух проходит над обычным адсорбентом или «сушильным материалом», таким как силикагель, чтобы вытягивать влагу из воздуха и делать воздух более комфортным. Осушитель регенерируется с помощью солнечного тепла для его осушения.

Абсорбционные холодильные системы, наиболее распространенные солнечные системы охлаждения, используют солнечные водонагревательные коллекторы и термохимический процесс сорбции для кондиционирования воздуха без использования электричества.Процесс почти идентичен процессу холодильника, только компрессор не используется. Вместо этого цикл абсорбции управляется нагретой жидкостью из солнечного коллектора.

Солнечные водонагревательные коллекторы

Солнечные водонагревательные коллекторы производят тепло и отличаются от фотоэлектрических (ФЭ) модулей, которые производят электричество. 4 Существует несколько типов коллекторов: плоская пластина, откачиваемая трубка, интегральный коллектор-накопитель (ICS), термосифон и концентрирующий.Коллекторы с плоскими пластинами являются наиболее распространенным типом коллекторов в США; медные трубы прикреплены к пластине-поглотителю, находящейся в изолированной коробке, покрытой защитной пластиной из закаленного стекла или полимера.

Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, из которых «откачан» воздух, создавая высокоэффективный теплоизолятор для жидкости, которая течет по длине трубки. 5 Системы с откачанными трубами обычно используются, когда требуются более высокие температуры или большие объемы воды, а также в системах технологического отопления и солнечных систем кондиционирования воздуха.



1 Солнечные водонагревательные системы могут быть активными (с использованием электрических насосов для циркуляции воды) или пассивными (в зависимости от термодинамики). Наиболее распространенный тип системы для использования в коммерческих и жилых зданиях — это активная система. 2 Системы на жидкой основе нагревают воду или раствор антифриза и направляют эту нагретую жидкость через теплообменник, соединенный с накопительным баком. Затем тепло от накопительного бака передается в дом или здание.Воздушные системы нагревают воздух в солнечном воздушном коллекторе и используют электрические вентиляторы для распределения нагретого воздуха. В некоторых системах солнечного отопления также используется накопление энергии для обеспечения тепла ночью или когда солнце не светит, и их также можно использовать в сочетании с системами солнечного нагрева воды. 4 Относительно показателей энергии: Энергия от солнечных водонагревателей обычно измеряется в британских тепловых единицах (BTU), которые могут быть преобразованы в кВт-ч с помощью принятого в отрасли коэффициента преобразования. 5 Две трубки соединяются вместе, образуя одну большую трубку, а пространство между этими двумя трубками «откачано» от воздуха. По мере того, как жидкость внутри трубы большего размера нагревается, она поднимается вверх, где теплообменник передает тепло воде, которая затем перекачивается обратно в резервуар для хранения и распределяется по мере необходимости.

Как это работает — Солнечные водонагреватели | Продукция

Солнечные водонагреватели бывают самых разнообразных 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 коллекторов
Коллекторы периодического действия , также называемые системами интегрированного коллектора-хранения (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 — впускным и выпускным 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 из имеющихся коллекторов. 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.

В системах с замкнутым или непрямым контуром используется незамерзающая 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 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.
Активные системы или с принудительной циркуляцией , в которых используются электрические насосы, клапаны и контроллеры для перемещения воды из коллекторов в резервуар для хранения. Они распространены в США
Пассивные системы не требуют насосов. Естественная конвекция перемещает воду из коллекторов в резервуар для хранения по мере того, как она нагревается.

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения Статья Учебники по альтернативной энергии 18.06.2010 08.03.2021 Учебные пособия по альтернативным источникам энергии

Солнечные вакуумные трубчатые коллекторы для горячей воды

Вакуумный трубчатый коллектор (ETC) состоит из ряда герметичных стеклянных трубок, которые имеют внутри теплопроводный медный стержень или трубу, что обеспечивает гораздо более высокий тепловой КПД и рабочую температуру по сравнению с плоские солнечные коллекторы 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 герметичную застекленную и изолированную металлическую (или деревянную) коробку. Трубы, называемые стояком, 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 плоских пластинчатых коллекторов 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 устраняются проблемы веса и конструкции крыши, вызываемые стандартными системами плоских пластин, поскольку солнечные трубки не заполнены большим количеством тяжелой воды.

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор состоит из ряда рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, подключенных к коллекторной трубе и используемых вместо почерневшей теплопоглощающей пластины, которую мы видели в предыдущий плоский коллектор.

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

Так как же работают 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 внешней стеклянной трубки и более тонкой внутренней стеклянной трубки (называемой «двойная стеклянная трубка») или «трубки термоса», которая покрыта специальным покрытием, поглощающим солнечную энергию, но задерживающим тепло. потеря. 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 снижая 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 с вакуумной трубкой

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 o ° 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 труб 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 пластинчатыми 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 выше, 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 трубчатые 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, прикреплена 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 трубки 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 в горячий поглотитель. пластина 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 простую установку и возможность простого расширения за счет добавления любого количества трубок.

Прямоточный вакуумный трубчатый коллектор

Прямой вакуумный трубчатый коллектор, также известный как U-образные трубчатые коллекторы, отличается от предыдущих тем, что у них есть 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 тепловые трубки. Если трубка треснула или сломалась, ее нелегко заменить. Система потребует слива, так как между трубкой и коллектором имеется «мокрое» соединение.

Многие профессионалы 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.

Вакуумируемые трубки прямого потока 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, таким образом, небольшую концентрацию солнечного света.

Другие соображения при использовании вакуумных трубчатых коллекторов

Вследствие герметичного вакуума в их 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 избежать этого 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 температуру. уровни давления 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 могут 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 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 разбивая их.

Даже если очень снежно или очень холодно, сквозь них проходит достаточно солнечного света, чтобы поддерживать температуру трубок выше точки замерзания и при этом иметь возможность предварительно нагревать воду, которую затем можно нагреть с помощью стандартного электрического погружного нагревателя или газовой горелки, что снижает затраты. подогрева 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 требуется насос для циркуляции теплоносителя от коллектора к накопителю с целью остановки. 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 генерации, так и для хранения солнечной энергии. горячая вода.

Самые продаваемые сопутствующие товары для вакуумных труб

Урок 2: Основы солнечного горячего водоснабжения

Обзор

В этом уроке вы узнаете об использовании солнца для получения тепла.В этой части курса мы уделим особое внимание нагреву горячей воды для дома.

В солнечной водонагревательной системе сбор тепла является основной целью наряду с отводом тепла от собирающей поверхности, передачей его в накопитель и, в конечном итоге, использованием его для нагрева горячей воды для бытового потребления.

Мелкая вода в озере обычно теплее, чем глубокая. Это потому, что солнечный свет может нагреть дно озера на мелководье, которое, в свою очередь, нагревает воду.Это природный способ солнечного нагрева воды. Солнце можно использовать практически так же, как для нагрева воды в зданиях и бассейнах.

Большинство солнечных водонагревательных систем для зданий состоит из двух основных частей: солнечного коллектора и накопительного бака . Самый распространенный коллектор называется коллектором с плоской пластиной . Установленный на крыше, он представляет собой тонкую плоскую прямоугольную коробку с прозрачной крышкой, обращенной к солнцу. Маленькие трубки проходят через коробку и несут жидкость — воду или другую жидкость, такую ​​как раствор антифриза, — для нагрева.Трубки прикреплены к пластине-поглотителю , окрашенной в черный цвет для поглощения тепла. По мере того, как в коллекторе накапливается тепло, он нагревает жидкость, проходящую по трубкам. Ниже описаны различные типы солнечных коллекторов.

В накопительном баке находится горячая жидкость. Это может быть просто модифицированный водонагреватель, но обычно он больше по размеру и очень хорошо изолирован. Системы, в которых используются жидкости, отличные от воды (обычно смесь пропиленгликоля), нагревают воду, пропуская ее через теплообменник, который передает тепло от смеси гликоля к нагреваемой воде.

Солнечные водонагревательные системы могут быть активными или пассивными . Наиболее распространены активные системы, в которых для перемещения жидкости между коллектором и резервуаром для хранения используются насосы. С другой стороны, пассивные системы полагаются на силу тяжести и склонность воды к естественной циркуляции при нагревании.

Этот дом в Неваде имеет встроенную коллекторную систему хранения (ICS) для обеспечения горячей водой.
Солнечные коллекторы — ключевой компонент активных систем солнечного отопления.Солнечные коллекторы собирают солнечную энергию, преобразуют ее излучение в тепло, а затем передают это тепло воде, солнечной жидкости или воздуху. Солнечная тепловая энергия может использоваться в солнечных водонагревательных системах, солнечных нагревателях бассейнов и солнечных системах отопления помещений. Есть несколько видов солнечных коллекторов:
  • Коллекторы плоские
  • Коллекторы вакуумные
  • Интегральные коллекторно-накопительные системы

В жилых и коммерческих зданиях, где требуется температура ниже 200F, обычно используются плоские коллекторы, тогда как в тех, где требуется температура выше 200F, используются вакуумные трубчатые коллекторы.

В начало

Типы солнечных водонагревательных систем

Активные солнечные водонагревательные системы

Активные солнечные водонагреватели используют электрические насосы, клапаны и контроллеры для циркуляции воды или других теплоносителей (обычно смеси пропиленгликоля) через коллекторы. Существуют три типа активных солнечных водонагревательных систем:

1. В системах с прямой циркуляцией (или открытых системах ) используются насосы для циркуляции воды через коллекторы.Эти системы подходят для мест, которые не замерзают в течение длительного времени и не имеют жесткой или кислой воды. Эти системы не одобрены Solar Rating & Certification Corporation (SRCC), если в них используется рециркуляционная защита от замерзания (циркуляция теплой воды в резервуаре в условиях замерзания), потому что для эффективной защиты требуется электроэнергия.

2. Системы с косвенной циркуляцией (или закрытые системы ) перекачивают теплоносители, такие как смесь гликоля и водяного антифриза, через коллекторы.Теплообменники передают тепло от жидкости питьевой воде, хранящейся в резервуарах. Некоторые непрямые системы имеют защиту от перегрева, которая защищает коллектор и гликолевую жидкость от перегрева при низкой нагрузке и высокой интенсивности поступающего солнечного излучения.

3. Дренажные системы , тип косвенной системы, используют насосы для циркуляции воды через коллекторы. При остановке насосов вода из коллекторного контура стекает в резервуар-накопитель.Это делает дренажные системы хорошим выбором в более холодном климате. Дренажные системы должны быть тщательно установлены, чтобы гарантировать, что трубопровод всегда наклонен вниз, чтобы вода полностью стекала из трубопровода. В некоторых обстоятельствах этого может быть сложно.

Солнечные водонагревательные системы с отводом воды — хороший выбор для холодного климата, такого как Пенсильвания. Иллюстрация: Солнечный центр Северной Каролины.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные солнечные водонагревательные системы обычно дешевле активных систем, но обычно не так эффективны.Пассивные солнечные водонагреватели полагаются на силу тяжести и склонность воды к естественной циркуляции при нагревании. Поскольку они не содержат электрических компонентов, пассивные системы, как правило, более надежны, проще в обслуживании и, возможно, имеют более длительный срок службы, чем активные системы.

1. Системы хранения со встроенным коллектором состоят из одного или нескольких резервуаров для хранения, помещенных в изолированную коробку с застекленной стороной, обращенной к солнцу. Зимой их необходимо осушить или защитить от замерзания.Эти солнечные коллекторы лучше всего подходят для областей, где температура редко опускается ниже нуля. Они также хороши в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде; но они плохо работают в семьях с преимущественно утренними розыгрышами, потому что они теряют большую часть собранной энергии за ночь.

2. Системы Thermosyphon — это экономичный и надежный выбор, особенно в новых домах. Эти системы основаны на естественной конвекции теплой воды, поднимающейся вверх, для циркуляции воды через коллекторы и в резервуар (расположенный над коллектором).Когда вода в солнечном коллекторе нагревается, она становится светлее и естественным образом поднимается в резервуар наверху. Тем временем более холодная вода стекает по трубам к нижней части коллектора, улучшая циркуляцию. Некоторые производители размещают накопительный бак на чердаке дома, скрывая его от глаз. Непрямые термосифоны (которые используют гликолевую жидкость в коллекторном контуре) могут быть установлены в климатических условиях, склонных к замерзанию, если трубопровод в некондиционном пространстве должным образом защищен.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда нуждаются в резервной системе в пасмурные дни и в периоды повышенного спроса.Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резервное копирование и могут уже быть частью солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку накопительная система со встроенным коллектором уже накапливает горячую воду в дополнение к солнечному теплу, она может быть укомплектована водонагревателем (без резервуара или проточным) для резервного копирования

.

В начало

Компоненты солнечной водонагревательной системы

Компоненты: Коллекторы

1.Коллекторы плоские

Плоские коллекторы — наиболее распространенные солнечные коллекторы для солнечных водонагревательных систем в домах и солнечного отопления помещений. Типичный коллектор с плоской пластиной представляет собой изолированный металлический ящик со стеклянной или пластиковой крышкой (так называемое остекление) и поглотительной пластиной темного цвета. Эти коллекторы нагревают жидкость или воздух до температуры менее 180 ° F. (см. рис. 1) Жидкие плоские коллекторы нагревают жидкость, когда она течет по трубкам внутри или рядом с пластиной абсорбера.В простейших жидкостных системах используется бытовая питьевая вода, которая нагревается, проходя непосредственно через коллектор, а затем течет в дом. Солнечное отопление бассейна также использует технологию жидкостных плоских коллекторов.

Рис.1

Неглазурованные солнечные коллекторы обычно используются для обогрева плавательных бассейнов.
Воздушные плоские коллекторы используются в основном для солнечного отопления помещений.Пластины абсорбера в коллекторах воздуха могут быть металлическими листами, слоями экрана или неметаллическими материалами. Воздух проходит мимо абсорбера за счет естественной конвекции или вентилятора. Поскольку воздух проводит тепло гораздо хуже, чем жидкость, от абсорбера коллектора воздуха передается меньше тепла, чем от абсорбера коллектора жидкости. Для отопления помещений используются воздушные плоские коллекторы.

2.Коллекторы вакуумные

Рис. 2 | Коллекторы с вакуумными трубками эффективны при высоких температурах.

Коллекторы с вакуумированными трубками могут достигать чрезвычайно высоких температур (от 170F до 350F), что делает их более подходящими для коммерческого и промышленного применения. Однако коллекторы с вакуумированными трубками дороже, чем коллекторы с плоскими пластинами, при этом стоимость единицы площади примерно в два раза выше, чем у коллекторов с плоскими пластинами.(см. рисунок 2)

Коллекторы обычно состоят из параллельных рядов прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Ребро покрыто покрытием, которое хорошо поглощает солнечную энергию, но препятствует радиационным потерям тепла. Воздух удаляется или откачивается из пространства между стеклянными трубками и металлическими трубками для создания вакуума, который устраняет кондуктивные и конвективные потери тепла.

Новая конструкция с вакуумными трубками доступна от китайских производителей, Beijing Sunda Solar Energy Technology Co.Ltd. Конструкция «Дьюара» представляет собой вакуум, содержащийся между двумя концентрическими стеклянными трубками, с избирательным покрытием абсорбера на внутренней трубке. Обычно воде позволяют термосифонировать вниз и обратно во внутреннюю полость, чтобы передать тепло резервуару для хранения. Нет никаких межмолекулярных уплотнений. Этот тип вакуумной трубки может стать конкурентоспособным по стоимости по сравнению с плоскими пластинами.

3. Интегральные коллекторно-накопительные системы

Интегральные коллекторно-накопительные системы (ICS), также известные как системы периодического действия, состоят из одного или нескольких пустых резервуаров или трубок в изолированном застекленном ящике.Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду, а затем попадает в обычный резервный водонагреватель.

Системы

ICS — это простые и надежные солнечные водонагреватели. Однако их следует устанавливать только в климате с умеренным морозом, потому что сам коллектор или наружные трубы могут замерзнуть в очень холодную погоду. Некоторые недавние исследования показывают, что проблему замерзания труб в некоторых случаях можно решить, используя устойчивые к замерзанию трубопроводы в сочетании с методом защиты от замерзания.

Компоненты: Теплообменник
В солнечных водонагревательных системах используются теплообменники для передачи солнечной энергии, поглощенной в солнечных коллекторах, жидкости или воздуху, используемым для нагрева воды или помещения.

Теплообменники могут быть изготовлены из стали, меди, бронзы, нержавеющей стали, алюминия или чугуна. В системах солнечного отопления обычно используется медь, поскольку она является хорошим проводником тепла и обладает большей устойчивостью к коррозии.

Солнечные водонагревательные системы используют два типа теплообменников:

1.Теплообменники жидкость-жидкость

Теплообменники жидкость-жидкость используют теплоноситель, который циркулирует через солнечный коллектор, поглощает тепло, а затем протекает через теплообменник для передачи тепла воде в резервуар для хранения. Жидкие теплоносители, такие как антифриз, защищают солнечный коллектор от замерзания в холодную погоду. Жидкостные теплообменники имеют один или два барьера (одинарные или двойные стенки) между теплоносителем и водопроводом.

Одностенный теплообменник представляет собой трубу или трубку, окруженную жидкостью. Либо жидкость, проходящая через трубку, либо жидкость, окружающая трубки, может быть теплоносителем, а другая жидкость — питьевой водой. Двухстенные теплообменники имеют две стенки между двумя жидкостями. Две стенки часто используются, когда теплоноситель токсичен, например, этиленгликоль. Двойные стенки часто требуются в качестве меры безопасности в случае утечек, чтобы гарантировать, что антифриз не смешается с питьевой водой.Примером двухстенного теплообменника жидкость-жидкость является «кольцевой теплообменник», в котором трубка обернута вокруг бака с горячей водой и прикреплена к внешней стороне. Трубка должна быть должным образом изолирована, чтобы уменьшить тепловые потери. Некоторые местные нормы и правила требуют наличия двустенных теплообменников в солнечных водонагревательных системах.

Хотя двустенные теплообменники повышают безопасность, они менее эффективны, поскольку тепло должно передаваться через две поверхности, а не через одну. Для передачи такого же количества тепла теплообменник с двойными стенками должен быть больше, чем теплообменник с одинарными стенками.

2. Воздухо-жидкостные теплообменники

Солнечные системы отопления с воздухонагревательными коллекторами обычно не нуждаются в теплообменнике между солнечным коллектором и системой распределения воздуха. Некоторые солнечные системы воздушного отопления предназначены для нагрева воды, если удовлетворяются требования к обогреву помещения. В этих системах используются теплообменники типа «воздух-жидкость», которые аналогичны теплообменникам «жидкость-воздух».

Конструкции теплообменников
Существует множество конструкций теплообменников.Вот несколько распространенных:

1. Змеевик в баке

Теплообменник представляет собой змеевик в накопительном баке. Это может быть одинарная трубка (одностенный теплообменник) или толщина двух трубок (двустенный теплообменник). Менее эффективной альтернативой является размещение змеевика снаружи резервуара коллектора с изоляционным покрытием.

2. Кожухотрубный теплообменник

Теплообменник отделен от накопительного бака (вне его).Он имеет две отдельные петли для жидкости внутри корпуса или корпуса. Жидкости текут в противоположных направлениях друг к другу через теплообменник, обеспечивая максимальную теплопередачу. В одном контуре нагреваемая жидкость (например, питьевая вода) циркулирует по внутренним трубкам. Во втором контуре теплоноситель протекает между кожухом и трубками с водой. Трубки и оболочка должны быть из одного материала. Когда коллектор или жидкий теплоноситель токсичны, используются трубы с двойными стенками, а нетоксичная промежуточная переносящая жидкость помещается между внешней и внутренней стенками труб.

3. Трубчатый теплообменник

В этой очень эффективной конструкции трубы для воды и теплоносителя находятся в прямом тепловом контакте друг с другом. Вода и теплоноситель текут в противоположных направлениях. Этот тип теплообменника имеет две петли, аналогичные описанным в кожухотрубном теплообменнике.

В начало

Калибровка

Чтобы теплообменник был эффективным, он должен иметь правильный размер.При выборе правильного размера необходимо учитывать множество факторов, в том числе следующие:

  • Тип теплообменника
  • Характеристики жидкого теплоносителя (удельная теплоемкость, вязкость и плотность)
  • Расход
  • Температура на входе и выходе для каждой жидкости.

Обычно производители предоставляют показатели теплопередачи для своих теплообменников (в британских тепловых единицах в час) для различных температур жидкости и расхода. Кроме того, размер поверхности теплообменника влияет на его скорость и эффективность: большая площадь поверхности передает тепло быстрее и эффективнее.

Установка

Для достижения наилучших характеристик всегда соблюдайте рекомендации производителя по установке теплообменника. Обязательно выберите жидкий теплоноситель, совместимый с типом теплообменника, который вы будете использовать. Если вы хотите построить свой собственный теплообменник, имейте в виду, что использование различных металлов в конструкции теплообменника может вызвать коррозию. Кроме того, поскольку разнородные металлы имеют разные характеристики теплового расширения и сжатия, могут возникнуть утечки или трещины.Любое из этих условий может сократить срок службы теплообменника.

Компоненты: теплоносители

Жидкие теплоносители переносят тепло через солнечные коллекторы и теплообменник в резервуары для хранения тепла в солнечных водонагревательных системах. При выборе теплоносителя следует учитывать следующие критерии:

  • Коэффициент расширения: относительное изменение длины (или, иногда, объема, если указано) материала за единицу изменения температуры
  • Сопротивление вязкости жидкости сдвиговым силам (и, следовательно, течению)
  • Теплоемкость Способность вещества накапливать тепло
  • Точка замерзания температура, ниже которой жидкость превращается в твердое вещество
  • Точка кипения температура, при которой жидкость закипает
  • Точка воспламенения. Самая низкая температура, при которой пар над жидкостью может воспламениться на воздухе.

Например, в холодном климате для солнечных водонагревательных систем требуются жидкости с низкой температурой замерзания. Жидкости, подвергающиеся воздействию высоких температур, например, в пустынном климате, должны иметь высокую температуру кипения. Вязкость и теплоемкость определяют количество необходимой энергии перекачивания. Жидкость с низкой вязкостью и высокой удельной теплоемкостью перекачивать легче, потому что она менее устойчива к течению и передает больше тепла. Другими свойствами, которые помогают определить эффективность жидкости, являются ее коррозионная активность и стабильность

.

Типы жидкостей-теплоносителей
Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых жидкостей-теплоносителей и их свойства:

Воздух
Воздух не замерзает и не закипает, не вызывает коррозии.Однако он имеет очень низкую теплоемкость и имеет тенденцию вытекать из коллекторов, воздуховодов и заслонок.

Вода
Вода нетоксична и недорогая. Благодаря высокой удельной теплоемкости и очень низкой вязкости его легко перекачивать. К сожалению, вода имеет относительно низкую температуру кипения и высокую температуру замерзания. Он также может вызывать коррозию, если pH (уровень кислотности / щелочности) не поддерживается на нейтральном уровне. Вода с высоким содержанием минералов (например, «жесткая» вода) может вызвать образование минеральных отложений в коллекторах и трубопроводах системы.

Смеси гликоль / вода
Наиболее распространенной жидкостью, используемой в закрытых солнечных водонагревательных системах, является пропиленгликоль. Смеси гликоль / вода имеют соотношение гликоль-вода 50/50 или 60/40. Этилен и пропиленгликоль — «антифризы». Этиленгликоль чрезвычайно токсичен и должен использоваться только в двустенных замкнутых системах. Вы можете использовать смеси пропиленгликоля и воды пищевого качества в одностенных теплообменниках, если смесь сертифицирована как нетоксичная.Убедитесь, что в него не добавлены токсичные красители или ингибиторы. Большинство гликолей портятся при очень высоких температурах. Значение pH, точку замерзания и концентрацию ингибиторов следует проверять ежегодно, чтобы определить, нуждается ли смесь в каких-либо корректировках или заменах для поддержания ее стабильности и эффективности.

Хладагенты / жидкости с фазовым переходом
Они обычно используются в качестве теплоносителя в холодильниках, кондиционерах и тепловых насосах. Обычно они имеют низкую температуру кипения и высокую теплоемкость.Это позволяет небольшому количеству хладагента очень эффективно передавать большое количество тепла. Хладагенты быстро реагируют на солнечное тепло, что делает их более эффективными в пасмурные дни, чем другие перекачивающие жидкости. Поглощение тепла происходит, когда хладагент закипает (переходит из жидкой фазы в газообразную) в солнечном коллекторе. Высвобождение собранного тепла происходит, когда газообразный хладагент снова конденсируется в жидкость в теплообменнике или конденсаторе. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками и тепловыми трубками используют этот вид жидкости.

В течение многих лет хлорфторуглеродные (CFC) хладагенты, такие как фреон, были основными жидкостями, используемыми производителями холодильников, кондиционеров и тепловых насосов, поскольку они негорючие, малотоксичные, стабильные, некоррозионные и не замерзают. Однако из-за негативного воздействия ХФУ на озоновый слой Земли производство ХФУ постепенно прекращается, как и производство гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ). Те немногие компании, которые производили солнечные системы с хладагентом, либо полностью прекратили производство этих систем, либо в настоящее время ищут альтернативные хладагенты.Некоторые компании исследовали метиловый спирт в качестве замены хладагентов.

Если солнечная система заправлена ​​хладагентом и нуждается в обслуживании, следует связаться с местным специалистом по обслуживанию солнечных батарей или холодильного оборудования. С 1 июля 1992 года преднамеренный выброс ХФУ и ГХФУ во время обслуживания и ремонта или утилизации оборудования, содержащего эти соединения, является незаконным и карается высокими штрафами. Несмотря на то, что производство CFC было прекращено в США в 1996 г., лицензированный техник по холодильному оборудованию все еще может обслуживать вашу систему.

В начало

Компоненты: Циркуляционные насосы

Центробежные циркуляционные насосы чаще всего используются в солнечных водонагревательных системах. Центробежные насосы обычно имеют низкое энергопотребление, низкие эксплуатационные расходы и высокую надежность. Корпуса обычно изготавливаются из чугуна, бронзы или нержавеющей стали. Для более дешевых замкнутых систем подходят циркуляционные насосы из чугуна. Для разомкнутых систем циркуляции пополняющей воды необходим циркуляционный насос из бронзы.Насосы из нержавеющей стали используются в плавательных бассейнах и других областях, где присутствуют химические вещества.

Как только определено, что насос должен работать в замкнутом контуре, разомкнутом контуре или в другой конкретной среде, для выбора подходящего насоса используются требования к напору и расходу солнечной системы. Напор — это давление, которое насос должен создать, чтобы создать желаемый поток через систему. Общее давление, которое должен создать насос, определяется высотой подъема воды и сопротивлением трения трубы.

Статический напор — это давление, возникающее в результате вертикальной высоты и соответствующего веса столба жидкости в системе. Чем выше насос должен поднимать жидкость против силы тяжести, тем выше статический напор, который он должен развивать. Динамический напор включает сопротивление трению жидкости, протекающей по трубе и фитингам в системе. Давление, которое насос должен создать для преодоления динамического напора, зависит от размера и длины трубы, количества фитингов и изгибов, а также скорости потока и вязкости жидкости.

Циркуляционные насосы обычно делятся на категории с низким, средним или высоким напором. Приложения с низким напором имеют напор от 3 до 10 футов (0,9–3 м); аппликации со средним напором, от 10 до 20 футов (3-6 м) напора; и аппликации с высоким напором, более 20 футов напора.

Компоненты: датчики и органы управления

Дифференциальный контроллер сообщает насосу, когда включать и выключать. Контроллер через датчики, подключенные к коллектору и накопительному резервуару, определяет, достаточно ли теплее выход коллектора, чем дно резервуара, чтобы включить циркуляционный насос.
Датчики расположены на выходе из коллектора и в нижней части солнечного резервуара. Эти датчики представляют собой термисторы, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры. Дифференциальный контроль сравнивает сопротивления двух датчиков. Он включает насос, когда коллекторы теплее (обычно 20F), чем дно солнечного резервуара для сбора полезного тепла. Контроллер обычно отключает насос, когда разница температур составляет от 3 до 50F.

Компоненты: Накопительный бак

Солнечная система нагрева воды обычно устанавливается между холодной водой, поступающей в дом, и обычным водонагревателем, и используется для предварительного нагрева воды, поступающей в обычный водонагреватель. Накопительный бак необходим для хранения воды, нагретой солнечной системой нагрева воды. Добавление еще одного резервуара для хранения воды, нагретой солнечными батареями, не только более эффективно, чем обычный водонагреватель, но и резервуар для хранения воды на солнечной энергии действует как средство защиты солнечных панелей от перегрева.На этом рисунке слева показан накопительный бак емкостью 80 галлонов, а справа — обычный водонагреватель, работающий на природном газе, с дополнительным изоляционным покрытием.

В летние месяцы, которые могут быть удовлетворены только солнечной горячей водой, вы можете установить «узел байпасного клапана» между солнечным накопительным баком и резервным водонагревателем. Обвод солнечного коллектора состоит из трех клапанов (или двух трехходовых клапанов), которые позволяют напрямую снабжать дом водой, нагретой солнечными батареями.Клапан темперирования должен быть добавлен, когда вода, нагретая солнечными батареями, горячее, чем обычно производится в обычном баке с термостатическим управлением. Клапан темперирования устанавливается на трубопроводе горячей воды, питающей дом. Желаемую максимальную температуру воды, подаваемой в кран, можно отрегулировать. Горячая вода поступает с одной стороны, холодная вода при необходимости поступает снизу, а смешанная вода выходит в дома по водопроводу горячей воды.
Компоненты: обратный клапан

Обратный клапан позволяет жидкости течь только в одном направлении.Он предотвращает потерю тепла в ночное время за счет конвективного потока от теплого накопительного бака к холодным коллекторам. Обратные клапаны бывают «поворотного» или «пружинного» типа. Обратные клапаны поворотного типа должны быть установлены надлежащим образом (т. Е. Не перевернутыми вертикально, чтобы они могли висеть открытыми). Обратный клапан поворотного типа следует использовать с насосом, питаемым непосредственно от фотоэлектрического модуля. В условиях низкой освещенности происходит более низкая скорость потока, которая может быть недостаточно сильной, чтобы преодолеть пружинный обратный клапан. Для систем, использующих циркуляционные насосы переменного тока, следует установить пружинные обратные клапаны.Пружина сопротивляется потоку термосифона в любом направлении.

Компоненты: Расширительный бак

Расширительный бак позволяет жидкости в замкнутой системе расширяться и сжиматься в зависимости от температуры жидкости. Без расширительного бачка водопровод легко лопнул бы при нагревании жидкости. Расширительные баки мембранного типа состоят из внутренней камеры и камеры сжатого воздуха. Нагретая жидкость расширяется в замкнутом контуре относительно баллона и камеры сжатого воздуха.Поскольку жидкость сжимается при охлаждении, воздушная камера поддерживает давление в замкнутом контуре. Размер расширительного бака должен выдерживать расширение в зависимости от объема, коэффициента расширения и диапазона колебаний температуры. Размер и количество коллекторов, а также размер и длина трубопроводов и фитингов определяют объем жидкости. Расширительные баки мембранного типа можно найти в большинстве домов водоснабжения.

Компоненты: Клапан сброса давления

Каждая гидравлическая система отопления должна иметь защиту от высокого давления из-за высоких температур.Клапан сброса давления на 50 фунтов на квадратный дюйм обычно достаточен для защиты водопроводных систем с замкнутым контуром от чрезмерного давления. Клапаны сброса температуры / давления обычно не используются в замкнутом контуре, поскольку часто встречаются высокие температуры. Чаще всего используются предохранительные клапаны только по давлению. Клапаны сброса давления должны иметь вентиляционную трубку, которая направляет вытекающую жидкость в ведро или слив в полу. Как только один из этих клапанов открывается, целесообразно заменить его, так как они часто не устанавливаются полностью, частицы накипи или грязи могут привести к медленной утечке.

Манометр
Компоненты: манометры и датчики температуры

Манометр показывает, находится ли система с замкнутым контуром в допустимом диапазоне давления. Типичное давление в системе составляет от 10 до 15 фунтов на квадратный дюйм. Манометр используется в качестве диагностического прибора для контроля состояния заряда гликоля. Падение давления указывает на утечку в системе, которую необходимо найти и отремонтировать.

Датчик температуры
Два датчика температуры , в замкнутом контуре и один в водяном контуре не являются обязательными, но являются ценными индикаторами функционирования системы. По одному датчику на каждой стороне теплообменника в коллекторном контуре показывает повышение температуры в коллекторах и изменение температуры в теплообменнике. Разница температур от 15 до 20F указывает на эффективную работу системы.Один датчик температуры в водяном контуре между выходом из теплообменника и входом в накопительный бак будет отображать текущую температуру воды, нагретой солнечными батареями, поступающей в накопительный бак. Температурные датчики должны иметь диапазон от 0 до 240 или 300F. В жаркий летний день температура воды в солнечном контуре может составлять около 200F, хотя обычно максимальная достигаемая температура составляет 180F.

Вопросы к Уроку 2

  1. Кратко опишите два основных типа активных солнечных водонагревательных систем.
  2. Что движет циркуляцией жидкости от коллектора (коллекторов) к накопительному резервуару в пассивных солнечных водонагревательных системах?
  3. Какой самый распространенный тип солнечного коллектора?
  4. Когда требуется теплообменник с двойными стенками в солнечной водонагревательной системе?
  5. Почему хладагенты-теплоносители, такие как хлорфторуглерод, постепенно исключаются из систем солнечного отопления?
  6. Какой тип насоса обычно используется в типичной жилищной системе солнечного водонагревания с обратной связью?
  7. В чем разница между статической головкой и динамической головкой?
  8. Где следует размещать датчики контроллеров в солнечной водонагревательной системе?
  9. Зачем устанавливать обратный клапан в солнечной системе водяного отопления? Где следует установить пружинный обратный клапан?
  10. Какова основная функция расширительного бачка в системе с обратной связью?
  11. Где следует установить датчики температуры, чтобы указать, как работает система в разомкнутой и замкнутой системе солнечного водонагревания?

В начало

ответов

4 факта о бытовых солнечных водонагревательных системах

Системы ICS иногда называют системами периодического действия.Черные трубы или резервуары находятся в водонепроницаемом боксе для предварительного нагрева воды солнечной энергией. Нагретая вода выходит из коллектора АСУ ТП и поступает в резервный водонагреватель.

В солнечных коллекторах с вакуумными трубками используются специальные стеклянные трубки, металлические трубки и ребра для поглощения солнечной энергии и уменьшения потерь тепла. Система коллектора с вакуумированными трубками основана на вакууме, создаваемом между стеклянными и металлическими трубками для удержания тепла.


Все три типа солнечных коллекторов полагаются на накопление воды. Системы солнечной энергии бывают активными или пассивными, независимо от типа коллектора.

2 . Активные солнечные системы используют насосы

В активной системе солнечного водонагревателя насосы перемещают воду или жидкий теплообменник из зоны хранения воды через коллектор и обратно в домашнюю водопроводную систему. Ваш резервуар для воды находится внутри вашего дома.

Жидкости для теплообмена лучше всего подходят, если вы живете в районе с морозными зимами. Пропиленгликоль или другая одобренная жидкость поднимается к коллектору тепла на крыше, а затем спускается по трубам в баке с горячей водой для нагрева воды.

Если вы живете в районе, где замерзание не является проблемой, бытовая вода направляется прямо в коллектор и обратно в резервуар для горячей воды или в ваши водопроводные трубы. Некоторые строительные нормы и правила требуют, чтобы вы использовали обычный водонагреватель в качестве резервного устройства и устройства для хранения воды.

Вам нужен источник питания для обеспечения энергией вашего водонагревательного насоса в активной системе. Солнечные панели могут производить достаточно энергии для работы большинства типов бытовых насосных систем.

3.Пассивным солнечным обогревателям не нужны насосы

Самый простой тип солнечной системы водонагревателя — это пассивная система. Для работы системы не требуется энергии, электрических компонентов или дополнительных солнечных батарей.

Пассивная система горячего водоснабжения основана на большом резервуаре, который находится на крыше. Солнце нагревает воду напрямую, а сила тяжести направляет воду в резервуар для горячей воды. Как и в случае с активной солнечной системой отопления, местные правила и нормы могут потребовать от вас наличия обычного водонагревателя для дополнительного горячего водоснабжения.

Активная солнечная система водонагревателя дороже пассивной солнечной системы горячего водоснабжения. Однако активные системы более надежны, чем пассивные. Возможно, вам также придется вложить средства в структурные улучшения вашей крыши, чтобы удерживать тяжелый пассивный резервуар для воды.

4. Солнечные водонагреватели предлагают множество преимуществ

Независимо от типа вашего солнечного водонагревателя, вы можете сэкономить от 50 до 80 процентов расходов на нагрев горячей воды. Ваш поставщик солнечных батарей может помочь вам рассчитать фактические эксплуатационные расходы вашей системы, которые будут варьироваться в зависимости от того, использует ли ваша вспомогательная система газ или электричество для нагрева воды.

Одним из показателей, определяющих эффективность вашей солнечной водонагревательной системы, является ее коэффициент солнечной энергии. Чтобы найти эту цифру, разделите газовую и / или электрическую энергию, используемую системой, на общую энергию, поставляемую солнечными компонентами. Чем выше число, тем эффективнее солнечный водонагреватель.

Установка солнечных водонагревателей стоит от 2000 до 6000 долларов. Хотя изначально солнечный нагреватель дороже обычного водонагревателя, эффективная пассивная или активная солнечная система окупается со временем.Между тем, вы сами производите горячую воду с помощью чистой экологически чистой энергии.

Солнечные системы горячего водоснабжения обеспечивают защиту от роста цен на энергию и нехватки топлива. Пассивные системы производят и поставляют воду в ваш дом даже при отключении электроэнергии из-за шторма. Некоторые системы имеют право на скидки или налоговые льготы.

Запланируйте установку вашей новой солнечной системы водонагревателя в Ларго, Флорида, связавшись с компанией Solar Source сегодня. Мы предлагаем множество индивидуальных солнечных водонагревательных систем для жилых домов по всему региону Тампа-Бэй.Если у вас есть какие-либо вопросы или опасения по поводу солнечных водонагревателей, мы будем более чем рады их решить. Мы также можем предоставить ответы о том, какой солнечный водонагреватель вам подходит.

Солнечный коллектор с тепловыми трубками, Вакуумный / вакуумный солнечный коллектор

Солнечный коллектор с тепловой трубкой, Солнечный коллектор с эвакуированной трубкой

ONOSI Solar, заводская цена в Китае,
солнечный коллектор с вакуумной трубкой, солнечный коллектор с вакуумной трубкой, солнечный коллектор CPC, составной параболический коллектор
ISO9001: 2018 / TUV / SPF / SOLAR KEYMARK / SRCC / CE / ROHS

ONOSI Контроль температуры Солнечный коллектор с тепловыми трубками сочетает в себе запатентованную пятимерную технологию теплопередачи, рабочую жидкость собственной разработки и инновационную технологию для прорыва нового типа солнечного коллектора на тепловых трубках с регулируемой температурой и сверхмедной воды производительность тепловых трубок. Он представляет собой революционное решение для широкомасштабного продвижения солнечных коллекторов с металлическими тепловыми трубками и вакуумными трубками.

Регулятор температуры тепловая трубка Солнечный коллектор

Солнечная тепловая труба ONOSI с регулируемой температурой использует другой режим теплопередачи, чем традиционная тепловая труба медь-вода , Теплопередача одной тепловой трубы не ограничена, что может удовлетворить большие требования к теплопередаче солнечных коллекторов CPC.

Внутреннее давление солнечной тепловой трубки ONOSI с регулируемой температурой составляет положительное давление (то есть выше атмосферного), нет проблем со сроком службы, вызванных пониженным вакуумом, эффективный срок службы продукта превышает 15 лет.

Интеллектуальный контроль температуры

Традиционная гравитационная солнечная тепловая труба не имеет механизма контроля температуры и не может решить проблему перегрева системы на уровне инженерных приложений.
Следовательно, в реальных инженерных приложениях, когда тепло чрезмерно, давление может быть сброшено только через предохранительный клапан или площадь сбора тепла искусственно уменьшена путем перекрытия.

Солнечная тепловая трубка ONOSI для контроля температуры имеет интеллектуальную функцию контроля температуры. Максимальная температура горячей воды в резервуаре для воды солнечной системы может регулироваться на уровне 80 ℃.

Без ограничения угла установки

Солнечный коллектор с тепловыми трубками ONOSI не имеет ограничений по углу установки. Угол наклона тепловой трубы составляет от 0 ° до 180 ° и может проводиться без препятствий.Солнечный коллектор может быть установлен различными способами, такими как вертикальный и горизонтальный, может заменять солнечный коллектор с U-образной трубкой и горизонтальный солнечный коллектор с тепловыми трубками.

Что такое солнечный коллектор с тепловыми трубками?

Солнечный коллектор с тепловыми трубками всегда подключен к имеющемуся водонагревателю. Селективное абсорбирующее покрытие на внутренней крышке вакуумных трубок поглощает солнечную энергию, затем преобразует солнечную энергию в тепловую и передает тепловую энергию на тепловую трубку с помощью алюминиевого ребра.Нагретая жидкость внутри тепловой трубы превращается в пар, который поднимается к верхнему конденсатору, затем жидкий теплоноситель с тепловой энергией проходит через теплообменник, и охлажденный пар становится жидким, возвращаясь к основанию тепловой трубы.
Тепловая энергия передается жидкости по медной трубе. Этот перенос тепла в жидкость создает непрерывную циркуляцию, пока коллектор нагревается солнцем.

ONOSI Солнечный коллектор с тепловыми трубками

CPC Солнечный коллектор с тепловыми трубками

Солнечный коллектор с тепловыми трубками

Воздушный солнечный коллектор дефлекторного типа


Отзыв о: Тепловая трубка солнечного коллектора

Отправьте запрос через форму обратной связи узнайте больше о продукте, цене и т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *