Солнечный коллектор тепловой: Вакуумный солнечный коллектор для отопления и горячего водоснабжения —

Содержание

Сравнение конструкций различных солнечных коллекторов


 Площадь солнечного коллектора.
     Солнечный коллектор ЯSolar имеет площадь в 2 м². Сторона, обращенная к солнцу, покрыта специальным светопоглощающим слоем и имеет практически 95%-е поглощение тепла. Обратная (теневая сторона) имеет специальное двухслойное утепление 70мм. Подсчитаем потери тепла, происходящие на теневой стороне. Коэффициент теплопередачи утеплителя равен 0,03 Вт/м*°С. С учетом толщины и перепада температуры например в 45°C, получим потери равные 50 Вт. Торцы солнечного коллектора, трубы и пр. будут излучать меньше тепла. Из-за специального селективного покрытия и правильно подобранного расстояния между стеклом и абсорбером излучение тепла и конвекция воздуха будут минимальны. В итоге получаем теплопотери двухметрового плоского солнечного коллектора 250-450 Вт. Данные потери подтверждаются испытаниями и сертификатами солнечного коллектора.
     Для расчета будет брать поток солнечной энергии равный 1000 Вт/м², вычитаем теплопотери и получаем величину 700 Вт/м².

Для плоского коллектора площадью 2м² реальная тепловая мощность при разнице температуры 45°C составляет 1300-1400Вт.
     При наличии автоматики, плоские солнечные коллекторы начинают работать при температурах, превышающих всего на несколько градусов температуру нагреваемой жидкости. Это особо актуально для нагрева бассейнов и холодных теплоносителей (например, для тепловых насосов), благодаря этому уменьшаются теплопотери и увеличивается эффективность.

     Следует иметь ввиду, что площадь абсорбера типового китайского вакуумного коллектора с 18 трубками диаметром 47 мм и длинной 1,8м составляет всего 0,047м*1,8м*18= 1,522 м². При лучшем их КПД 75%, основанном на реальных данных центров сертификации, при идеальных погодных условиях 1000 Вт/м² один солнечный коллектор с вакуумными трубками вырабатывает только 1100 Вт. Значений выше этих получить физически не возможно, энергия не берется из ни от куда.


Рабочая площадь плоского и вакуумного солнечного водонагревателя

    Отношение апертуры (рабочей поверхности) к общей площади солнечного коллектора у вакуумного водонагревателя в два раза меньше, чем у плоского солнечного коллектора. Следует иметь ввиду, что площадь абсорбера типового китайского вакуумного коллектора с 18 трубками диаметром 47 мм и длинной 1,8м составляет всего 0,047м*1,8м*18= 1,522 м².

Конструкция качественного плоского солнечного коллектора.
    Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбером; он связан с теплопроводящей системой. Прозрачный элемент (стекло) обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов. Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Для её повышения применяется специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышения эффективности коллектора также стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности.

Конструкция солнечного коллектора с вакуумной трубкой
    Стеклянные вакуумные трубки по конструкции являются термосами – одна трубка расположена в другой, между ними технический вакуум. В стеклянную трубку, вставляются медные термотрубки, соединенные со стеклянные трубками тонкими листами алюминия.

   Термотрубка - это закрытая медная труба с небольшим содержанием "легкокипящей жидкости". В качестве "легкокипящей жидкости" используется обычная вода под низким давлением. Под воздействием тепла жидкость испаряется при температуре около 30°С и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть головки, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура с незамерзающей жидкостью.

Конденсат стекает вниз, и все повторяется снова. Но дальнейшем повышении температуры плотность пара будет расти, а плотность воды будет падать. В критической точке плотность станет одинаковой, и процесс конденсации и испарения прекратится, поступающая энергия передается только за счет стенки латунного стержня, при её небольшой толщине (0,5 мм), эффективность передачи будет мала.
    Приемник солнечного коллектора латунный с изоляцией, в лучшем случае, из минеральной ваты толщиной обычно всего 4 см, закрыт листом жести.


 
Реальный КПД вакуумного солнечного коллектора 70%.

    Эффективность вакуумного солнечного коллектора складывается из потерь на отражение и поглощение двойного стекла и теплопотерь, связанных с излучением тепла поглощающим слоем. Также неэффективность получается из-за того, что солнцем нагревается поверхность внутренней стеклянной колбы, от которой тепло передается через стекло (плохой теплопроводник) тонким алюминиевым пластинам на медную трубку.


    Значительны теплопотери возникают через изоляцию приемника коллектора, выполненную из минеральной ваты.

Работа зимой вакуумного и плоского солнечного коллектора

    Начальный КПД (оптический) вакуумных коллекторов ниже чем у плоских на 10-15%. Это подтверждается всеми исследованиями и сертификатами, да и продавцы вакуумных коллекторов не скрывают это. Поэтому при разнице нагреваемого теплоносителя и окружающего воздуха до 50°C эффективнее качественные плоские солнечные коллекторы. При большей разнице эффективность вакуумных по отношение к плоскими является незначительной, при этом световой день в зимний период уменьшается в разы. Поэтому общая годовая производительность тепловой энергии качественных плоских солнечных коллекторов будет выше.

  Любые солнечные коллекторы установленные под углом до 50-70° часто засыпаются снегом, после чего они не работают. Только у плоских солнечных коллекторов возможно реализовать режим принудительной оттайки, путем пропускания горячего теплоносителя несколько минут через солнечный коллектор.

Выпавший снег растапливается из-за минимальных теплопотерь через стекло и соскальзывает.

  Также только плоские солнечные коллекторы могут монтироваться вертикально для получения максимум тепловой энергии в зимний период. Термосифонные системы (без электричества) с естественной циркуляцией антифриза круглогодичного использования возможны только с плоскими солнечными коллекторами.

  В зимний период вакуумные трубчатые коллекторы могут покрываться инеем на достаточно продолжительный период. Особенно это актуально для регионов с резким перепадом температур и высокой влажностью.

Улавливание и отражение солнечного света


 
Падение и отражение света от вакуумных трубок

    Благодаря цилиндрической форме трубок солнечные лучи падают на постоянную поверхность перпендикулярно к оси трубки, но при этом все остальные

лучи, не перпендикулярные оси трубки, будут отражаться. Это означает что в течении дня получение энергии будет усредненное, в том числе во время прихода максимальной солнечной энергии. Плоские же солнечных коллекторы в период максимальной солнечной интенсивности 11.00-16.00 улавливают максимально возможное количество тепловой энергии. Отражение по вертикале (вдоль трубок) будет такое же как и у плоских солнечных коллекторов.


 
Реальный КПД солнечных коллекторов различных конструкций
в зависимости от разницы температуры коллектора и окружающей среды.

    При выборе солнечного коллектора любой конструкции необходимо учитывать их отличия, стоимость, реальный КПД, цели и климат использования. Идеальных конструкций нет! Доверять проектирование следует профессионалам, имеющим большой опыт монтажа и эксплуатации систем с надёжными солнечными коллекторами. Наши специалисты будут рады оказать Вам качественную помощь в решении задач солнечной энергетики и предоставить объективную консультацию.

Вакуумный солнечный коллектор

Солнце ежедневно и бесплатно поставляет для нас неограниченное количество энергии. Солнечный свет можно назвать практически неисчерпаемым источником энергии. Поэтому для человечества главный вопрос – это с помощью каких механизмов извлекать эту энергию. Постоянно идёт работа над изобретением новых устройств для преобразования солнечного света в другие типы энергии и совершенствование уже имеющихся. Перед инженерами стоит непростая задача – задействовать по максимуму энергию солнца. Для этого нужно увеличить КПД всех солнечных установок. Сегодня речь пойдёт о таком типе солнечных коллекторов, как вакуумные. На сегодняшний день этот вид солнечных коллекторов является наиболее эффективным. Он без проблем может использоваться для нагрева воды даже зимой. Нагретая вода может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления.

 

Содержание статьи

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Главная действующая частью любого солнечного коллектора – это теплоноситель, циркулирующий в нём. Теплоноситель нагревается, проходя по коллектору, а затем отдаёт тепло в каком-нибудь теплообменнике (бойлер), аккумулирующем его для горячего водоснабжения или отопления. В роли теплоносителя может выступать вода, масло, антифриз. Есть коллекторы, где теплоносителем является воздух, но они гораздо менее эффективны, чем жидкостные.

Солнечный вакуумный коллектор



Основная конструктивная особенность вакуумного коллектора – это стеклянные трубки. На их поверхность нанесено специальное вещество, притягивающее солнечные лучи. Внутри стеклянной трубки расположена ещё одна трубка, а между ними вакуум. Благодаря тому, что из стеклянной трубки откачан вакуум, внутренняя трубка и теплоноситель в ней хорошо сохраняют тепло. В результате КПД солнечного вакуумного коллектора на 30 процентов выше, чем у обычных плоских коллекторов. Вода в таких устройствах может нагреваться до 200─300 градусов.

Ещё одной важной особенностью вакуумного коллектора является то, что во внутренних трубках находится специальная жидкость (антифриз, масло).

При нагреве она переходит в парообразное состояние и поднимается вверх. Там она охлаждается, отдавая тепло второму контуру, где циркулирует теплоноситель. После охлаждения, в соответствии с законами физики, жидкость становится тяжелее и стекает вниз. И так она циркулирует по кругу.

Принцип работы солнечного вакуумного коллектора



Стоит также отметить, что вакуумные коллекторы показывают хорошую эффективность именно в тех районах, где холодная погода и небольшой световой день. Фактически, это единственный тип солнечного коллектора, который работает в подобных условиях. Конечно, они имеют более высокую стоимость, чем стандартные плоские коллекторы, но они того стоят.

Принцип работы любого коллектора подобного типа заключается в накоплении тепла от солнечного излучения и передачу её теплоносителю. Вакуумные устройства в этом смысле не отличаются, но имеют ряд особенностей. Давайте, сначала разберёмся, что входит в состав вакуумного коллектора.

Это, собственно, сам коллектор, контур для циркуляции теплообменника, тепловой накопитель, датчики, приёмник. В роли накопителя используется бак с водой.


Теперь подробнее о составляющих вакуумного коллектора. Конструктивно устройство выполнено из трубчатых профилей, которые установлены в обойму параллельно. Часто применяют схему трубок стекло-стекло. Стекло выбирается боросиликатное. Внутренняя трубка покрывается селективным слоем. Его назначение – это абсорбция энергии солнца и устранение потерь тепла. Благодаря этому трубки успешно работают в пасмурную погоду. Вакуумный коллектор работает в условия отрицательной температуры за бортом и от рассеянного солнечного света.

Тепло образуется от инфракрасного спектра излучение солнечного света. Вакуумные трубки представляют собой термос. Между ними создаётся вакуум, благодаря чему отлично сохраняется тепло. Ведь у вакуума практически нулевая теплопроводность.

Работа солнечного коллектора в составе гелиосистемы



В системе также используются вакуумные трубки из меди, которые заполнены жидкостью, имеющую низкую температуру кипения. Когда происходит нагрев, жидкость испаряется. Она вбирает в себя тепло, передаваемое от медной трубки. После этого пар поднимается вверх, где в специальном наконечнике отдаёт тепло носителю, циркулирующему в основном контуре. В результате охлаждения образуется конденсат, который стекает вниз по стенкам трубки.

Приёмник в большинстве случаев сделан из меди. В качестве дополнительной защиты используется изоляция из полиуретана. Сам приёмник защищён с помощью покрытия из нержавейки. У приёмника есть специальная медная гильза, через которую выполняется передача тепла. Внешний отопительный контур разделён с блоком стеклянных трубок. Благодаря этому при повреждении одной или нескольких трубок работа всей системы не останавливается. А заменить повреждённые трубки можно прямо во время работы коллектора, не сливая теплоноситель. Это несомненный плюс системы.

Теплообменник выступает в роли бойлера. Он используется, как аккумулятор тепловой энергии. Внутри теплообменник имеет 1 или 2 спирали, посредством которых организован теплообмен. А также в систему входит насос для циркуляции теплоносителя, клапаны для регулировки давления и количества воды, манометр, соединительные трубки, фитинг. Для подключения системы отопления к накопителю используется специальный набор для безопасного соединения. Часто накопитель ещё оснащается возможностью нагрева с помощью электричества.


Если нужно организовать подачу отопления и горячее водоснабжение, то делается перераспределение тепловой энергии. При достижении заданного значение температуры воды, тепло направляется на отопительный контур. Распределение тепла пользователь может менять в зависимости от погодных условий у него за окном. Кроме того, к отопительной системе с вакуумным коллектором можно подключить различные дополнительные приборы для отопления.

Вакуумный солнечный коллектор



Контроллер применяется для регулирования температуры в коллекторе и теплообменнике. С его помощью выполняется регулировка режима функционирования вакуумного коллектора. Контроллер ведёт мониторинг индикация температуры в накопителе, коллекторе и обратном потоке теплоносителя. И также он выводит эти данные на дисплей. С его помощью можно задать значение температуры, при достижении которой включается циркуляция теплоносителя. Есть таймер, с помощью которого можно останавливать и запускать систему в определённое время. С помощью контроллера также можно задавать время работы дополнительного подогрева, минимальное значение температуры и так далее.
Вернуться к содержанию
 

Виды вакуумных солнечных коллекторов

С прямой тепловой подачей

Вакуумные коллекторы с прямой подачей тепла имеют внутренние трубки с теплоносителем, которые присоединены к накопительному баку. То есть, здесь теплоноситель в трубках и общем контуре один и тот же. Схему можно посмотреть ниже.

Вакуумный солнечный коллектор с прямой тепловой подачей



Используя запорный клапан коллектор можно подключить к водопроводной системе. С помощью фиксирующего клапана можно выполнять контроль за уровнем воды в накопителе. Обычно в таких системах теплоносителем является вода, а значит, этот тип коллекторов является сезонным.
Вернуться к содержанию
 

С косвенной тепловой подачей

Принцип работы здесь аналогичный, но теплоноситель не соприкасается с жидкостью внутри вакуумных трубок. Схему можно посмотреть на изображении ниже.

Вакуумный солнечный коллектор с косвенной тепловой подачей



Такой тип коллекторов может без проблем использоваться в зимнее время.
Вернуться к содержанию
 

Особенности вакуумных коллекторов

Эффективная работа таких устройств возможна только в случае соблюдения рекомендаций производителя. Для начала нужно смонтировать систему под углом, рекомендуемым изготовителем. Не стоит забывать и о безопасности. Летом нагрев теплоносителя может достигать 300 градусов по Цельсию. Поэтому обязательно нужно сделать теплоизоляцию контура, где он циркулирует. Кроме того, для таких трубопроводов нужно использовать только медь или нержавеющую сталь.

Угол наклона вакуумного солнечного коллектора при креплении на крыше должен быть равен географической широте вашего региона. Устанавливать коллектор следует максимально близко к строениям, которые будут потреблять тепло. Вокруг не должно быть никаких объектов, которые бы отбрасывали тень коллектор. Максимальная эффективность системы достигается, когда трубки находятся под углом 90 градусов к солнечным лучам. Это, конечно, идеальные условия, которых добиться довольно сложно.


Решением проблемы может быть специальная подставка, которая меняет наклон в зависимости от положения солнца. Однако цена подобных конструкций высокая и они делают вакуумный коллектор, и без того дорогой, ещё дороже.

Направление установки солнечного коллектора всегда южное. В северных широтах он устанавливается почти вертикально. Их эффективность в зимний сезон ещё возрастает за счёт поглощения света, отражённого от снега. Установка может выполнять как на крыше, стенах и фасаде, так и отдельно рядом с домом.

Установка электрического или иного типа нагревателя выполняется после вакуумного коллектора. Тогда они будут функционировать в экономичном режиме, доводя температуру жидкости до необходимой уже после подогрева её в коллекторе. Их подключение параллельно будет неправильным.


Вернуться к содержанию
 

Преимущества коллекторов вакуумного типа

Основным преимуществом вакуумных коллекторов является их работа круглый год. Они могут функционировать при отрицательных температурах (даже в мороз до минус 40 по Цельсию). Сама установка монтируется отдельно, а к накопительному баку ведут трубы. Поэтому можно дополнительно подключать обогрев от электрических и газовых котлов. Вакуумные солнечные коллекторы могут быть установлены на крыше дома, фасаде, а также на участке рядом.

Функционирование установки может быть полностью автоматизировано за счёт использования контроллера, циркуляционного насоса и датчиков.

Среди основных плюсов таких коллекторов можно назвать:

  • Высокий КПД;
  • Достаточно простой монтаж;
  • Длительное время эксплуатации;
  • Работа практически в любом климате.

Среди минусов следует отметить высокую стоимость, и, как следствие, длительную окупаемость.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Воздушный солнечный коллектор с аккумулятором тепла

Отопление частного дома можно организовать различными способами. Чаще всего это подключение к центральной системе теплоснабжения или установка индивидуальных отопительных приборов, которые нагревают теплоноситель путем сжигания газа, жидкого или твердого топлива. Реже владельцы небольших коттеджей для обогрева используют электрические котлы и различные типы тепловентиляторов, направляя воздушный поток в жилое помещение.

Сегодня существуют альтернативные методы отопления, например, устройства, которые превращают солнечное излучение в тепловую энергию. Солнечные коллекторы для отопления дома достаточно эффективны, полностью экологичны и не требуют особого ухода.

Почему использовать солнечное отопление выгодно

Система отопления от солнечных коллекторов имеет несколько очень значимых достоинств:

  • солнечное тепло бесплатно и им можно пользоваться во всех уголках планеты, несмотря на климатические условия;
  • использование энергии солнца предполагает затраты исключительно на приобретение установки, все остальное время солнечный коллектор работает полностью автономно;
  • конструкция системы автономного отопления с солнечным коллектором достаточно проста, поэтому ее можно даже сделать своими руками.

Важно понимать, что самодельный коллектор и аккумулятор тепловой энергии будет иметь достаточно низкий КПД по сравнению с промышленными образцами, но все равно позволит значительно сэкономить средства на горячем водоснабжении дома.

Самый простой расчет показывает, что коллектора площадью 3 м2 достаточно не только для создания источника горячей воды в небольшом частном доме, но и для его отопления в период межсезонья. Это ощутимо снижает затраты на использование энергоресурсов, а следовательно, и ваш семейный бюджет.

Устройство гелиоустановки

Солнечные коллекторы для отопления и создания горячего водоснабжения дома состоят из следующих компонентов:

  • устройство для нагрева воды или другого теплоносителя;
  • аккумулятор тепловой энергии;
  • контур для перемещения тепловой энергии теплоносителем.

Солнечный коллектор для обустройства отопления представляет собой систему трубок с теплоносителем, в качестве которого выступает воздух, вода, пропилен-гликоль или любая другая незамерзающая жидкость. В качестве аккумулятора тепловой энергии выступает емкость со змеевиком, по которому циркулирует поступивший из коллектора теплоноситель. Тепловой контур служит для объединения устройства нагрева воды, воздуха или антифриза с аккумулятором тепла.

Принцип работы

Солнечная энергия попадает в коллектор, где нагревает теплоноситель, который циркулирует в гелиоустановке. После нагрева он попадает в аккумулятор тепла, где происходит теплообмен между змеевиком и водой. Нагретая вода из аккумулятора поступает в систему отопления или горячего водоснабжения дома.

Циркуляция воды в гелиосистеме происходит самотеком или при помощи циркуляционного насоса (в зависимости от назначения системы и способа установки бака-аккумулятора по отношению к коллектору).

Естественное движение воды или воздуха по контуру обусловлено принципом конвекции, когда после нагрева жидкость стремится вверх от коллектора к аккумулятору тепла.

Если брать в расчет, что гелиосистема будет использоваться только для горячего водоснабжения, то кроме солнечного коллектора и аккумулятора тепла больше ничего не нужно. Если систему планируется использовать для отопления дома, то для прокачки теплоносителя через радиаторы может потребоваться насос.

Типы поглотителей тепла

Современная промышленность освоила производство нескольких типов нагревательных теплообменников для солнечных отопительных систем:

Все они работают по одному принципу, но имеют некоторые конструктивные особенности и разницу в КПД. Для правильного выбора того или иного типа гелиоустановки необходимо знание их особенностей и грамотный расчет. Рассмотрим каждый тип солнечного коллектора более подробно.

Плоский нагревательный теплообменник

Такой тип солнечного коллектора для отопления состоит из плоского, теплоизолированного с трех сторон короба, заполненного адсорбирующим тепло веществом. Внутри этого вещества находится теплообменник из тонкостенных металлических труб, по которому циркулирует вода или пропилен-гликоль.

Конструкция плоского поглотителя солнечной энергии и расчет необходимых его параметров достаточно просты, поэтому именно этот вид «нагревателя», используют для изготовления отопительной гелиосистемы своими руками.

Вакуумный теплообменник

Вакуумный поглотитель тепла состоит из стеклянных труб, внутри которых находятся трубки меньшего диаметра с адсорбентом, аккумулирующим солнечное тепло. Внутри трубок с адсорбентом проложены металлические трубочки, по которым движется теплоноситель.

Между стеклянной трубкой большого диаметра и трубкой с аккумулирующим тепло веществом создан вакуум, который препятствует утечке тепла из адсорбента в атмосферу.

КПД такой установки самый высокий среди всех типов солнечных коллекторов. Исходя из мощности устройства производят расчет его необходимой площади для нагрева теплоносителя.

Воздушный коллектор для обогрева дома

В таком устройстве в качестве теплоносителя используется воздух, циркуляция которого осуществляется как естественным способом, так и при помощи вентилятора. Как правило, воздушный коллектор используют исключительно для обогрева в период межсезонья небольших дачных построек, так как такая конструкция имеет достаточно низкий КПД. Кроме того, для нагрева воды и создания горячего водоснабжения дома эта установка не подходит, поэтому используется нашими соотечественниками крайне редко.

Несмотря на низкую эффективность воздушный поглотитель имеет два достоинства: простую конструкцию и отсутствие теплоносителя (воды), а вместе с ней и коррозии, течей, проблем с замерзанием и пр.

Создание солнечного коллектора своими руками

Для создания плоского поглотителя солнечного тепла потребуется достаточно сложный расчет необходимой площади теплообменника, объема емкости и длины контура. Самостоятельный расчет требует соответствующих знаний, опыта и исходных данных. Для упрощения задачи вам будет представлено три основных типоразмера гелиосистемы:

  • объем аккумуляторного бака в 100-150 л длина трубы теплообменника 7 м, площадь коллектора 2 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 150-300 л длина трубы теплообменника 9 м, площадь коллектора 3 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 200-400 л длина трубы теплообменника 12 м, площадь коллектора 4 м2.

Инструкция по самостоятельной сборке.

Короб

Сделать его можно из фанерного или пластикового листа и деревянных реек, закрепленных по его периметру в качестве бортов.

Теплообменник

Для его изготовления необходимо сварить решетку или согнуть из металлических труб, которые и будут использоваться для нагрева теплоносителя. Готовое изделие закрепить скобами на второй лист пластика или фанеры и окрасить черной матовой краской.

Приклеить утеплитель по всей площади короба.

Сборка

Установить теплообменник в подготовленный короб. Сверху поглотителя установить стекло, предварительно промазав места его соприкосновения с коробом герметиком на основе силикона. Самодельный поглотитель солнечного тепла готов.

Изготовление аккумулятора тепла

Из медной трубы следует сделать змеевик, после чего поместить его в подготовленную емкость, предварительно проделав отверстия для входа и выхода теплоносителя. Вывести через уплотнения из аккумулятора концы теплообменника.

Утепление

Необходимо тщательно утеплить бак-аккумулятор минеральной ватой.

Для сохранности утеплительного слоя закрыть его листом оцинкованного металла, создав своеобразный «чехол».

Монтаж

Следует изготовить опорную конструкцию под аккумулятор тепла и установить рядом с ним готовый солнечный коллектор. После чего все устройства соединить тепловым контуром.

Запуск системы

Для нагрева воды и подачи ее в здание следует заполнить систему антифризом, а аккумулятор тепла водой. Через 20-30 минут вода в баке начнет нагреваться, после чего ее можно использовать для отопления помещения или других нужд.

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:

  • корпус с теплоизоляцией;
  • нижний экран, абсорбер;
  • радиатор с аккумулирующими ребрами;
  • верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.

В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:

  • воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
  • внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
  • происходит нагрев воздуха;
  • разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.

В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

  • газ до 315 м³;
  • дрова до 3,9 м³.

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

  • в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
  • перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
  • в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:

  • Водяной коллектор — применяется для обеспечения потребностей в ГВС и низкотемпературных систем теплых полов. Эффективность работы в зимний период существенно снижается. Вакуумные и панельные коллекторы косвенного нагрева, подсоединенные к буферной емкости, продолжают аккумулировать тепло в течение всего года. Главный недостаток, высокая стоимость гелиоколлектора, монтажа и обвязки.
  • Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.

Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

Как и из чего сделать воздушный коллектор

Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

Как сделать расчёты коллектора

Вычисления выполняются следующим образом:

  • каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
  • для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².

Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².

Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

Типы конструкции коллектора

В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

Материалы для изготовления коллектора

Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.


Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.


Пошаговая инструкция изготовления воздушного коллектора

Изготовление солнечного воздухогрейного коллектора из квадратной трубы:

Из нескольких теплоаккумулирующих сред для теплоаккумуляторов воздушного типа наиболее известными и употребимыми являются камни. Хотя применение этого материала кажется сравнительно дешевым и легким решением, однако, это не всегда так. Наиболее существенным преимуществом камней является их низкая стоимость (если камней действительно много).

В зависимости от конструкции и размеров отсека для камней могут потребоваться камни размером до 100 мм. На 1 м 2 коллектора требуется 35. 180 кг камней из-за их малой теплоемкости. Огромное количество камней усложняет проблему их транспортировки и перегрузки, а также требует отсека, достаточного по размеру, чтобы вместить их. При 30% пустот объем камней, необходимый для аккумулирования того же количества тепла, что и бак с водой, должен быть в 2,5 раза больше.

Большая периметральная площадь этих отсеков-аккумуляторов влечет за собой более высокие строительные расходы и большие потери тепла. Потенциальная возможность более значительных потерь тепла из больших отсеков с камнями по сравнению с меньшими по размеру водяными баками, тем не менее, компенсируется сравнительно медленным естественным движением тепла через камни в отличие от постоянного движения воды внутри большого бака при изменении температуры (например, из-за потери тепла).

Одним из серьезных ограничений в использовании камней является недостаточность их универсальности как рабочих тел для других целей помимо аккумулирования тепла, они, например, не могут служить теплоносителем для подогрева воды, охлаждения и даже отопления жилого помещения. Один из немногих и наиболее распространенных способов приготовления горячей воды в этом случае заключается в установке небольшого (0,1. 0,4 м 3 ) неизолированного водяного бака между камнями. Теплообмен протекает медленно, но продолжается круглые сутки.

Методы солнечного охлаждения применимы тогда, когда камни удерживают прохладу для дальнейшего использования. Эту прохладу можно получить путем:

  • циркуляции холодного ночного воздуха;
  • воздуха, охлажденного ночной радиацией;
  • воздуха, охлажденного внепиковыми холодильными компрессорами.

Воздушные теплоаккумулирующие системы ограничивают способ передачи тепла окружающему пространству.

На рис. 1 показан купольный дом, спроектированный фирмой Тотал энвайронментал экшн, в котором отсек с камнями расположен в пределах помещения. Передача тепла из отсека в помещение происходит медленно путем естественной конвекции из комнаты в нижнюю часть отсека и оттуда через верх, а при необходимости, при помощи небольших вспомогательных вентиляторов (куполообразная форма была выбрана заказчиком, а отдельно стоящий солнечный коллектор указывает на ограничения, накладываемые строительным участком).


Воздушные солнечные коллекторы (расположенные отдельно) и теплоаккумулятор с твердой засыпкой в купольном доме:
A – панели солнечного коллектора;
B – контейнер теплоаккумулятора с кирпичным или каменным щебнем;
C – подземный изолированный канал для подачи воздуха

Местоположение теплового аккумулятора с камнями может явиться серьезным ограничением в их использовании. Если теплоаккумулятор размещается в подвале здания, то расходы на сооружение отсека необязательно должны быть включены в общую стоимость системы солнечного теплоснабжения. Однако, если под тепловой аккумулятор отводится подвал, предназначенный для других целей, или жилое помещение, то стоимость сооружения такого отсека добавляется к стоимости системы. На рис. 2 показано использование контейнера-аккумулятора с засыпкой из камней в качестве архитектурного элемента здания. В доме Джорджа Лефа (Денвер, Колородо) этот способ применен довольно удачно. Однако из-за большого веса контейнеров или отсеков для камней под ними должны предусматриваться прочные фундаменты.


Засыпка, содержащаяся в вертикальном цилиндре из фиброкартона

На рис. 3 представлен разрез дома в Бостоне, выполненного по проекту фирмы Тотал энвайронментал экшн на средства фирмы АИА Рисерч корп. Американского института архитекторов. Площадка для дома представляет собой крутой северный склон холма с высокими зданиями к югу. Солнечный коллектор устанавливается как можно выше, чтобы не попасть в тень от соседних зданий. Вследствие своих больших размеров и массы теплоаккумулирующий отсек с камнями находится на нижнем этаже здания.


Разрез солнечного дома (Бостон)

В проекте предусмотрен довольно простой способ передачи тепла к отсеку и от него. На рис. 4, где показана схема солнечной системы, теплый воздух из солнечного коллектора поступает в верхнюю часть отсека. Он затягивается внутрь, выходит снизу и поступает обратно в коллектор. Для обогрева дома прохладный воздух поступает в нижнюю часть отсека и нагревается по мере подъема между камнями. Самые теплые камни наверху нагревают воздух до наибольшей степени. На рис. также показан цикл отопления на жидком топливе, в котором комнатный воздух обходит отсек с камнями. Обычно, аккумуляторный отсек не должен нагреваться отопителем, за исключением случаев, когда он располагается внутри жилого помещения.


Схема системы солнечного теплоснабжения для дома в Бостоне;
A – режим поглощения солнечной энергии. Воздух поступает через дно солнечного коллектора и выходит через верх. Нагретый воздух подается вниз, проходя через тепловой аккумулятор с камнями и нагревая его, и возвращается обратно в коллектор;
B – режим отопления помещения. Воздух засасывается из жилого помещения и поступает в нижнюю часть теплоаккумулятора. При прохождении через камни он нагревается и поступает обратно в жилое помещение;
C – режим дублирующего отопления. Отопитель, работающий на жидком топливе, нагревает воздух, поступающий из жилого помещения через приточную камеру в нижней части теплового аккумулятора. Нагретый воздух поступает в жилое помещение через верхнюю камеру теплоаккумулятора;
D – бак для приготовления горячей воды находится внутри теплоаккумулирующей среды, которая играет роль или нагревателя, или подогревателя в зависимости от уровня температуры теплоаккумулятора

Одна из важных причин того, что теплый воздух подается из солнечного коллектора в верхнюю часть отсека, заключается в стремлении обеспечить температурную стратификацию. Это дает возможность нагревать комнатный воздух до наивысшей возможной температуры при помощи самых теплых камней, находящихся в верхней части отсека. Если теплый воздух будет поступать через низ отсека, даже без перемещения внутри него, то тепло из нижней части распределится равномерно по всему отсеку, что вызовет в нем общее понижение температуры. Подача комнатного воздуха в то же место, что и теплого воздуха из коллектора, будет способствовать этому выравниванию тепла по отсеку, а не нагреву воздуха в целях отопления здания.

Форма отсека теплового аккумулятора имеет особое значение при использовании камней в качестве теплоаккумулирующей среды. Вообще, чем больше расстояние, которое воздуху требуется пройти через камни, тем больше должен быть размер камней для уменьшения перепада давления и снижения необходимой мощности вентилятора. Например, если отсек представляет собой высокий цилиндр (см. рис. 2), то требуются камни большего размера. Если высота цилиндра более 2,5 м, то размер камней должен быть по крайней мере 50 мм; для более высоких цилиндров размер камней должен быть еще больше. Для приземистых, горизонтальных отсеков, которые обычно устанавливаются в подвалах, может подойти гравий диаметром 25. 50 мм (рис. 5).


Форма отсека теплового аккумулятора:
а – вертикальный отсек;
1 – теплый воздух из солнечного коллектора; 2 – размер камней в поперечнике 50. 100 мм; 3 – холодный воздух к коллектору;
б – горизонтальный отсек;
1 – теплый воздух из солнечного коллектора; 2 – холодный воздух к коллектору; 4 – гравий в поперечнике 25. 50 мм; 5 – теплый воздух к дому; 6 холодный воздух из дома

Предлагаемые выше размеры в большей степени зависят от скорости проходящего через камни воздуха. Чем меньше скорость воздуха, тем мельче должны быть камни и тем толще их слой. По сути дела, увеличение перепада давления проходящего через камни воздушного потока прямо пропорционально увеличению скорости воздуха. Разумеется, чем меньше камни в поперечнике, тем больше суммарная площадь поверхности камней, которая получает тепло от воздуха. Вообще, камни или булыжники должны быть достаточно большими, чтобы поддерживать низкий перепад давления при достаточно хорошем теплообмене.

В теплоаккумулирующих системах воздушного типа можно также использовать небольшие контейнеры для воды, которые можно разместить на стеллажах, полках или каким-либо другим способом, чтобы дать воздуху возможность беспрепятственно обтекать их. Такими контейнерами могут являться пластмассовые, стеклянные, алюминиевые емкости, бутыли, банки. Проблема укладки или размещения контейнеров решается разными путями, но, пожалуй, наиболее успешным является установка их на поддоны с последующим продуванием воздуха по горизонтали между поддонами (рис. 6).


Отсек теплового аккумулятора для воздушных систем, в которых применяются небольшие контейнеры с водой:
1 – поступление воздушного потока; 2 – контейнеры с водой; 3 – полки; 4 – выход воздушного потока; 5 – отсек аккумулятора

Можно разместить небольшие контейнеры между балками перекрытий (пустоты здесь выступают в качестве воздушных коробов) или использовать вертикальные пустоты теплоаккумулятора, служащие перегородками между помещениями или элементами наружнымх стен. И опять, при размещении теплоаккумулятора внутри отапливаемого помещения все потери тепла из него поступают в здание. На рис. 7 показан разрез дома, спроектированного фирмой «Тотал энвайронментал экшн» (Миннеаполис, Массачусетс). В этом проекте воздух, циркулируя в замкнутом контуре, проходит вверх через вертикальный, обращенный на юг солнечный коллектор, а затем опускается вниз через вертикальный объем, заполненный небольшими контейнерами с водой.


Вертикальные воздушные солнечные коллекторы и водяной теплоаккумулятор контейнерного типа в Джиллис-хаус:
1 – отсек; 2 – солнечный коллектор

Стену такой конструкции нелегко приспособить для камней, и в этом заключается одно из главных преимуществ контейнеров с водой. Другое преимущество в том, что для воды требуется меньший объем пространства, для аккумуляции того же количества тепла, что и камни. Утечка воды вряд ли вызовет проблемы, поскольку в одном месте протечки потеря воды составит не более нескольких литров.


Проект солнечного дома для Миннеаполиса:
1 – комната отдыха; 2 – общая комната; 3 – спальня; 4 – тепловой аккумулятор; 5 – солнечный коллектор для приготовления горячей воды; 6 – солнечный коллектор; 7 – столовая; 8 – гараж

По контракту с АИА Рисерч корп. фирма Тотал энвайронментал экшн использовала саму конструкцию дома для аккумулирования тепла. Система, показанная на рис. 8, разработана для Миннеаполиса.

Солнечный коллектор

В интернете можно найти достаточно много предложений от продавцов солнечных коллекторов. Для начала, давайте разберемся, что же это такое.
Наверно, многим знакома идея солнечного душа. Берем бочку, красим ее в черный цвет, поднимаем на возвышение, а в нижней части делаем краник с душевой насадкой. Вечером наливаем в бочку воду. К следующему вечеру вода в бочке прогревается до тепературы, при которой вполне можно принять душ. Некоторые пошли дальше. Бочку установили внутри помещения (дома или бани), а для нагрева вынесли на улицу чугунную (или другую) батарею (радиатор отопления). Батарею соединили трубами с бочкой. Вода, нагреваясь в батарее, начинает циркулировать в системе и постепенно нагревается. Вот и получился первый, достаточно примитивный, солнечный коллектор.

Вакуумные солнечные коллекторы.

При всей простоте и эффективности, у солнечного коллектора есть достаточно существенный недостаток. Теплоноситель в нем не только нагревается от солнечной энергии, но и охлаждается от теплопередачи через окружающий воздух. Для того, чтобы исключить этот эффект, разработан вакуумный солнечный коллектор. Суть его в следующем. Медная трубка, в которой циркулирует теплоноситель, помещается внутрь стеклянной трубки. Из пространства между трубками откачивается воздух (создается вакуум). В связи с нулевой теплопроводностью вакуума, исключается теплопередача от медной трубки к окружающему воздуху. Тем не менее, солнечные лучи беспепятственно попадают на нее и нагревают теплоноситель.
Стоит заметить, что вакуумные солнечные коллектора могут эффективно работать при достаточно низких температурах окружающего воздуха.

Эффективность солнечного коллектора.

Солнечный коллектор - это достаточно простое и надежное изделие. Срок службы его составляет десятки лет, а обслуживание сводится только к периодическому осмотру. Вакуумный солнечный коллектор способен нагревать воду даже зимой.  Фактически, это источник дармового тепла. Казалось бы, идея использовать его в бытовых целях является самой разумной. Однако, давайте прикинем, насколько это возможно.
КПД солнечного коллектора составляет 60-70%. Это означает, что именно столько солнечной энергии преобразуется в тепловую. Количество излучаемой солнцем энергии составляет от 100 до 1000 Вт на квадратный метр (эта цифра очень сильно зависит от времени года и метеоусловий). Также, отметим, что работать солнечный коллектор будет только днем.  Таким образом, чтобы получить один киловатт тепла в зимние месяцы, необходима площадь солнечных коллекторов прримерно 15-18 квадратных метров. А если для отопления дома необходимо затратить 10 киловатт тепла? Опять же, это только днем, а что будем делать ночью? Можно себе представить поле с коллекторами, предназначенное для отопления небольшого частного дома.
Однако, нагреть сотню литров воды для бытовых нужд коллектор вполне способен (вспомните идею с летним душем). Более того, современные солнечные коллектора способны обеспечивать горячей водой семью из нескольких человек практически круглогодично.

Сочетание солнечного коллектора и теплового насоса.

Существует еще одно интересное применение солнечного коллектора. Как уже говорилось, эффективност солнечного коллектора в зимние месяцы достаточно низка. Однако, летом можно получить избыточное количество тепла. Только, вот, что с ним делать? Как его сохранить до холодной зимы? Оказывается, выход есть.
Как Вы уже знаете из материалов данного сайта, тепловой насос получает тепло из земли. Так почему бы не вернуть тепло в землю летом при помощи солнечного коллектора? Как показывает опыт эксплуатации,если в летнее время направить тепло из солнечного коллектора в земляной контур, то можно существенно увеличить КПД теплового насоса в период отопления. Таким образом, используя землю в качестве теплового аккумулятора, можно направить солнечное тепло на отопление дома.

​Солнечный тепловой коллектор "Сокол-Эффект M"

Солнечный коллектор "Сокол-Эффект M" - лучшее решение на Российском рынке для приготовления горячей воды для бытовых и производственных нужд. Солнечный коллектор "Сокол-Эффект M" превосходит по качеству, долговечности и эффективности всё, что Вы можете сегодня найти на просторах Российской Федерации из отечественных производителей. Этот высокоэффективный прибор с специальным селективным покрытием (абсорбером), которое позволяет собирать и аккумулировать солнечную тепловую энергию, передавая её теплоносителю и далее через теплообменник в магистраль водоснабжения. Этот прибор изготавливается на высокотехнологичном оборудовании и под высочайшим контролем качества как гражданская продукция на ракетостроительном предприятии в Москве - АО военно-промышленная корпорация "НПО МАШИНОСТРОЕНИЯ" и соответствует уровню лучших зарубежных аналогов.

Солнечный коллектор "Сокол-Эффект M" предназначен для приготовления горячей воды прямым преобразованием тепловой солнечной энергии и передаче её теплоносителю (вода или незамерзающая жидкость).
На основе этих приборов возможно создание сезонных и круглогодичных систем горячего водоснабжения и отопления индивидуальных жилых зданий, коммунально-бытовых и производственных объектов (гостиницы, спортивные центры, бассейны, детские лагеря отдыха, фермерские хозяйства и т.д.). Конструкция тепло-проводящих труб абсорбера коллектора позволяет объединять солнечные коллекторы в гелио-поля различной площади путем последовательного либо параллельного подключения.
Солнечные коллекторы “Сокол-Эффект” выпускаются в двух модификациях: высокоэффективный легкий коллектор “Эффект-А” с поглощающей плитой и трубками из алюминия, и универсальный долговечный коллектор “Эффект-М” с медными абсорбером и трубопроводом. 

Преимущества солнечных коллекторов “Сокол-эффект M”
• Солнечное стекло с низким содержанием оксида железа (Польша)
• Высоко-селективный абсорбер ALANOD eta plus® (Германия)
• Присоединения из стальных 3/4" фитингов “папа” (с одной стороны) и “мама” (накидная гайка - с другой стороны) для быстрого и надежного последовательного соединения коллекторов без дополнительных элементов.
• Монтаж на наклонную или плоскую кровлю или землю.
• Гарантия - 5 лет
• Сконструирован и испытан по европейским стандартам: EN 12975-1, EN 12975-2

Технические характеристики:
Габариты в/ш/г, мм 2008х1093х76.7
Производитель НПО Машиностроения
Модель Сокол-Эффект M
Тип коллектора плоский
Применение горячее водоснабжение, поддержка отопления, подогрев бассейна
Общая площадь, м2 2,19
Сезонность эксплуатации круглогодичное
Полезная площадь, м2 2,06
Рабочее давление, MPa 0.6
Диаметр входа/выхода 3/4"
Нормативный КПД (%) 57.4
Покрытие абсорбера Селективное
Тип абсорбера Абсорбер с цельнолистовой алюминиевой пластиной на алюминиевом трубопроводе, тип "арфа"
Абсорбция, % 95
Излучение(эмиссия), (%) 5
Тип соединения внешняя резьба
Масса без теплоносителя, кг 36,5
Способ монтажа фасад здания, скатная кровля, плоская поверхность

Солнечный коллектор "Сокол-Эффект А" можно купить в нашем Интернет магазине "ТД Аккумулятор" с доставкой по всей России а также самовывозом. Купить можно оптом и в розницу как за наличный, так и безналичный расчёт. Пункт самовывоза находится по адресу 111123 г.Москва, ул. Ш.Энтузиастов д.56, с.32.

Альтернативное отопление частного дома. Солнечный коллектор, геотермальное тепло или котельная

Газовое отопление очень популярно в нашей стране - простые и эффективные системы, современные безопасные и экономичные котлы, относительно недорогой ресурс. Но для населенных пунктов без возможности подключения к магистральному газопроводу данный способ обогрева жилья недоступен. Электрическое отопление при всех его неоспоримых достоинствах - очень дорогое, причем цены на энергоносители постоянно растут.

Самый простой и доступный, проверенный временем вид обогрева - печное, или отопление твердотопливными (жидкотопливными) котлами. При сжигании в печке твердого топлива - дров или угля, происходит нагрев водяного бака, установленного над печью или сбоку печи. Циркуляцию обеспечивает насосное оборудование, и горячая вода поступает по трубопроводам в отопительные приборы. Процесс непрерывный, циклический и регулируемый. Сегодня рынок представляет огромную линейку котлов. Наиболее современными и проверенными на практике считают разновидность котлов, называемых пиролизными. Данные котлы можно условно разделить на газогенераторные и классические. Безопасность отопления котлами обеспечивается встроенными системами, согласно действующих стандартов. Котлы экономичны и технологичны, и совершенствуются постоянно. Внешний вид котлов эстетичен, и устанавливают системы котельного оборудования не только на даче, а также и в индивидуальных домах для постоянного проживания, и в коттеджах. По дизайну современные отопительные котлы безупречны, некоторые модификации служат дополнительным штрихом к интерьеру, а обогрев по качеству нисколько не уступает уровню традиционной системы отопления. Один из главных плюсов домашних котельных - это полная автономность жилища, от состояния магистрального трубопровода и энергетических пиковых перегрузок, вызывающих скачки напряжения в бытовой электросети дом не зависит.

Отопление при помощи теплового насоса

О геотермальном отоплении задумываются многие владельцы частных домов. О горячих источниках и вулканическом тепле вблизи от дома речь не идет, подобные мнения давно стали архаизмом - современные домовладельцы прекрасно разбираются в новых методах обогрева жилья. Компактные современные электрические тепловые насосы преобразовывают тепловую энергию даже при относительно небольших разницах температур, и вполне применимы для районов с умеренным климатом. Камнем преткновения может стать высокая первоначальная стоимость системы, материалов и монтажа. Простота принципа действия и эффективный обогрев данного метода уже доказан практикой.

Кратко о принципе действия - посредством установленного в жилище теплового насоса используется грунтовое тепло и энергия воды, находящихся ниже, чем уровень промерзания. В пробуренных скважинах и котлованах устанавливают теплообменники, подающие энергию в горячие водные резервуары, находящиеся в подвале дома. От накопителей тепло идет в низкотемпературное нагревательное оборудование, смонтированное под полом, возможно в настенные радиаторы. Таким образом, работа главного элемента обогревающей системы - теплового насоса, проходит одновременно по двум контурам. Один из контуров - внутренний, и является отопительной системой дома, потребление в высокой точке: это радиаторы, соединенные трубопроводами, и система горячего водоснабжения. Возможно и отопление системой теплого плинтуса и теплого водяного пола. Посредством второго контура - внешнего, размещенного в грунте под участком или в близко расположенном водоеме, и осуществляется забор тепла из земли и воды: источник тепла низкого уровня, или грунтовой зонд.

Геотермальные зонды используют электроэнергию, из расчета одного кВт на преобразование тепла недр в тепловую энергию мощностью не менее 4 кВт. По сути тепловой насос - это электрический двигатель, и конструкция предусматривает возможность реверсирования. Результат - возможность не только обогревать дом в холодное время года, но и кондиционировать в жаркие летние месяцы.

Главным минусом данного метода обогрева считают немалую стоимость установки оборудования системы. Первое время окупаются расходы, а экономический эффект заметен не сразу. Но срок службы подобных систем, причем без эксплуатационных затрат на обслуживание - более четверти века. Срок значительный, и этот плюс перевешивает трудности от крупных финансовых вложений при установке системы. По окупаемости системы можно провести аналогию с кондиционированием современный эффективный отопительный кондиционер, имеющий КПД более 97% дает тепловой энергии примерно 0,98 кВт на 1 кВт затраченной электрической энергии. Расчет получается в пользу геотермального метода, эффективность которого выше более, чем в четыре раза.

О монтаже системы

Выполнение работ своими силами возможно, но по трудоемкости этот процесс крайне тяжелый, поскольку потребуется производство земляных работ в значительном объеме. Начинают с проекта, и расчет глубины и ширины котлована всегда индивидуален, в зависимости от климатических условий данной местности, типов грунтов, слагающих участок строительства, строения пластов грунта, высоты подземных вод, которая будет влиять и на работы. Часто требуется водопонижение. По расчету площади здания. Которое требуется обогреть, назначают и габарит котлована. О глубине невозможно говорить вне привязки к конкретному объекту, это могут быть и 25 метров, и более ста метров.

Монтировать отопительную систему трубопроводов начинают после готовности котлована. На дно котлована укладывают трубопроводы, назначение которых забирать тепловую энергию у земли и передавать ее тепловому насосу, а оттуда в отопительные системы здания. Масса труб значительна, и работать нужно бригадой, минимум - нужны два человека. Начальные капиталовложения всегда очень значительны, и окупаемость наступить не сразу. Учитывая то, что и жилище и геотермальная отопительная система строится не на один десяток лет, а мировая ситуация с ценами на газ, электричество и твердое топливо четко свидетельствует, что повышаться затраты будут постоянно, практически четыре раза в год - ежеквартально, об экономичности установленной минимум на 25 лет системы говорить не приходится. Повышение цен на энергоносители будет влиять на расходы владельцев геотермальной отопительной системы крайне незначительно.

В самом здании, которое будет отапливаться, вид отопительной системы не удивит новыми технологиями и оборудованием. Все точно так же - отопительные батареи, трубопроводы к ним, и прибор для генерации тепла, для регулирования температуры и давления в отопительных радиаторах. Главная, действующая установка находится под участком, глубоко в грунте. Отопительная система складывается из скважин, смонтированных в скважинах теплообменников, как вариант - имеется дополнение в виде резервуара с фреоном. При необходимости экономить жилое пространство дома генераторы отопительной системы устанавливают в подвалах, возможна и отдельная установка - в отдельно стоящей подсобной постройке.

Теплообменники возможны грунтовые горизонтальные, грунтовые вертикальные и подводные.

Самые распространенные - это горизонтальные теплообменники. При их устройстве трубопроводы монтируют в отрытые системы траншей, причем глубина укладки должна превышать глубину зимнего промерзания грунтов. Один из существенных минусов горизонтальной прокладки трубопровода теплообменного контура - необходимость в значительной площади для его размещения. Нарушать систему будет нельзя, все растущие зеленые насаждения придется ограничить - деревьев на площадке быть не должно, поскольку корни могут повредить трубопроводы. Все насаждения ограничивают полутора метрами расстояния от зоны размещения коллектора.

Вертикальные теплообменники устанавливают отвесно, габарит получается малым, но стоимость земляных работ, монтажа и трудозатраты резко возрастают по сравнению с горизонтальной прокладкой. Площадь участка не потребуется много, но без бурильной техники работать будет невозможно, поскольку глубина скважин немалая - от полусотни и более двухсот метров. Данный метод считается самым дорогим, но практика показывает, что работа данной установки может быть очень долгой - более 40 лет. Метод подходит для загородных коттеджей с собственным участком, причем за ландшафтный дизайн можно не беспокоиться, система настолько малогабаритна, что практически не затрагивает благоустройство.

Три варианта применения геотермальной отопительной системы

  1. Наиболее дорогостоящий способ. Глубина котлована требуется минимально 80 метров, дополнительное оборудование, устанавливаемое в котлован и подключенное к трубопроводу - хладагент (антифриз) в резервуаре. При нагреве антифриза жидкость будет подниматься по трубопроводу к геотермальному насосу, отдавать тепловую энергию теплообменнику и возвращаться к резервуару.
  2. Вторая вариация применима, если под участком или в непосредственной близости имеется грунтовая вода на доступном уровне. Температура подземных вод может быть довольно высокой, и при подъеме грунтовой воды посредством оборудования теплового насоса и охлаждения воды в теплообменном контуре отопительная система здания получает необходимую тепловую энергию.
  3. Наиболее экономный метод. Отрывка котлована не нужна, но необходимо иметь рядом с участком воду - реку, озеро. На дне водоемов прокладывают зондовые трубопроводы, располагая их вертикально, и получают контур обогрева. Теплообменник в данном случае преобразует тепло воды, поднятой с донных участков водоема. Подводное расположение теплообменного контура возможно, как спиральная прокладка трубопровода, но максимальной глубиной укладки специалисты называют три метра под водой, а площади водоема требуется не меньше, чем двести квадратов.

В странах Европы и США отопление домов энергией земных недр распространено значительно больше, чем в нашей стране. Но альтернативой отоплению газом, электроэнергией, твердотопливными котлами и печами геотермальное отопление на сегодняшний день признано.

Основные плюсы геотермальных отопительных систем:
  • Малый расход электроэнергии на обогрев дома.
  • Простота конструкции системы, возможность самостоятельной установки.
  • Безопасность и абсолютная экологичность системы обогрева. Нет ни загрязнений окружающей среды, ни вредоносных выбросов.
  • Дополнительные химические средства, реактивы, топливные ресурсы любого типа не нужны. Требуется только электроэнергия.
  • Возгорание, задымление, взрывы с установкой геотермальной системы - больше не фактор риска. Электронасос - единственное оборудование, которое можно классифицировать как сложное и требующее соблюдения мер безопасности.
  • Энергоэффективность значительная, а расходы на получение тепловой энергии минимальны.
  • При условии качественного монтажа и материалов системы могут работать без ревизий, ремонтов и замен деталей тридцать и более лет.

Отопление солнечным коллектором

При данном способе также не нужно топлива, сжигания, дымоотведения и т. Далее. Принцип работы - преобразование энергии солнечного тепла в бытовую тепловую энергию, при полностью экологичном и безопасном процессе. Для небольших дачных домиков солнечные коллекторы проверены и используются десятки лет, хотя кпд небольших установок невелик. В качестве генераторов электроэнергии солнечные батареи - более современный вариант.

Преимущества обогрева солнечным коллектором для небольшого домика:

  • Эксплуатационные затраты на обогрев близки к нулевым, а тепла получается более, чем достаточно. Систему в полной мере можно назвать энергоэффективной.
  • В окружающую среду ничего не выбрасывается, полная экологическая безопасность.
  • Установка, настойка, эксплуатация и уход за солнечными батареями и коллекторной системой несложная.
  • Ни фасад, ни крышу дома солнечные батареи не портят. Вид современный и эстетичный.

Для того, чтобы отапливать дом, используя солнечный коллектор, требуется солнечное местоположение - это условие основное. Работа коллектора зависит также и от климата местности, ландшафта, затенения крыши здания рядом стоящими постройками, видом крыши и многими другими факторами. Несмотря на сложности, владельцы частных домов не только устанавливают у себя на крышах солнечные батареи, но и изготавливают данные аппараты своими руками. Для сборки солнечных коллекторов не требуются ни запредельно дорогостоящие, ни экзотические детали и материалы.

О принципе работы гелиоустановок

Модели, предлагаемые современным рынком, имеют конструктивные различия, но принцип работы у всех солнечных коллекторов одинаков - сбор энергии солнечных лучей и трансформация этой энергии в тепловую. Производительность данных приборов удивляет - за половину суток, или солнечный день коллектор берет столько энергии, что на выдаче может составить более полутора тысяч кВт - это отличная производительность. Причем сбор энергии идет и в дождик, и в облачную погоду, и отопление загородного дома возможно обеспечить на высоком уровне. По КПД солнечных установок - всего 60-65%, это связано с особенностями установок, обуславливающими потери тепла. Основа солнечных уловителей - особый поверхностный слой, улавливающий лучевую энергию и аккумулирующий тепло после трансформации этой энергии. Европейские страны, даже северные, где мало солнца, служат доказательством эффективности солнечных установок, поскольку солнечные коллекторы считают там обычным, постоянным явлением, а отнюдь не новшеством или экзотикой. К коллекторам подсоединяют даже дровяные камины, чем снимают проблемы получения горячей воды для частного дома. Для более эффективной работы системы обогрева в нее включают насос. Потребление электроэнергии для насосов не так значительно - годовое значение примерно 350-500 кВт/час.

Несколько видов солнечных уловителей

Воздушные. Принцип концентрации энергии - парниковый эффект. Поверхностный слой из стекла, или пленочного покрытия, или поликарбоната. При прохождении ультрафиолета через этот слой происходит его поглощение окрашенным в черное теплоприемником. От теплоприемной детали нагревается воздух снизу пленочного слоя, и это тепло поступает для обогрева помещений.

Подвижный. Солнечные лучи распространяются не всегда равномерно по всем сторонам света, и для полноценной «ловли» солнышка разработаны системы с датчиками освещения. Эти встроенные датчики работают на максимальный сбор энергии, поворачивая поверхности аккумуляторов за ходом солнечных лучей. Способ ориентации коллекторов может быть технически различным - поворачиваться может и зеркало, и сам коллектор, и зеркало вместе с нагревателем. Весьма эффективная система и оборудование, но и стоимость по сравнению с плоскими и воздушными коллекторами в несколько раз больше.

Плоский. Можно охарактеризовать данное оборудование как ящик, неподвижный и довольно компактный, а цвет - черный. Поверхности стеклянные. При солнечном дне работа коллектора составит не менее восьми часов. По причине недорогой цены плоский коллектор довольно популярен. Под защитным стеклом находиться система из медных трубок, встроенных в слой поглотителя высокой степени абсорбции, а снизу - теплоизолирующий слой. Рамная конструкция оконтурена алюминиевыми профилями.

Трубчатый. Черная трубка заполнена жидкостью-теплоносителем, и суммарный метраж этих труб очень значительный, поскольку они уложены в ряды с небольшим интервалом. Имеется различие температуры на входе и выходе, что и вызывает циркуляцию теплоносителя. Площадь поверхности, имеющая поглощающие энергию солнечных лучей свойства, также значительна.

Вакуумный. Ничем не отличается от приборов с трубчатым строением, но сами трубки устроены более эффективно. «Трубопровод» коаксильный, одна трубочка в другой, причем внутренняя медная трубка, которая и снимает тепло с абсорбера, имеющего высокоселективное покрытие, имеет U - образное строение. Между вакуумированной ударопрочной трубкой из бромосиликатного стекла имеется вакуум, как видно из названия.

Концентратор. Техническое устройство данных систем сложное. Это расчетная комбинация большого числа установок-рефлекторов, часть из них является зеркалами, часть - рефлекторами. Происходит сбор солнечных лучей с поверхностей крупных элементов и последующая передача на поглотительные элементы. Система поворотная, мобильная и следует за солнцем, для чего оснащается датчиками и механизмом движения.

Распределительный. Необходим для отопления системами теплых полов. Для коллектора разработаны вертикальные вставки, дающие возможность выполнять гидравлические настройки системы. Имеется автономная система - концевые заглушки, шаровые краны, термометр. Главное преимущество данного распределителя - перепады давления в системе регулируются.

О простейший моделях и ручной сборке гелиоуловителей

Ручная сборка коллекторов отопления возможна, и народные умельцы-домовладельцы доказывают это, причем применяя поражающие воображение материалы. В ход идут не только оцинковка и стальные бочки большого объема - от 150 литров, но не больше, чем 200 литров: такой домашний коллектор устанавливается на солнечной крыше и дает горячую воду для душа целый солнечный летний день. Эти простейшие, но очень эффективные летом устройства знакомы всем и заслужили всенародную любовь. Дешево и сердито, что называется. Причем принцип тот же - сбор и аккумулирование солнечной энергии. но что действительно поражает - неплохо работают домашние гелиоколлекторы, собранные из старых холодильников. главная деталь - змеевик, кроме него нужна фольга, трубопроводы, корпус из бочки и фольга.

Безопасные для окружающей среды и эффективные гелиоустановки - это отопительные системы будущего, причем уже сейчас возможно самостоятельное устройство простейшей рабочей модели, и неплохая экономия ресурсов при посезонном отоплении.

Солнечный коллектор ПАНЕЛЬ - Cолнечные коллекторы

Вакуумный солнечный коллектор.

Бренд
АНДИ Групп Серия ПАНЕЛЬ Модель SCH

Круглогодичное применение в сплит-системах солнечного водонагревателя.

SCH вакуумный солнечный коллектор – панель входит в состав сплит-систем серии SH. Коллектор SCH осуществляет непосредственный нагрев теплоносителя контура теплообменника, передающего тепловую энергию теплоносителю основного объема солнечной сплит-системы.

Комплектация:

Солнечный коллектор включает: манифольд (утеплитель - термостойкая ткань (поверх трубопровода коллектора) и пенополиуретан), вакуумные трубки (трехслойное покрытие) с медными тепловыми трубками (диаметр конденсатора 14 мм), раму алюминиевую (1,2-1,5 мм), резиновые противопылевые уплотнители, пластмассовые держатели, соединительные элементы.

Манифольд – это устройство в виде металлического блока, который выступает в качестве теплосборника. К нему подсоединены вакуумные трубки, которые передают тепловую энергию через конденсатор, располагающийся в самом верху трубки. Манифольд и тепловые трубки закреплены на общей металлической раме.


Принцип работы:

Селективное покрытие на внутренней поверхности вакуумных трубок преобразует солнечную энергию в тепловую и передает её тепловой трубке с помощью алюминиевой пластины. Рабочая жидкость в трубке испаряется и поднимается в конденсатор. Далее, отдав тепло в теплообменнике, пар превращается в жидкость и возвращается в основание тепловой трубки. Это тепло передается другому рабочему телу (антифриз или вода), которое переносит его в буферную емкость. Наличие солнечного излучения и циркуляции рабочего тела обеспечивает постоянную передачу тепла от коллектора к накопительному баку.

Характеристики:
  1. Превосходное сочетание вакуумной трубки и медной тепловой трубки. Высокая тепловая эффективность: эффективный способ передачи тепла в тепловой трубке (селективное покрытие, превосходно поглощающее тепло, в сочетании с вакуумной консервацией тепла).
  2. Широкий диапазон применения: тепловые трубки небольшой мощности могут быстро включиться в работу даже в облачную погоду. Установка может нормально работать при температурах до -35 градусов. Отсутствие воды в вакуумной трубке позволяет избежать снижения эффективности, возникающие при замерзании или появлении накипи.
  3. Каждая из трубок может работать самостоятельно, и вся установка может работать при повреждении отдельных трубок. Срок службы вакуумных труб превышает 15 лет.
  4. Уникальный способ соединения вакуумных и тепловых труб позволяет заменять стеклянные вакуумные трубки в случае повреждения.
Особенности солнечного коллектора «Панель» торговой марки «АНДИ Групп»

Солнечные коллекторы проходят полную проверку на заводе, что обеспечивает превосходное качество выпускаемой продукции. Уникальная технология производства позволяет гарантировать высокие характеристики.

По сравнению с аналогичными моделями других производителей, вакуумный солнечный коллектор АНДИ Групп обладает т рядом преимуществ:

  • Специальное трехслойное селективное покрытие трубок для повышения эффективности сбора тепла и минимизации тепловых потерь. Слой специальной меди концентрирует инфракрасную энергию внутри трубки.

Первый слой: Специальный медный состав для концентрации инфракрасного излучения.

Второй слой: Ионизированная нержавеющая сталь, ориентированная таким образом, чтобы поглощать до 98% поступающего солнечного излучения.

Третий слой: Нитрид алюминия – прозрачный слой с очень низким индексом отражения для прохода сопутствующего солнечного излучения.

Профиль алюминиевого манифольда специально разработан для снижения ветровых нагрузок и вибраций.

Стеклянная стена трубки толщиной 1,8мм, изготовленная из боросиликатного стекла для дополнительной прочности, может выдержать град диаметром до 35мм.

Все части солнечного водонагревателя, контактирующие с теплоносителем выполнены из высококачественной меди.

Общие характеристики:
  • Размер вакуумной трубки: 58*1800 мм;
  • Количество трубок в коллекторе: 12шт.,15шт.,18шт., 20шт., 24шт., 30шт.;
  • Поглощение: больше чем 92%;
  • Потери: меньше чем 8%;
  • Сопряжение монифольда: 1/2 дюйма, 3/4 дюйма;
  • Испытательное давление: 1 МПа;
  • Операционное давление жидкости: 0.6 Mpa;
  • Макс низкая рабочая температура: -50°С;
  • Теплоизоляция: полиуретановая пена;
  • Толщина теплоизоляции: 40 мм;
  • Расстояние между трубками: 75 мм.

Солнечная тепловая энергия | IPIECA

Последнее рассмотрение темы: 10 апреля 2013 г.
Секторы: Нисходящий поток, Восходящий поток

Гелиотермическая технология может использоваться в нефтегазовой промышленности для выработки технологического тепла или пара. Коллекторы солнечной энергии передают солнечную энергию технологической жидкости (обычно воде, маслу или воздуху), которая используется напрямую (например, пар для повышения нефтеотдачи) или косвенно (например, тепло передается в теплообменнике другому технологическому потоку).

Для нагрева рабочей жидкости солнечным светом можно использовать несколько различных технологий. Коллекторы солнечной тепловой энергии различаются своей рабочей температурой (низкая, средняя или высокая) и их движением (неконцентрация или концентрация). Неконцентрирующие коллекторы (также называемые стационарными коллекторами) постоянно закреплены на месте и не отслеживают солнце. У них одинаковая или почти одинаковая площадь для улавливания и поглощения солнечного излучения; тогда как концентрирующие коллекторы отслеживают солнце и, как правило, имеют вогнутые отражающие поверхности, которые задерживают и фокусируют солнечное излучение на меньшей принимающей области (ссылка 1).В таблице 1 представлен обзор различных типов солнечных тепловых коллекторов.

Таблица 1: Обзор различных типов солнечных тепловых коллекторов

Движение Коллектор Тип Абсорбер Тип Коэффициент концентрации Ориентировочный диапазон температур (° C)
Стационарный Плоский коллектор Квартира 1 30-90
Коллектор откачиваемый трубчатый 1 50-200
Составной параболический желоб трубчатый 1-5 60-240
Одноосный Параболический желоб трубчатый 60-90 60-390
Линейный Френель трубчатый 50–170 150-450
Двухосевое слежение Блюдо параболическое Путевая точка 100-1000 100-900
Центральный ресивер Путевая точка 100–1000 300-900

Если требуется горячая вода более низкой температуры, можно использовать плоские пластинчатые коллекторы (FPC) или вакуумные трубчатые коллекторы (ETC).FPC имеют пластину с высокой абсорбционной способностью, которая отводит тепло к трубкам, несущим теплоноситель. ETCs оснащены тепловыми трубками, которые поглощают солнечное излучение и передают тепло жидкости (например, метанол) внутри труб. Жидкость испаряется, и пар поднимается по трубе, где конденсируется на конце, выделяя скрытое тепло. Тепловые трубки помещены в герметичные трубки, которые уменьшают потери тепла и позволяют коллекторам работать при более высоких температурах, чем плоские пластинчатые коллекторы (Ссылка 1).

Температуры, превышающие те, которые достигаются с помощью неконцентрирующих коллекторов, могут быть достигнуты с использованием концентрирующих коллекторов, поскольку большое количество солнечной радиации концентрируется на относительно небольшой площади сбора. Коллекторы-концентраторы подразделяются на коллекторы с одноосным отслеживанием и двухосные коллекторы с отслеживанием (Ссылка 1). Коллекторы с параболическим желобом (PTC) и линейные отражатели Френеля (LFR) могут иметь пиковую мощность от 1 МВт до нескольких сотен МВт тепл. Если потребность в технологическом тепле превышает 450 ° C, единственными реальными технологиями являются центральная приемная система (полевой коллектор гелиостата), размер которой может варьироваться от 30 до 560 МВт тепл на градирню при пиковой мощности, или тарельчатая система (для небольших приложений). .

Рисунок 1: Изображения высокотемпературных солнечных коллекторов. Слева направо: параболический в Национальном центре солнечной энергии, Израиль; Линейная рефлекторная система Френеля компании Areva Solar; и центральная приемная система eSolar. Фотографии с сайта www.wikipedia.org.

Накопитель тепла также может использоваться для каждой из этих технологий, чтобы отделить поглощение солнечной энергии от передачи тепла технологической жидкости. Для нагрева горячей воды модуль аккумулирования тепла будет состоять из резервуара для воды, очень похожего на резервуар бытового водонагревателя.В системах с температурами до 550 ° C расплав нитратной соли можно использовать в качестве теплоносителя для хранения ощутимой энергии (Ссылка 2).

Более подробную информацию об этих технологиях можно найти по следующим адресам:

Технологическая зрелость

Есть в продаже ?: Есть
Жизнеспособность на шельфе: Нет
Модернизация Браунфилда ?: Есть
Многолетний опыт работы в отрасли: 5-10

Примеры проектов в отрасли

  • 21Z Solar Project, McKittrick, CA и Petroleum Development Oman - закрытый параболический желоб
  • Coalinga Project, Coalinga, CA - гелиостатическое поле

Дополнительные примечания

Коммерчески доступные технологии: стационарный коллектор; параболический желоб; линейный отражатель Френеля; и центральный ресивер

Ключевые показатели

Область применения:

Потенциально до 500+ МВт тепловой мощности
Эффективность: В зависимости от технологии и области применения
Нормативные капитальные затраты: Сильно зависит от технологии и области применения (установленная солнечная тепловая энергия может варьироваться от 83 долларов США / м2 до 1200 + долларов США / м2 (затраты 2005 г.).NB: где m2 - площадь солнечной батареи.
Ориентировочные эксплуатационные расходы: Порядка 1-2% от капвложений в год
Описание типового объема работ:

Установка солнечного коллектора для выработки тепла для производства пара или нагрева воды обычно связана со следующими задачами:

  • Сбор данных о солнечных ресурсах
  • Конструкция солнечного поля
  • Подготовка земли
  • Закупка и строительство солнечного полевого оборудования
  • Полевой трубопровод для интеграции с существующей системой распределения тепла / пара
  • Программное обеспечение системы управления
  • Чистка и обслуживание солнечного коллектора

Решение драйверов

Технический: Площадь основания: для большой установки требуется большая плоская смежная площадь.
Прерывистость: солнечные ресурсы работают с перебоями, поэтому для бесперебойной генерации пара должны быть доступны накопители или вторые средства генерации пара.
Коммерческий: Надбавка за производство пара из возобновляемых источников: могут быть доступны государственные льготы.
Стоимость топлива в значительной степени определяет стоимость пара, вырабатываемого при сгорании, по сравнению с паром, генерируемым солнечными тепловыми системами. В случаях, когда затраты на топливо высоки и где есть государственные стимулы для использования солнечной энергии, вероятно, будет больше подходить к использованию солнечной энергии.
Доступный солнечный свет (инсоляция): сильно влияет на общую стоимость пара.
Площадка с высоким уровнем прямого нормального излучения и большой площадью доступного пространства (например, в проекте Chevron Coalinga используются зеркала площадью более 65 акров для получения 29 мегаватт тепловой энергии (МВт тепл.) Пиковой выработки пара - см. Пример ниже).
Окружающая среда: Дизайн для погодных условий: ветер, штормы / песчаные бури, зима (например, отрицательная температура) и другие суровые погодные условия - это может увеличить стоимость установки и обслуживания.

Альтернативные технологии

Типичной базовой альтернативой производству пара / электроэнергии с помощью солнечной энергии является производство пара или когенерация тепла и электроэнергии путем сжигания природного газа или других ископаемых видов топлива.

Операционные проблемы / риски

Небольшие системы горячего водоснабжения обычно представляют собой установки с относительно низким уровнем риска, тогда как большие высокотемпературные системы могут нести более высокие риски в зависимости от области применения.

Некоторые общие технологические риски включают:

  • Неточные данные об освещенности или вариации местной погоды за несколько лет
  • Экстремальные погодные явления или другие условия окружающей среды (например,грамм. высокая концентрация твердых частиц во время штормов в некоторых областях применения, например, в условиях пустыни)
  • Конфликт с экологическими или культурными группами, выступающими против нарушения желаемого участка
  • Проблемы с качеством воды для пара и горячего водоснабжения
  • Долгосрочное влияние перемежаемости на баланс оборудования и способность резервной системы контроля тепловой нагрузки реагировать на эти колебания

Некоторые потенциальные риски, связанные с применением новых технологий, включают:

  • Непроверенная долгосрочная демонстрация технологии в успешных применениях
  • Быстро развивающаяся технология
  • Финансирование может быть затруднено, потому что кредитные учреждения считают более высокий риск


Примеры из практики

Демонстрационный проект солнечной тепловой энергии, Калифорния (Ссылка 16)

Проект солнечной тепловой энергии Chevron Coalinga, введенный в эксплуатацию в 2011 году, производит пар для увеличения нефтеотдачи (МУН) в Калифорнии.В проекте используется технология гелиостата от BrightSource Energy, Inc. для отражения солнечного света от 3822 гелиостатов (смонтированных зеркальных систем), сфокусированных на солнечной башне высотой 327 футов для генерации пара.

Базовый сценарий: Базовый проект по производству пара предусматривает эквивалентную мощность парогенератора, работающего на природном газе.

Вид деятельности по проекту повышения энергоэффективности: Установка проекта солнечной тепловой энергии с использованием гелиостатической технологии для производства пара мощностью 29 МВт тепл. Для замещения эквивалентного количества пара, вырабатываемого природным газом.


Характеристики производительности:

  • Пиковая выработка пара: 29 МВт тепл (тепловые мегаватты)
  • Коэффициент загрузки 27%
  • Эквивалент электрической мощности: прибл. 13 МВт (электрическая мегаватт)
  • Высота башни: 327 футов
  • Количество гелиостатов / зеркал: 3822 гелиостата; 7644 зеркала
  • Размер помещения: 100 акров, с зеркалами, покрывающими 65 акров

Ориентировочная экономия:

  • Экономия во многом зависит от стоимости природного газа.При максимальной производительности пара в 29 МВт тепл. Экономия природного газа для производства пара оценивается примерно в 120 млн БТЕ / час или 120 млн кубических футов в час. Среднегодовая производительность будет ниже.
  • Полученный пар будет производиться без выбросов, не считая выбросов, связанных со строительством и обслуживанием оборудования. Сокращение выбросов парниковых газов (ПГ) по сравнению с производством пара на природном газе составит порядка 6 тонн эквивалента CO 2 в час.

Артикул:

  1. Kalogirou, S.A. (2003). Солнечные тепловые коллекторы и их применение. В «Прогресс в области энергетики и науки о горении», 30 (2004), 231–295.
  2. Energy Alternatives India (EAI) (веб-сайт): «Концентрированная солнечная энергия».
  3. Weiss, W. et al. (2005). «Солнечное отопление во всем мире». Программа солнечного отопления и охлаждения МЭА, внутренний документ 2005 г.,
  4. NREL (веб-сайт): «TroughNet» - данные электростанции с параболическим желобом в США ».Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.
  5. NREL (веб-сайт): «Проекты линейных отражателей Френеля
  6. Tubosol PE2, пресс-релиз, 4 мая 2011 г .: «Крупнейшая в мире солнечная электростанция Френеля достигла финансового закрытия».
  7. Areva Group (веб-сайт): «Светлое будущее для концентрированной солнечной энергии (CSP)».
  8. NREL (веб-сайт): «Power Tower Projects».
  9. ДеЛеон, П. и Браун, К.С. (1982). Применение солнечных технологий для увеличения нефтеотдачи. В «Источниках энергии», т.6, Issue 1–2, 1982.
  10. Горман, Д.Н. (1987). «Оценка центральных приемников солнечных тепловых систем повышения нефтеотдачи». База данных Energy Citations (ECD), 1 июля 1987 г.
  11. Холл, К. (2011). «Противоположности притягиваются: нефтяные скважины, работающие на солнечной энергии». EnergyDigital - Глобальный энергетический портал (веб-сайт), 1 декабря 2011 г.
  12. GlassPoint (веб-сайт): «Самая низкая стоимость Steam EOR».
  13. Хелман, К. (2011). Масло от солнца. В журнале «Форбс», 25 апреля 2011 г.
  14. Oil and Gas Journal (веб-сайт): «PDO для пилотного увеличения нефтеотдачи солнечной энергии в Омане».4 августа 2011г.
  15. Reuters (веб-сайт): «GlassPoint представляет первый коммерческий проект по увеличению нефтеотдачи с помощью солнечной энергии». Пресс-релиз, 24 февраля 2011 г.
  16. Goossens, E. (2011). «Chevron использует солнечно-термический пар для добычи нефти в Калифорнии». Bloomberg (веб-сайт), 3 октября 2011 г.
  17. Abengoa Solar - солнечная энергия для устойчивого мира (веб-сайт): промышленные применения
  18. Areva Group (веб-сайт): «Areva и Technip работают над солнечными тепловыми системами (CSP) для нефтегазовой промышленности».Пресс-релиз, 24 апреля 2012 г.
  19. IPCC (2011). «Возобновляемые источники энергии и смягчение последствий изменения климата: специальный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата». Издательство Кембриджского университета, Кембридж (Великобритания) и Нью-Йорк (США).

Солнечные водонагреватели | Министерство энергетики

Солнечные водонагреватели, также называемые 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. Есть два типа солнечных водонагревательных систем: активные, у которых есть циркуляционные насосы и регуляторы, 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 водонагревательные системы

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

  • Пассивные системы со встроенным накопителем
    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 течет через систему, когда теплая вода поднимается, а более холодная вода опускается. Коллектор необходимо установить под накопительной емкостью, чтобы в емкость поднималась теплая вода.Эти системы надежны, но подрядчики должны уделять особое внимание конструкции крыши из-за тяжелого резервуара для хранения. Обычно они дороже интегральных пассивных систем коллектор-накопитель.

Резервуары для хранения и солнечные коллекторы

Для большинства солнечных водонагревателей требуется накопительный резервуар с хорошей изоляцией. Баки для хранения солнечной энергии имеют дополнительный выход и вход, соединенные с коллектором 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 солнечные коллекторы трех типов:

  • Плоский коллектор
    Стеклянные плоские коллекторы представляют собой изолированные, защищенные от атмосферных воздействий коробки, 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 накоплению солнечного тепла, она может быть оснащена водонагревателем без резервуара или водонагревателем по запросу в качестве резервного.

Выбор солнечного водонагревателя

Перед покупкой и установкой солнечной водонагревательной системы необходимо сделать следующее:

Также необходимо изучить различные компоненты, необходимые для солнечных водонагревательных систем, в том числе следующие:

Установка и обслуживание Система

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, чтобы вашу систему установил квалифицированный подрядчик по солнечным тепловым системам.

После установки правильное обслуживание вашей системы обеспечит ее бесперебойную работу. Пассивные системы не требуют особого обслуживания. Для активных систем обсудите требования к техническому 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 отборе потенциальных подрядчиков для установки и / или технического обслуживания задайте следующие вопросы:

  • Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания солнечных водонагревательных систем?
    Выберите компанию, у которой есть опыт установки системы нужного вам типа и обслуживания выбранных вами приложений.
  • Сколько лет у вашей компании есть опыт монтажа и обслуживания солнечного отопления?
    Чем больше впечатлений, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.
  • Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?
    В некоторых штатах требуется действующая лицензия 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 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 водонагревателей

Солнечные тепловые коллекторы, солнечные коллекторы

Есть 4 основные категории солнечных водонагревателей или солнечных коллекторов:

- Низкотемпературная неглазурованная - Концентрирующая - Плоская пластина - Вакуумная трубка

Низкотемпературные неглазурованные коллекторы

Этот тип коллектора в основном используется для обогрева бассейнов и состоит из матов черного цвета или трубок из материалов на основе резины или пластика, по которым циркулирует вода в бассейне.Такие панели эффективны при нагревании больших объемов воды за счет небольшого повышения температуры (идеально подходит для бассейна) в теплых солнечных условиях. В жарких солнечных регионах такие панели также используются для горячего водоснабжения.

Поскольку этот тип коллектора не изолирован, он не может эффективно работать в более прохладных условиях или когда требуется более горячая вода (температура душа).

Такие коллекторы часто называют «неглазурованными», поскольку они не имеют стеклянной крышки, как плоские пластины или вакуумные трубчатые коллекторы.Это название, однако, может вызвать путаницу со следующим типом «концентрирующего» коллектора, описанным ниже, который также является «неглазурованным», но очень отличается по конструкции и принципу действия.

Коллекторы-концентраторы

Когда требуются высокие температуры (> 120 o C / 250 o F), например, для производства пара, часто используются концентрирующие коллекторы.

Концентрирующий коллектор использует зеркала для концентрации солнечного света на абсорбирующей трубе или панели, что позволяет достичь гораздо более высоких температур.Такие коллекторы обычно требуют отслеживания по 1 или 2 осям, чтобы следовать за солнцем и обеспечивать оптимальный угол отражения. Из-за размера и сложности этих систем они в основном используются для крупномасштабных проектов.

Плоские коллекторы

Плоские коллекторы являются наиболее распространенным и широко используемым типом солнечных батарей

.

коллектор для горячего водоснабжения. Конструкция представляет собой очень простую изолированную коробку с листом абсорбера, приваренным к медной трубе, по которой циркулирует жидкий теплоноситель.

Несмотря на то, что основная концепция дизайна довольно последовательна у производителей, существуют различия в аспектах конструкции, которые могут улучшить производительность, сделать панели легче, проще в установке и подходящими для различных форматов установки и, в конечном итоге, влияют на стоимость, эффективность и долговечность.

Коллекторы с плоской пластиной хорошо работают в теплом климате и при достижении температуры для основного горячего водоснабжения (<60 o C / 140 o F).Отсутствие изоляции над поглотителем является неотъемлемым недостатком конструкции и приводит к большим потерям тепла. Эти потери тепла означают, что плоские пластины не могут эффективно нагреться при более высоких температурах (> 70 o C / 160 o F), а производительность значительно снижается в холодную погоду.

Для получения дополнительной информации о плоских солнечных коллекторах Apricus щелкните здесь.

Коллекторы вакуумные

Вакуумные трубки состоят из массива стеклянных трубок с одной или двумя стенками с вакуумом, который обеспечивает отличную изоляцию от потерь тепла.Конструкция очень похожа на стеклянную колбу с горячей водой, в которой хранится горячая вода.

Одностенные вакуумные трубки обычно имеют ребро с абсорбирующим покрытием, аналогичное тому, которое используется в плоском пластинчатом коллекторе.

Вакуумные трубки с двойными стенками имеют абсорбирующее покрытие на внутренней трубке, а пространство между двумя трубками «вакуумируется» для образования вакуума.

Apricus использует вакуумные трубы с двойными стенками, поскольку они обладают некоторыми преимуществами по сравнению с одностенными.Для получения более подробной информации о вакуумированных трубках щелкните здесь.

Для получения дополнительной информации о солнечных коллекторах с вакуумными трубками Apricus AP щелкните здесь.

Входное / выходное задание - EnergyPlus 8.0

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

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

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

SolarCollector: FlatPlate: Water [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя SolarCollector: FlatPlate: Water.

Поле: Название производительности солнечного коллектора [LINK]

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

Поле: Имя поверхности [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя входного узла [ССЫЛКА]

Имя подключения впускного узла к контуру установки.

Поле: Имя узла розетки [ССЫЛКА]

Имя подключения выходного узла к контуру установки.

Поле: Максимальный расход [ССЫЛКА]

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

Пример ниже.

  Солнечный коллектор: FlatPlate: Water,
 Коллектор 1,! - Имя
 ACR Solar International Fireball 2001,! - Название производительности солнечного коллектора
 Поверхность коллектора,! - Имя поверхности
 Впускной узел коллектора,! - Имя впускного узла
 Узел выхода коллектора,! - Имя узла выхода
 0.00005; ! - Максимальный расход (м3 / с)  

Вывод воды на плоскую пластину солнечного коллектора [ССЫЛКА]

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

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

Модификатор угла падения солнечного коллектора [] [LINK]

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

КПД солнечного коллектора [] [ССЫЛКА]

Общий КПД коллектора. Это соотношение собранной энергии и падающей солнечной энергии. При достаточно высокой температуре наружного воздуха КПД может быть больше 1.

Скорость теплопередачи солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Энергия теплопередачи солнечного коллектора [Дж] [ССЫЛКА]

Это общая скорость (в Вт) и количество энергии (в Дж), передаваемое циркулирующей жидкости коллектора.Положительные значения указывают на нагрев жидкости, а отрицательные значения - на охлаждение жидкости.

Коэффициент теплоотдачи солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

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

Коэффициент потери тепла солнечным коллектором [Вт] [ССЫЛКА]

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

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

  Зона, средняя, ​​поверхность за пределами лица, освещенная солнцем Площадь [м2]
Зона, среднее значение, доля поверхности за пределами лица при солнечном освещении []
Зона, средняя, ​​поверхность за пределами лица Уровень падающего солнечного излучения на площадь [Вт / м2]
Зона, средняя, ​​поверхность за пределами лица Уровень падающего луча солнечного излучения на площадь [Вт / м2]
Зона, средняя, ​​поверхность за пределами лица Падающее небо Скорость рассеянного солнечного излучения на площадь [Вт / м2]
Зона, средняя, ​​поверхность за пределами лица Падающая на землю интенсивность диффузного солнечного излучения на площадь [Вт / м2]
Зона, среднее значение, косинус угла падения солнечного луча на поверхность []  

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

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

SolarCollectorPerformance: FlatPlate [LINK]

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

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

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

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

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя объекта SolarCollectorPerformance: FlatPlate.

Поле: Общая площадь [ССЫЛКА]

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

Поле: Тестовая жидкость [ССЫЛКА]

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

Поле: Тестовая скорость потока [ССЫЛКА]

Объемный расход во время испытаний [м 3 / с].Если значение доступно как расход на единицу площади, рекомендуется умножить на Общая площадь модуля коллектора, а не на чистую площадь апертуры.

Поле: Тип корреляции теста [ССЫЛКА]

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

Поле: Коэффициент 1 уравнения эффективности [ССЫЛКА]

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

Поле: Коэффициент 2 уравнения эффективности [ССЫЛКА]

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

Поле: Коэффициент 3 уравнения эффективности [ССЫЛКА]

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

Поле: Коэффициент 2 модификатора угла падения [ССЫЛКА]

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

Поле: Коэффициент 3 модификатора угла падения [ССЫЛКА]

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

Ниже приводится пример этого объекта.

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

SolarCollectorPerformance: вывод FlatPlate [LINK]

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

SolarCollector: IntegralCollectorStorage [LINK]

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

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя объекта SolarCollector: IntegralCollectorStorage.

Поле: Название производительности солнечного коллектора [LINK]

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

Поле: Имя поверхности [ССЫЛКА]

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

Поле: Тип граничных условий нижней поверхности [ССЫЛКА]

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

Поле: Другие побочные условия Название модели [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя входного узла [ССЫЛКА]

Имя подключения впускного узла к контуру установки.

Поле: Имя узла розетки [ССЫЛКА]

Имя подключения выходного узла к контуру установки.

Поле: Максимальный расход [ССЫЛКА]

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

Пример ниже.

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

SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Уникальное имя объекта SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage.

Поле: Тип сборщика ICS [ССЫЛКА]

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

Поле: Общая площадь [ССЫЛКА]

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

Поле: Объем воды в коллекторе [ССЫЛКА]

Это поле ввода - объем воды в солнечном коллекторе в м3.

Поле: Нижняя теплопроводность [ССЫЛКА]

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

Поле: Боковая теплопроводность [ССЫЛКА]

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

Поле: Соотношение сторон коллектора [ССЫЛКА]

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

Поле: Высота со стороны коллектора [ССЫЛКА]

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

Поле: Тепловая масса пластины абсорбера [ССЫЛКА]

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

Поле: Количество обложек [ССЫЛКА]

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

Поле: Интервал обложки [ССЫЛКА]

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

Поле: Показатель преломления внешнего покрытия [ССЫЛКА]

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

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

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

Поле: коэффициент излучения внешней крышки [ССЫЛКА]

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

Поле: Показатель преломления внутреннего покрытия [ССЫЛКА]

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

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

Это поле ввода является произведением коэффициента ослабления (K) и толщины (L) материала внутреннего покрытия.Материал внутренней крышки более прозрачен, чем внешняя крышка, очень тонкий и, следовательно, их толщину можно считать незначительной. Значение по умолчанию для коэффициента ослабления, умноженного на толщину (KL), составляет 0,008 (= 40,0x0,0002), что является произведением коэффициента ослабления 40 м -1 и толщины 0,2 мм.

Поле: коэффициент излучения внутренней крышки [ССЫЛКА]

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

Поле: Поглощающая способность абсорбирующей пластины [ССЫЛКА]

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

Поле: коэффициент излучения поглощающей пластины [ССЫЛКА]

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

Пример ниже.

  SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage,
 ICS Experimental,! - Имя
 RectangularTank,! - Тип коллектора ICS
 0,37275,! - Общая площадь {м2}
 0,0195875,! - Объем воды коллектора {м3}
 0.10,! - Нижняя теплопроводность
 1.00,! - Боковая теплопроводность
 0,8,! - Соотношение сторон коллектора {безразмерный}
 0,08,! - Высота стороны коллектора {м}
 5800.0,! - Тепловая масса пластины абсорбера {Дж / м2К}
 1,! - Кол-во крышек {безразмерный}
 0,05,! - Расстояние между крышками {м}
 1,526,! - Показатель преломления внешнего покрытия {безразмерный}
 0,0125,! - Коэффициент экстинкции, умноженный на толщину внешней оболочки {безразмерный}
 0,88,! - Коэффициент излучения внешней крышки
 1,126,! - Показатель преломления внутреннего покрытия {безразмерный}
 0,0126,! - Коэффициент экстинкции, умноженный на толщину внутренней оболочки {безразмерный}
 0.88,! - Излучающая способность внутренней крышки {безразмерная}
 0,96,! - Поглощающая способность пластины абсорбера {безразмерный}
 0,60; ! - Коэффициент излучения пластины поглотителя {безразмерный}  

Выходы накопителя на интегральном коллекторе солнечного коллектора [ССЫЛКА]

Следующие выходные переменные сообщаются для SolarCollector: IntegralCollectorStorage объект:

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

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

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

Температура пластины абсорбера солнечного коллектора [C] [LINK]

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

Тепловой КПД солнечного коллектора [] [LINK]

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

Скорость теплопередачи накопителя солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

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

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

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

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

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

Скорость теплопередачи солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Энергия теплопередачи солнечного коллектора [Дж] [ССЫЛКА]

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

Произведение коэффициента пропускания и поглощения солнечного коллектора [] [LINK]

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

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

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

SolarCollector: FlatPlate: PhotovoltaicThermal [ССЫЛКА]

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

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

Поле: Имя [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя поверхности [ССЫЛКА]

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

Поле: Название характеристики фотоэлектрической-тепловой модели [ССЫЛКА]

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

Поле: Название фотоэлектрического генератора [ССЫЛКА]

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

Область: Тип термической рабочей жидкости [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя узла впуска воды [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя узла выпуска воды [ССЫЛКА]

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

Поле: имя узла воздухозаборника [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя узла выпуска воздуха [ССЫЛКА]

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

Поле: Расчетный расход [ССЫЛКА]

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

Ниже приводится пример этого объекта.

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

Солнечный коллектор FlatPlate PhotovoltaicThermal выходы [LINK]

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

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

Тепловая мощность генератора [Вт] [ССЫЛКА]

Генератор вырабатывает тепловую энергию [Дж] [ССЫЛКА]

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

Состояние байпаса жидкости PVT генератора [] [LINK]

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

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

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

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

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

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

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

SolarCollectorPerformance: PhotovoltaicThermal: Simple [LINK]

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

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Это поле - уникальное имя для этого объекта.

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

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

Поле: Тип режима ввода КПД теплового преобразования [ССЫЛКА]

Это поле используется для определения того, как вводится тепловой КПД.Есть два варианта: «Фиксированный» или «Запланированный». Если в этом поле установлено значение «Фиксированное», будет использоваться постоянное значение теплового КПД (устанавливается в следующем поле). Если в этом поле установлено значение «По расписанию», то значения теплового КПД задаются в расписании.

Поле

: значение КПД термического преобразования, если фиксировано [ССЫЛКА]

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

Поле: Название графика эффективности термического преобразования [ССЫЛКА]

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

Поле: Излучение передней поверхности [ССЫЛКА]

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

Ниже приведен пример входного объекта.

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

Подключение к солнечной системе отопления коллектора [ССЫЛКА]

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

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

Схема подключения контура солнечного коллектора

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

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

Схема подключения солнечной системы отопления с двумя баками

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

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

Солнечная система отопления с двумя баками и термостатирующим клапаном

Управление солнечной системой отопления [ССЫЛКА]

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

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

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

Предотвращение замораживания [ССЫЛКА]

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

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

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

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

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

Дополнительные элементы управления [ССЫЛКА]

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

Пример списка диспетчера доступности системы [LINK]

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

  AvailabilityManagerAssignmentList,
  Список диспетчера доступности коллекторного цикла,! - Имя
  AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOff,! - Тип объекта диспетчера доступности 1
  Диспетчер доступности выключения при высоких температурах,! - Имя диспетчера доступности 1
  AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOn,! - Тип объекта диспетчера доступности 2
  Включите диспетчер доступности при низкой температуре,! - Имя диспетчера доступности 2
  AvailabilityManager: DifferentialThermostat,! - Тип объекта диспетчера доступности 3
  Диспетчер доступности дифференциального термостата; ! - Имя менеджера доступности 3

 AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOff,! Для безопасности водонагревателя
  Диспетчер доступности выключения при высоких температурах,! - Имя
  Узел выхода для использования в водонагревателе,! - Имя узла датчика
  60.0; ! - Температура (C)

 AvailabilityManager: HighTemperatureTurnOn,! Для предотвращения замерзания за счет рециркуляции
  Низкотемпературный диспетчер доступности,! - Имя
  Узел выхода коллектора,! - имя узла датчика
  0,0; ! - Температура (C)

 AvailabilityManager: Дифференциальный термостат,! Для получения полезного тепла от коллектора к резервуару
  Диспетчер доступности дифференциального термостата,! - Имя
  Узел выхода коллектора,! - имя горячего узла
  Узел выхода источника водонагревателя,! - Имя узла холодного воздуха
  10.0,! - Предельная разница температур (дельта C)
  2.0; ! - Предел отключения разницы температур (дельта C)  

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

SolarCollector: UglazedTranspired [ССЫЛКА]

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

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

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

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

Поле: Имя [ССЫЛКА]

Это поле содержит уникальное имя неглазурованного прозрачного солнечного коллектора.

Поле: Название модели граничных условий [ССЫЛКА]

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

Поле: Название графика доступности [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя входного узла [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя узла розетки [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя узла уставки [ССЫЛКА]

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

Поле: Имя узла зоны [ССЫЛКА]

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

Поле: Название расписания уставки свободного нагрева [ССЫЛКА]

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

Поле: Диаметр отверстий в коллекторе [ССЫЛКА]

Это поле используется для ввода эффективного диаметра отверстий на поверхности коллектора. Диаметр следует вводить в метрах. Для перфорации, отличной от круглой, используйте эквивалентный диаметр для круглого отверстия с такой же площадью.

Поле: расстояние между перфорациями в коллекторе [ССЫЛКА]

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

Поле: Коэффициент теплового излучения поверхности коллектора [ССЫЛКА]

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

Поле: поглощение солнечной энергии поверхностью коллектора [ССЫЛКА]

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

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

Поле: эффективная общая высота коллектора [ССЫЛКА]

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

Поле: эффективная толщина зазора камеры за коллектором [ССЫЛКА]

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

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

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

Поле: Схема расположения отверстий для шага [ССЫЛКА]

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

Поле: Корреляция эффективности теплообмена [ССЫЛКА]

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

Поле

: отношение фактической площади поверхности коллектора к прогнозируемой площади [ССЫЛКА]

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

Поле: Шероховатость коллектора [ССЫЛКА]

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

Поле: Толщина коллектора [ССЫЛКА]

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

Поле: Эффективность перфорации по отношению к ветру [ССЫЛКА]

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

Поле

: коэффициент расхода для отверстий с учетом потока, управляемого плавучестью [ССЫЛКА]

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

Поле: Поверхность

<#> Имя [ССЫЛКА]

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

Ниже приводится пример этого объекта.

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

Неглазурованные прозрачные выходы солнечного коллектора [ССЫЛКА]

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

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

Эффективность теплообменника солнечного коллектора [] [LINK]

Результаты корреляций UTSC, определенных с помощью.

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

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

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

Объемная скорость воздуха, приближающегося к коллектору.

Температура поверхности солнечного коллектора [C] [LINK]

Температура поверхности самого коллектора.

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

Температура воздуха внутри и на выходе из камеры статического давления за коллектором.

Явная скорость нагрева солнечного коллектора [Вт] [ССЫЛКА]

Общая скорость добавления тепла к потоку наружного воздуха.

SolarAir: объект [J] [LINK]

Счетчик, который включает тепловую энергию, предоставляемую UTSC.

SolarAir: HVAC [J] [LINK]

Счетчик, который включает тепловую энергию, предоставляемую UTSC.

HeatProduced: SolarAir [J] [LINK]

Счетчик, который включает тепловую энергию, предоставляемую UTSC.

Энергия ощутимого нагрева солнечного коллектора [Дж] [ССЫЛКА]

Общая сумма энергии, добавленной к потоку наружного воздуха.

Солнечный коллектор с естественной вентиляцией Скорость изменения воздуха [ACH] [LINK]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Эффективность системы солнечного коллектора [] [LINK]

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

КПД солнечного коллектора [] [LINK]

КПД солнечного коллектора UTSC.

SolarCollector: UnglazedTranspired: MultiSystem [ССЫЛКА]

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

Поле: Название солнечного коллектора [ССЫЛКА]

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

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

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

Поле: Система наружного воздуха

<#> Впускной узел коллектора [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя эфирного узла, который обеспечивает эфир в UTSC. Это имя узла также должно быть назначено узлу наружного воздуха с использованием объектов OutdoorAir: NodeList и OutdoorAir: Node. Этот узел также называется узлом исполнительного механизма в объекте Controller: OutdoorAir ****.

Поле: Система наружного воздуха

<#> Выходной узел коллектора [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя воздушного узла, который является выходом UTSC.Это имя узла обычно будет именем узла наружного воздушного потока в OutdoorAir: Mixer (если на пути наружного воздуха нет другого оборудования).

Поле: Система наружного воздуха

<#> Узел смешанного воздуха [ССЫЛКА]

Это поле содержит имя воздушного узла, у которого есть менеджер уставок, контролирующий его уставку температуры. Это имя узла обычно называется узлом смешанного воздуха в объекте Controller: OutdoorAir ****.

Поле: Система наружного воздуха

<#> Узел зоны [ССЫЛКА]

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

Ниже приводится пример этого объекта.

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

3.1 Обзор плоских коллекторов

Плоские солнечные коллекторы, вероятно, являются наиболее фундаментальной и наиболее изученной технологией для систем горячего водоснабжения на солнечной энергии. Общая идея этой технологии довольно проста. Солнце нагревает темные плоские поверхности, которые собирают как можно больше энергии, а затем энергия передается воде, воздуху или другой жидкости для дальнейшего использования.

Это основные компоненты типичного плоского солнечного коллектора:

  • Черная поверхность - поглотитель падающей солнечной энергии
  • Покрытие остекления - прозрачный слой, передающий излучение к поглотителю, но предотвращающий радиационные и конвективные потери тепла с поверхности
  • Трубки с теплоносителем для передачи тепла от коллектора
  • Опорная конструкция для защиты компонентов и удержания их на месте
  • Изоляция, закрывающая боковые стороны и дно коллектора для снижения тепловых потерь

Рисунок 3.1: Схема плоского солнечного коллектора с жидкой транспортной средой. Солнечное излучение поглощается черной пластиной и передает тепло жидкости в трубках. Теплоизоляция предотвращает потерю тепла при передаче жидкости; экраны уменьшают тепловые потери из-за конвекции и излучения в атмосферу

Кредит: Марк Федкин (с изменениями по Даффи и Бекман, 2013 г.)

Плоские системы обычно работают и достигают максимальной эффективности в диапазоне температур от 30 до 80 o ° C (Kalogirou, 2009), однако некоторые новые типы коллекторов, в которых используется вакуумная изоляция, могут достигать более высоких температур (до 100 ° C). o ° С).Благодаря введению селективных покрытий, температура застойной жидкости в плоских коллекторах достигает 200 o C.

Пробный вопрос

- Какие материалы обычно используются для изготовления пластин-поглотителей и крышек остекления?

Мы частично обсудили выбор материалов и их свойства в Уроке 2. Тем не менее, мы рекомендуем вам взглянуть шире и ознакомиться с текущими нововведениями в конструкциях с плоскими пластинами. Для обсуждения в этом уроке вас попросят поделиться тем, что вы нашли во время поиска, и описать современные материалы, которые помогают повысить производительность коллекционеров.

Некоторые преимущества плоских коллекторов заключаются в том, что они:

  • Простота изготовления
  • Низкая стоимость
  • Улавливание как лучевого, так и рассеянного излучения
  • На постоянной основе (не требуется сложное оборудование для позиционирования или слежения)
  • Незначительное обслуживание

Плоские коллекторы устанавливаются лицом к экватору (т. Е. На юг в северном полушарии и на север в южном полушарии).Оптимальный наклон коллекторной пластины близок к широте места (+/- 15 o ). Если применяется солнечное охлаждение, оптимальный угол установки составляет Широта - 10 o , чтобы солнечный луч был перпендикулярен коллектору в летнее время. Если используется солнечное отопление, оптимальный угол установки составляет Latitude + 10 o . Однако было обнаружено, что для круглогодичного применения горячей воды оптимальный угол составляет Latitude + 5 o , что обеспечивает несколько лучшую производительность зимой, когда горячая вода более необходима (Kalogirou, 2009)

Опции транспортной жидкости

Плоские пластинчатые коллекторы могут использовать перенос тепла жидкостью или воздухом.

Вода - один из распространенных вариантов жидкой жидкости из-за ее доступности и хороших тепловых свойств:

  • Обладает относительно высокой объемной теплоемкостью
  • Несжимаемый (или почти несжимаемый)
  • Имеет высокую массовую плотность (что позволяет использовать для транспортировки небольшие трубы и трубки)

Одним из недостатков воды является то, что она замерзает зимой, что может повредить коллектор или систему трубопроводов. Этого можно избежать, опустив воду из коллектора при низком потреблении солнечной энергии (ниже критического порога инсоляции).Датчики слива часто используются для контроля системы и обеспечения полного слива, поскольку замерзание воды в кармане может вызвать повреждение. Наполнение системы водой на следующее утро тоже не идеально. Возможные воздушные карманы в коллекторе могут быть проблемой, блокируя поток воды и снижая эффективность системы (Vanek and Albright, 2008).

Смеси антифризов можно использовать вместо чистой воды для решения вышеупомянутых проблем. Обычными компонентами антифриза являются этиленгликоль или пропиленгликоль.Эти химические вещества, смешанные с водой, требуют систем замкнутого цикла и надлежащей утилизации из-за токсичности. Номинальный срок службы антифриза вроде составляет около 5 лет, после чего его необходимо заменить.

Воздух может использоваться в качестве транспортной жидкости в некоторых конструкциях плоских коллекторов. Этот вариант лучше подходит для обогрева помещений или сушки сельскохозяйственных культур. Вентилятор обычно требуется для облегчения потока воздуха в системе и эффективного отвода тепла. Некоторые конструкции могут обеспечивать пассивное (без вентилятора) движение воздуха за счет тепловой плавучести.

Жидкости с фазовым переходом также можно использовать с плоскими коллекторами. Некоторые хладагенты входят в эту группу жидкостей. Они не замерзают, что устраняет проблемы, описанные выше для воды, и из-за их низкой точки кипения могут переходить от жидкости к газу при повышении температуры. Эти жидкости могут быть полезны в условиях, когда требуется быстрое реагирование на быстрые колебания температуры.

Коллекторное строительство

Ключевыми соображениями при проектировании плоского коллектора являются максимальное поглощение, минимизация потерь на отражение и излучение, а также эффективная теплопередача от пластины коллектора к жидкостям.Одним из важных вопросов является получение хорошей тепловой связи между пластиной абсорбера и заменами (трубами или каналами, содержащими теплоносители). Различные конструкции конструкции (показанные ниже) пытаются решить эту проблему.

Рисунок 3.2: Различные конструкции плоского коллектора в сборе. Цветовые коды: голубой - стеклянная крышка, синий - каналы для жидкости, черный - материал абсорбера, серый - изоляция. Некоторые конструкции (b, c) включают в себя каналы для жидкости в структуре пластины поглотителя, чтобы максимизировать теплопроводность между компонентами.Другие модификации (а, г) включают трубки и каналы, припаянные или приклеенные к пластине.

Кредит: Марк Федкин (с изменениями по Калогиру, 2009 г.)

В сборке пластина-канал могут использоваться различные методы крепления компонентов - термоцемент, припой, зажимы, зажимы, пайка, механические аппликаторы давления. Одним из факторов, влияющих на выбор метода сборки, является стоимость рабочей силы и материалов.

Далее мы рассмотрим передачу и баланс энергии внутри плоского коллектора.

Артикул:
  • Kalogirou, S.A., Solar Energy Engineering , Elsevier, 2009
  • Ванек, Ф.М., и Олбрайт, Л.Д., Energy Systems Engineering , McGraw Hill, 2008.

Солнечный коллектор | Green Wiki

Солнечный тепловой коллектор - это солнечный коллектор, специально предназначенный для сбора тепла, то есть для поглощения солнечного света для обеспечения тепла. Хотя этот термин может применяться к простым солнечным панелям для горячей воды, он обычно используется для обозначения более сложных установок.Существуют различные типы тепловых коллекторов, такие как солнечные параболические, солнечные желоба и солнечные башни. Коллекторы этого типа обычно используются на солнечных электростанциях, где солнечное тепло используется для выработки электроэнергии путем нагрева воды для производства пара и приведения в действие турбины, подключенной к электрическому генератору.

Типы

Плоские и коробчатые коллекторы обычно используются в быту и легкой промышленности. Параболические желоба, тарелки и башни используются почти исключительно на солнечных электростанциях или в исследовательских целях.Эффективность преобразования солнечного коллектора выражается как eta0 или η0.

Плоская тарелка

Файл: Солнечные панели, Санторини.jpg

Солнечная тепловая система для нагрева воды - они размещены на плоской крыше.

Это наиболее распространенный тип солнечного теплового коллектора, который обычно используется в качестве солнечной панели для горячего водоснабжения для производства горячей воды от солнечной энергии. Защищенный от атмосферных воздействий, изолированный ящик, содержащий черный металлический лист абсорбера со встроенными трубами, помещен на пути солнечного света. Солнечная энергия нагревает воду в трубах, заставляя ее циркулировать по системе за счет естественной конвекции.Вода обычно подается в резервуар для хранения, расположенный над коллектором. Эта пассивная солнечная система нагрева воды обычно используется в отелях и домах в солнечном климате, например, в южной Европе.

Для этих целей обычно используют плоские солнечные батареи или вакуумные трубчатые коллекторы с фиксированной ориентацией (положением). Наивысшая эффективность с неподвижным коллектором с плоской пластиной или вакуумным трубчатым коллектором достигается, если он обращен к солнцу и наклонен под углом к ​​горизонту, равным широте плюс около 10 градусов.Солнечные коллекторы делятся на две основные категории: неконцентрирующие и концентрирующие.

В неконцентрирующем типе площадь коллектора (то есть область, которая задерживает солнечное излучение) совпадает с площадью поглотителя (то есть площадью, поглощающей излучение).

Существует множество конструкций коллектора с плоскими пластинами, но, как правило, все они состоят из

(1) поглотитель с плоской пластиной, который улавливает и поглощает солнечную энергию,
(2) прозрачная крышка (и), которая пропускает солнечную энергию, но снижает потери тепла из поглотителя,
(3) теплоноситель (воздух или вода), протекающий по трубкам для отвода тепла от поглотителя, и
(4) теплоизоляционная подложка.Один плоский коллектор предназначен для вакуумирования, чтобы предотвратить потерю тепла.

Наиболее эффективно использовать коллекторы с герметичной системой теплообмена, а не с протеканием питьевой воды через коллекторы. Смесь воды и пропиленгликоля (которая используется в пищевой промышленности) может использоваться в качестве теплоносителя для защиты от повреждений, вызванных замерзанием, до температуры, которая зависит от доли пропиленгликоля в смеси.

Первая точная модель плоских солнечных коллекторов была разработана Hottel и Whillier в 1950-х годах.

Трубка откачиваемая

Файл: Вакуумный трубчатый коллектор.gif

Вакуумная (или вакуумная) панель трубок.

Эти коллекторы имеют несколько вакуумированных стеклянных трубок, которые нагревают поглотители солнечной энергии и, в конечном итоге, рабочую жидкость солнечной энергии (воду или смесь антифриза - обычно пропиленгликоль) для нагрева горячей воды для бытового потребления или для обогрева жидкостных помещений. Вакуум внутри откачанных трубок снижает кондуктивные потери тепла, позволяя им достигать значительно более высоких температур, чем у большинства плоских коллекторов.По этой причине они могут хорошо работать в более холодных условиях. Преимущество в значительной степени теряется в более теплом климате, за исключением тех случаев, когда желательна очень горячая вода, например техническая вода для промышленных предприятий. Высокие температуры, которые могут возникнуть, могут потребовать специальной конструкции системы, чтобы избежать или смягчить условия перегрева. Еще одно преимущество этой конструкции перед плоской пластиной состоит в том, что постоянный профиль круглой трубы означает, что коллектор всегда перпендикулярен солнечным лучам, и поэтому поглощенная энергия примерно постоянна в течение дня.

Бассейн или неглазурованный

Коллектор этого типа очень похож на коллектор с плоской пластиной, за исключением того, что у него нет остекления / прозрачной крышки. Он широко используется для обогрева бассейнов, так как работает достаточно хорошо, когда желаемая температура на выходе близка к температуре окружающей среды (то есть, когда на улице тепло). По мере снижения температуры окружающей среды эти коллекторы становятся крайне неэффективными.

Воздух

Эти коллекторы нагревают воздух напрямую, почти всегда для обогрева помещений.Они также используются для предварительного нагрева подпиточного воздуха в коммерческих и промышленных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Ящик тип

Обычная солнечная плита представляет собой коллектор коробчатого типа. Это металлический ящик, открытый сверху и изолированный с боков зеркалом того же размера, прикрепленным к нему на шарнирах (как простой ящик с зеркалом, прикрепленным к нижней стороне крышки).

Параболический желоб

Файл: Smallsketch.jpg

Параболический желоб

Этот тип коллектора обычно используется на солнечных электростанциях.Параболический отражатель в форме желоба используется для концентрации солнечного света на изолированной трубке (трубке Дьюара) или тепловой трубке, помещенной в фокусную точку и содержащей хладагент, который передает тепло от коллекторов к котлам на электростанции.

Параболическая тарелка

Файл: Parabolic-diver.jpg

Солнечная параболическая тарелка

Это самый мощный тип коллектора, который концентрирует солнечный свет в одной фокусной точке через одну или несколько параболических тарелок, расположенных аналогично отражающему телескопу, фокусирующему звездный свет. или тарелочная антенна фокусирует радиоволны.Эта геометрия может использоваться в солнечных печах и солнечных электростанциях.

Есть два ключевых феномена, которые необходимо понять, чтобы понять конструкцию параболической тарелки. Во-первых, форма параболы определяется таким образом, что падающие лучи, параллельные оси тарелки, будут отражаться в направлении фокуса, независимо от того, в какую точку тарелки они попадают. Второй ключ заключается в том, что световые лучи от солнца, достигающие поверхности земли, почти полностью параллельны. Таким образом, если тарелку можно выровнять так, чтобы ее ось была направлена ​​на солнце, входящее излучение почти все будет отражаться в направлении фокусной точки тарелки - большинство потерь происходит из-за дефектов параболической формы и несовершенного отражения.

Потери из-за атмосферы между тарелкой и ее фокусом минимальны, так как тарелка, как правило, проектируется так, чтобы быть достаточно маленькой, чтобы этот фактор был незначительным в ясный солнечный день. Сравните это с некоторыми другими дизайнами, и вы увидите, что это может быть важным фактором, и если местная погода пасмурная или туманная, это может значительно снизить эффективность параболической антенны.

В некоторых конструкциях электростанций двигатель Стирлинга, соединенный с динамо-машиной, помещается в фокус тарелки, которая поглощает тепло падающего солнечного излучения и преобразует его в электричество.См. Раздел «Знакомство с параболическими концентраторами» и «Обзор концентрирующей солнечной энергии».

Силовая башня

Файл: Power Tower.jpg

Power Tower

Power Tower - это большая башня, окруженная маленькими вращающимися (отслеживающими) зеркалами, называемыми гелиостатами. Эти зеркала выравниваются и фокусируют солнечный свет на приемник наверху башни, а собранное тепло передается на электростанцию ​​внизу.

Солнечные пирамиды

Другая конструкция представляет собой структуру в форме пирамиды, которая работает, втягивая воздух, нагревая его солнечной энергией и перемещая через турбины для выработки электроэнергии.Солнечные пирамиды были построены в таких местах, как Австралия. В настоящее время Индия строит такие пирамиды. [1]

Преимущества

  • Достигнуты очень высокие температуры. Высокие температуры подходят для производства электроэнергии с использованием традиционных методов, таких как паровая турбина или какая-либо прямая высокотемпературная химическая реакция.
  • Хороший КПД. За счет концентрации солнечного света системы могут получить лучшую эффективность, чем простые солнечные элементы.
  • Большую площадь можно покрыть, используя относительно недорогие зеркала, а не дорогие солнечные элементы.
  • Концентрированный свет можно перенаправить в подходящее место с помощью оптоволоконного кабеля. Например, освещение зданий, как здесь (гибридное солнечное освещение).

Недостатки

  • Концентрирующим системам требуется двухосное отслеживание солнца для сохранения фокусировки солнечного света на коллекторе.
  • Невозможность обеспечить питание в условиях рассеянного света. Солнечные элементы могут обеспечивать некоторую мощность, даже если небо становится немного облачным, но выходная мощность концентрирующих систем резко падает в облачных условиях, поскольку рассеянный свет не может быть сконцентрирован пассивно.

Шаблон: Солнечная энергия

Емкостный и эффективный солнечный тепловой коллектор

Сократите потребление энергии в жилых и коммерческих помещениях с помощью инновационных решений высочайшего качества. солнечный тепловой коллектор от Alibaba.com. Солнечные устройства идеально подходят для различных климатических условий и особенно подходят для обогрева воздуха в холодное зимнее время года. Эти расширенные функции и новейшие технологии. Солнечный тепловой коллектор подходит для нагрева воды и сушки зерновых.Самый. Солнечный тепловой коллектор включает резервуары из нержавеющей стали, которые .....

Использование солнечного излучения для удовлетворения различных потребностей в энергии становится все более популярным среди людей, поскольку это вариант экономии, который обеспечивает лучшую полезность. Эти. Солнечные тепловые коллекторы обладают превосходной адаптируемостью ко многим условиям, даже к воде. Они также могут устанавливаться как на плоских, так и на наклонных крышах. Вы можете выбрать прочный. солнечный тепловой коллектор с прочной металлической защитной стеклянной крышкой, способной выдержать вес взрослого человека.Слои утеплителя из них. Солнечный тепловой коллектор изготовлен из пенополиуритана, полученного с помощью пенообразователя высокого давления для обеспечения долговечности.

Alibaba.com предлагает множество вариантов. солнечный тепловой коллектор различных размеров, качества, характеристик и других аспектов в зависимости от модели продукта и индивидуальных требований.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *