Трубчатые солнечные коллекторы: Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы для водоснабжения и поддержания отопления

Содержание

Основные типы солнечных коллекторов — Статьи об энергетике

Солнечные коллекторы представляют собой простую систему по сбору солнечного тепла и его преобразование в тепловую энергию, которую затем можно использовать для бытового назначения. Сразу стоит отметить, что солнечные коллекторы могут нагревать теплоноситель до температуры не более 60 градусов, поэтому подключать такие системы лучше всего к теплому полу, а не к радиаторам отопления.

Конструктивно любой солнечный коллектор состоит из солнечной панели, резервуара с теплоносителем и небольшого насоса для циркуляции воды в системе. В тех регионах, где количество солнечных дней недостаточно для эффективной работы системы в течение всего года, к резервуару с теплоносителем дополнительно подключают нагревательный прибор, который будет нагревать теплоноситель до необходимой температуры. Панели солнечных коллекторов могут выполняться различного исполнения: трубчатые, плоские или воздушные.

Плоские солнечные коллекторы

Плоский солнечный коллектор представляет собой корпус с впускным и выпускным патрубками, внутри которого расположены термоизоляционный слой, теплосборник (адсорбирующая пластина) с теплообменными медными или алюминиевыми трубками.

Для защиты лицевая панель коллектора прикрыта стеклом или прозрачным пластиком. Принцип действия плоского солнечного коллектора заключается в удержании солнечного тепла внутри корпуса коллектора, за счет которого нагреваются теплообменные трубки с теплоносителем.
 

Существуют определенные правила по установке плоских солнечных коллекторов. Во-первых, оптимальный угол падения солнечных лучей равен 90 градусам. Чем ближе угол падения солнечных лучей к оптимальному, тем выше эффективность коллектора. Из-за постоянного движения Солнца добиться оптимального угла в течение всего дня будет невозможно при статическом солнечном коллекторе. Поэтому нужно расположить панель коллектора таким образом, чтобы на нее как можно дольше падал солнечный свет. Во-вторых, для исключения зависимости от угла падения солнечных лучей, солнечные коллекторы необходимо устанавливать на подвижном основании или использовать системы слежения за Солнцем.

 

Трубчатые солнечные коллекторы

Существуют различные способы по сбору тепловой энергии. Однако в системах отопления не достаточно лишь собрать тепло, необходимо еще его сохранить, не допустив потерь. Для этого используются различные теплоизоляционные материалы, но лучшим вариантом для исключения потерь тепла является использование вакуума. Именно на использовании вакуумных трубок и основан принцип действия трубчатых солнечных коллекторов.

На сегодняшний день в трубчатых солнечных коллекторах применяются два вида тепловых трубок: коаксиальные и перьевые. Теплоноситель в системах с коаксиальными трубками нагревается от одной из стенок самой трубки. Нагрев воздуха внутри колбы происходит при поглощении тепловой энергии Солнца специальным поглощающим слоем, нанесенным на одну из стенок колбы. Солнечные коллекторы с коаксиальными трубками достаточно сложны и имеют невысокую производительность. Однако коаксиальные трубки могут нагревать теплоноситель даже при отрицательных температурах на улице.

 

Перьевая трубка для солнечного коллектора представляет собой колбу с пластиной из адсорбирующего материала. Для лучшего сохранения тепла внутри колбы делают вакуум. Тепловые каналы в перьевых трубках могут быть двух типов: Heat-pipe или U-type.
 

Тепловые трубки Heat-pipe при установке на панели солнечного коллектора соединяются через специальную шину. На каждой из трубок расположен массивный медный наконечник, который и передает тепловую энергию в систему. Внутри самой трубки в колбе перьевой трубки находится вещество, которое по мере увеличения температуры закипает и превращается в газ, поднимающийся в верхнюю часть трубки. Нагретый газ и передает тепло в систему с теплоносителем через медный наконечник.

 

 

Трубчатые коллекторы типа U-type (с прямоточным каналом) состоят из U-образных трубок, в которых движется теплоноситель. Недостатком подобных систем можно назвать необходимость замены всего коллектора в случае выхода из строя одной из трубок внутри корпуса.
 

Теплоноситель в солнечном коллекторе

Чаще всего в качестве теплоносителя в солнечных коллекторах используется вода или антифриз. Использовать воду можно в тех системах, которые не предполагают работу при отрицательных температурах. В любом случае лучшие показатели по эффективности показывают солнечные коллекторы, которые дополнительно имеют замкнутую систему циркуляции теплоносителя. Альтернативой солнечным коллекторам, в которых необходимо использовать теплоноситель, могут послужить воздушные солнечные коллекторы, которые можно использовать в комбинированных системах отопления.

Воздушный солнечный коллектор

Воздушный солнечный коллектор можно достаточно легко собрать самостоятельно. Для этого необходимо в герметичном корпусе устроить лабиринт, проходя по которому холодный воздух будет нагреваться и попадать внутрь помещения. При этом циркуляция воздуха может быть как естественной, так и принудительной. Температура, до которой может нагреться воздух внутри воздушного коллектора, не будет превышать 50 градусов даже в самый жаркий день, однако и таких показателей будет достаточно для дополнительного обогрева помещений.
 

Статьи по теме:
Солнечные батареи — экономия или деньги на ветер

Солнечный коллектор: устройство, конструкция, монтаж
Солнечный коллектор своими руками
Вакуумный солнечный коллектор. Устройство и принцип действия

Трекеры — системы ориентации солнечных батарей

Среди всех известных источников энергии большое внимание уделяется солнечной энергии.

Солнце является возобновляемым источником энергии, т.е. солнечная энергия является практически неисчерпаемой. Свет от Солнца не нужно добывать и транспортировать, он невесом, безвреден, бесшумен, а при его утилизации не образуется прямых отходов и не нарушается тепловое равновесие планеты. Эти свойства солнечной энергии делают ее уникальной для энергетической стратегии нового времени. Используя солнечную энергию, можно сберечь до 90 процентов традиционного топлива, которое необходимо для нагрева горячей воды, и до 50 процентов топлива, необходимого для отопления.

Назначение солнечного коллектора — это преобразование солнечной энергии в тепловую, для того, чтобы получить теплую воду для бытовых нужд и усиления отопления.

Благодаря тому, что вакуумный солнечный коллектор обладает высоким коэффициентом поглощения (более 95 процентов), он работает практически весь год (при этом, как плоский коллектор около 9 месяцев). Ударопрочное стекло коллектора обеспечивает устойчивость к граду, а также другим твердым предметам, раствор гликоля (незамерзающая жидкость) обеспечивает работу солнечных коллекторов даже при температуре воздуха −50 ° С. Солнечный коллектор — это лишь одна часть системы преобразования солнечной энергии. Установлено, что системы солнечного теплоснабжения одни из самых надежных и долговечных, но при условии, что они правильно рассчитаны и качественно смонтированы. Любая даже незначительная ошибка может привести к тому, что эта система не будет производить желаемое количество тепловой энергии или вообще выйдет из строя.

Можно выделить два основных видов солнечных коллекторов:трубчатые вакуумные и плоские. Трубчатые вакуумные коллекторы — это дорогие и производительные коллекторы, которые используются в Европе на протяжении 20-ти лет. Такие коллекторы устанавливают в условияхнеобходимости высокой температуры, или в комплексных системах для обогрева помещений и нагрева воды. Плоские же коллекторы широко используют по причине их невысокой стоимости.Однако сегодня большинство отдают предпочтение трубчатым вакуумным коллекторам, так как они имеют более высокий КПД а также самый низкий уровень теплопотерь.

house-nn

Преимущества и недостатки плоских и вакуумных коллекторов | Солнечные коллекторы

Значения КПД плоских  коллекторов несколько ниже в сравнении с вакуумными, что компенсируется высокими (избыточными) величинами солнечного излучения  летом в южных регионах. 

Вакуумные трубчатые

Плоские высокоселективные

+

+

Низкие теплопотери

Способность очищаться от снега и инея

Работоспособность в холодное время года до -30С

Высокая производительность летом

Способность генерировать высокие температуры

Отличное соотношение цена/производительность для южных широт и тёплого климата

Длительный период работы в течение суток

Возможность установки под любым углом

Удобство монтажа

Меньшая начальная стоимость

Низкая парусность

 

Отличное соотношение цена/производительность для умеренных широт и холодного климата

 

Неспособность к самоочистке от снега

Высокие теплопотери

Относительно высокая начальная стоимость проекта

Низкая работоспособность в холодное время года

Рабочий угол наклона не менее 20°

Сложность монтажа связанная с необходимостью доставки на крышу собранного коллектора

 

Высокая парусность

Преимущества и недостатки плоских и вакуумных коллекторов5. 00/5 (100.00%) 50

Солнечный Коллектор коды ТН ВЭД (2020): 8419190000, 8419900000, 8516101100

Установки солнечные (коллекторы) не работающие под избыточным давлением, 8419190000
Машины и оборудование для коммунального хозяйства: Солнечные коллекторы 8419190000
Оборудование теплообменное: солнечный вакуумный коллектор 8419190000
Оборудование водонагревательное небытового назначения: установки солнечные (коллекторы) не работающие под избыточным давлением 8419190000
Солнечные коллекторы для нагрева воды 8419190000
Водонагреватель накопительного типа, с дополнительным электронагревательным элементом: солнечный коллектор 8516101100
Солнечные коллекторы, напряжение питания 230 Вольт, 8419190000
(водонагреватель) 8516108000
Установки нагрева воды на базе солнечных коллекторов марки «ARISTON», «Chaffoteaux» 8419500009
Коллектор солнечный 8419190000
Системы солнечных коллекторов (водонагревателей), в том числе в комплекте с баками, насосами, контроллерами-дисплеями, 8419190000
Оборудование теплообменное: солнечные водонагревательные коллекторы небытового назначения 8419190000
Оборудование теплообменное: трубчатые солнечные коллекторы, модель TURBO II C, 8419190000
Солнечные коллекторы небытового назначения, напряжение питания 220 Вольт, 8419190000
Оборудование теплообменное: солнечные водонагревательные коллекторы не бытового назначения, 8419190000
Солнечные коллекторы (водонагреватель, вакуумные трубки, солнечное отопление) Non pressure split system, 8419190000
Солнечные коллекторы 8419190000
Оборудование теплообменное: плоские солнечные коллекторы «EURO L20 MH AR SW» 8419500000
Солнечные коллекторы не бытового назначения, 8419190000

ООО АСТ — Альтернативные источники энергии.

Солнечные батареи. Солнечные коллекторы. Ветряные электростанции и Альтернативные источники энергии. Солнечные батареи. Солнечные коллекторы. Ветряные электростанции и др.

 

1. Система горячего водоснабжения с помощью энергии солнца (солнечный коллектор) 

Назначение: солнечные водонагреватели (коллекторы) предназначены к использованию в качестве альтернативного или дополнительного источника тепловой энергии для систем нагрева воды, отопления объектов и систем водяных теплых полов. Воздухонагревательные системы  могут использоваться также для отопления или для технологических нужд, например для сушки сена в сельском хозяйстве и т.п.

Двумя самыми распространенными видами солнечных коллекторов являются плоский коллектор и коллектор, состоящий из вакуумных труб:
 

1. Плоские коллекторы:

 


Преимуществом плоского солнечного коллектора является относительная простота конструкции и соответственно его стоимость по сравнению с трубчатым коллектором. Недостатком можно назвать высокие тепловые потери, которые снижают показатели выработки тепловой энергии при низкой температуре воздуха.


Конструктивно плоский коллектор выполнен в виде прямоугольной пластины. В теплоизолированном корпусе коллектора находится основной элемент – абсорбер (поглощающая пластина). К абсорберу припаяны трубки. Материал абсорбера и трубок может быть разным, как правило, применяются металлы с хорошими теплопроводящими характеристиками, такие как медь и алюминий. Сверху поглощающая пластина закрыта прозрачной изоляцией. Для этого применяют закалённое стекло с низким содержанием окислов железа, в некоторых устройствах поликорбанат.

Под воздействием солнечного излучения на поверхности абсорбера солнечного коллектора происходит поглощение солнечной энергии, в результате, поглощающая пластина разогревается, а перекачиваемый через трубки теплоноситель отбирает полученное тепло. Через места соединения пластины абсорбера с трубками. Селективное покрытие, которое наносится на пластину абсорбера, позволяет поглощать максимально возможное количество тепловой солнечной энергии, при этом обратно эта энергия почти не излучается. Прозрачная изоляция ( как правило каленое стекло с низким содержанием железа) и теплоизоляционный слой призваны снизить потери тепловой энергии.
В зависимости от необходимой потребности в горячей воде и отоплении рассчитывается оптимальная площадь гелиосистемы. Плоские солнечные коллекторы объединяются в группы и работают в одной системе. Количество нагретой воды и ее температура за сутки зависят от различных факторов таких как: высота солнца над горизонтом, ясность дня, температура воздуха, температура холодной воды в подающей магистрали, фактический расход горячей воды, конфигурация системы и т.д.ватели рассчитаны на длительную непрерывную работу при соблюдении правил эксплуатации и хранения.

 

2. Трубчатые коллекторы:

 

 

В отличие от плоского, вакуумный трубчатый коллектор собирает даже рассеянные волны солнечного излучения, что позволяет одинаково эффективно использовать этот прибор в зимний период и облачные дни. Такие возможности вакуумный трубчатый коллектор имеет благодаря абсорберу в каждой трубке. Кроме этого, вакуумированный коллектор значительно лучше работает при повышенной влажности и имеет больший срок службы в таких условиях.Технические характеристики вакуумных коллекторов значительно выше, чем у плоских, однако на практике оказалось, что, не смотря на высокий КПД, их широкое применение ограничено вследствие более высоких эксплуатационных расходов. Эти приборы очень чувствительны и требуют бережного отношения. В вакуумном солнечном коллекторе отдельные трубки можно заменять или варьировать их количество при необходимости, изменяя таким образом размер солнечных батарей. Это позволяет создавать различные комплектации для разных условий эксплуатации, что позволяет значительно уменьшить тепловые потери
 

Основная рекомендация:

Если Вам нужно только горячее водоснабжение — можно выбрать как плоский так и вакуумный солнечный коллектор. В солнечные летние дни разницы в работе хороших плоских и вакуумных солнечных коллекторов практически незаметна. Однако при низкой температуре окружающей среды преимущества вакуумных коллекторов становятся очевидны. 

 

Для системы отопления в российском климате рекомендованно использовать вакуумные коллекторы.

  1. Принцип работы системы солнечного горячего водоснабжения:

Самая простая система водонагрева (представлена на схеме одноконтурной системы солнечного горячего водоснабжения) для сборки которой требуется бак емкостью 50-200 литров, который необходимо утеплить, чтобы вода не остывала за ночь. Для сборки системы необходимо соединить солнечный коллектор с баком посредством труб и фитингов и подать холодную воду в бак аккумулятор из водопровода. Для автоматического заполнения водой бака аккумулятора можно использовать клапан с поплавком аналогично бачку унитаза.

Существует множество и готовых решений для этих целей в комплект к солнечным коллекторам дополнительно поставляются:  бак аккумулятор, расширительный бак, циркуляционный насос, счетчики, манометр и др. аппаратура для функционирования системы

 

Видео. Принцип  работы  системы солнечного коллектора

Видео. Отличие солнечной батареи от солнечного коллектора

Видео. Солнечный коллектор в эксплуатации

Видео. Виды солнечных коллекторов и принципы их работы

Видео. Недорогой солнечный коллектор

 

% PDF-1. 4 % 1 0 объект > поток iText 4.2.0 от 1T3XTMicrosoft® Word 20162017-03-10T13: 20: 18-05: 002021-12-01T20: 56: 58-08: 002021-12-01T20: 56: 58-08: 00uuid: F5AF68E9-57A6- 4626-B945-893941573A06uuid: 7c08e32a-5412-4aba-b023-6e62201b08e8uid: F5AF68E9-57A6-4626-B945-893941573A06

  • сохраненныйxmp.iid: 05AF68E9-57A06
  • : сохраненный xmp.iid: 0E20C65172A03A09A08
  • application / pdf
  • M. Idrus Alhamid
  • Nasruddin
  • Nyayu Aisyah
  • Sholahudin
  • конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xXɎ6WF # Z` $} i% s (KUKI. % {`& M | OgxԐ8eOyt} Eʒz @ G] 0IɧE ~ m? D1h;] WÎYkC7Hr1, L {} 2 = H + AÔBjnHsCwF [кP۱ $ 2ĐM; _zʩ ֺ ll #%! A

    (PDF) Актуальный обзор вакуумных трубчатых солнечных коллекторов

    27

    [115]   

     J. Энергия

    Технол. Политика, т. 5, вып. 2. С. 56–68, 2015.

    [116]   

    Соль.Энергия, т. 81, нет. 6. С. 822-828, 2007.

    [117]  Трубка стеклянная эвакуированная солнечная

    Сол. Энергия, т. 83, нет. 1. С. 49–56, 2009.

    [118]   

    J. Матер. Sci. Мех. Англ., Т. 2, вып. 10. С.

    77–81.

    [119]  -

    Солнечные водонагреватели со стеклянной вакуумной трубкой с различными коллектор тент-Сол.

    Энергия, об. 85, нет. 7, pp. 1381–1389, июль 2011 г.

    [120]  -уголки цельностеклянной вакуумной трубки

    Энергия, об. 34, нет. 9. С. 1387–1395, 2009.

    [121]  

     Energy Convers. Manag., Т. 47, нет. 20. С. 3591–3601, 2006.

    [122]  

    концентратор Sol.Энергия, т. 35, нет. 1. pp. 71–79, 1985.

    [123]   

     Sol.

    Энергия, об. 84, нет. 8. С. 1382–1396, 2010.

    [124] Д. Мишра, Н. К. Сайхедкаро 

     Adv. Phys.Lett., Vol.

    1, вып. 3. С. 30–39, 2014.

    [125]  

      Sol. Энергетика,

    т. 90, стр. 17–28, 2013.

    [126]  

    вакуумные солнечные коллекторы под восточным мEnergy

    Процедуры, т. .6. С. 618–626, 2011.

    [127] W. Chamsa- 

    Эксплуатационные испытания вакуумной трубки с тепловыми трубками с параболическим составом

    Концентрирующий солнечный коллектор от ISO 9806 — «Энергетические процедуры», т. 56, pp. 237–246,

    , январь 2014 г.

    (PDF) Экономическая целесообразность использования плоских пластинчатых солнечных коллекторов по сравнению с вакуумными трубчатыми солнечными коллекторами в комбинированной системе:

    Марио Нахера-Трехо и др. / Энергетические процедуры 91 (2016) 477 — 485 485

    4.Выводы

    TRNSYS можно было использовать в качестве основного инструмента для определения оптимальных технико-экономических параметров солнечной системы отопления

    , используемой в комбинированной системе. Обобщение рисунков 7 и 8 для оптимальной технико-экономической конфигурации системы

    представлено в таблице 5. Последний столбец соответствует результатам моделирования

    , выполненного без использования солнечных тепловых коллекторов, тем не менее, Резервуар емкостью 500 л рассчитан на ГВС.

    Таблица 5. Оптимальная технико-экономическая конфигурация системы

    Тип откачиваемая

    Трубка

    Плоская пластина без солнечной энергии

    Коллектор

    Коллекторы (количество) 8 12 0

    Емкости (количество) 1 1 1

    Резервуар ( Мощность) 1408 1543 500

    Вспомогательная энергия (кДж) 3,19E + 06 3. 04E + 06 4.06E + 07

    Доля солнечной энергии (%) 92,14 92,51 0

    Общая стоимость (долл. США) 9 895,00 долл. США 8 580,00 долл. США 23 571 долл. США.00

    Стоимость, рассчитанная для отопления дома за 25-летний период без солнечного оборудования, составила

    долларов США

    23 571,00 долларов США, что на 274,7% больше по сравнению с затратами на оборудование и эксплуатацию по проекту плоских плит.

    Учитывая общую стоимость (оборудование плюс эксплуатация) коллекторной системы, не связанной с солнечными батареями, была рассчитана окупаемость инвестиций

    (ROI) как для систем с откачанными трубами, так и для систем с плоскими пластинами. В то время как рентабельность инвестиций в систему с плоскими пластинами составила

    , рассчитанная за 9 лет, система откачанных труб составила примерно 11 лет.Даже когда общая стоимость на

    меньше, а рентабельность инвестиций меньше для системы с плоскими пластинами, было бы удобно учесть затраты на установку и техническое обслуживание

    при дальнейших исследованиях.

    Это моделирование можно в дальнейшем использовать для определения размеров и оптимизации комбинированной солнечной системы для другого дома

    в другом месте.

    Благодарности.

    Авторы хотели бы поблагодарить за поддержку, оказанную проектом P13 (Laboratorios de pruebas para baja y media

    temperatura; Energía Solar (CEMIE-Sol)

    Ссылки

    [1] INE, & SEMARNAT.(2009). Cuarta comunicación nacional ante la communción marco de las naciones unicas sobre el cambio climático. п.

    70–82

    [2] Мартин И. Р. (2004). Desarrollo de un simulador para la optimización termo-económica de viviendas de interés social.

    [3] Фернандес, X. (2011). Indicadores de eficiencia energética в жилом секторе. п. 4–13

    [4] Лекнер М., Змеуряну Р. (2011). Стоимость жизненного цикла и анализ энергии дома с нулевым энергопотреблением и солнечной комбинированной системой.Прикладная

    Энергия, 88 (1), 232–241.

    [5] Валлин Дж., Бастьен Д. и Клаессон Дж. (2012). Влияние энергосбережения на производительность солнечных тепловых систем — холодный пример из страны

    . Энергетические процедуры, 30, 1069–1078.

    [6] Ampatzi, E., & Knight, ukIan. (2012). Моделирование влияния реалистичных профилей внутреннего спроса на энергию и внутренней выгоды на прогнозируемые характеристики

    солнечных тепловых систем.

    [7] STOECKER, W.F. Проектирование тепловых систем. 3-е изд. Макгроу-Хилл; 1989.

    [8] Мартин-Домингес И. Р., Бурсиага-сантос Дж. А. и Кастро П. Э. (2011). TRNSYS моделирование и оптимизация солнечно-теплового сбора

    и системы хранения для обогрева сельскохозяйственных теплиц. п. 1–20

    Экологичный совет: системы солнечных коллекторов Eos

    Для горячего водоснабжения потребляется значительная часть энергии дома. Так что есть смысл поискать более эффективные способы нагрева воды в доме.Одним из вариантов, который следует рассмотреть, является система солнечных коллекторов Eos, в которой используются вакуумные трубчатые коллекторы для предварительного нагрева воды для бытовых нужд и / или лучистого тепла. Экономия денег достигается за счет повышения температуры поступающей воды (в среднем 55-60 градусов) примерно до 100 градусов, прежде чем она попадет в стандартную систему водяного отопления. Экономия для средней семьи из четырех человек, использующей электрический водонагреватель, снижается с 900 до 150 долларов в год.

    Мы поговорили со Стивом Стинсоном, директором по продажам и маркетингу Eos, который сказал, что за шесть лет компания установила около 4600 систем как в коммерческих, так и в жилых помещениях по всей территории США.Юг и Канада, даже до Йеллоунайфа в канадском Юконе, примерно в 250 милях к югу от Полярного круга. «Eos действительно разработан для холодного климата и снеговых нагрузок», — сказал он. «Мы разработали эти системы с учетом требований подрядчика и домовладельца, и их могут установить самые опытные сантехники или котельные».

    Эти солнечные коллекторы производятся в Рокленде, штат Мэн, и в результате были испытаны в более сложных условиях северного климата. Одним из недостатков систем солнечного отопления является относительное отсутствие солнечных дней на Севере.Эти солнечные коллекторы Eos оптимизируют ограниченный солнечный свет и будут продолжать нагревать воду до часа после захода солнца. Их трубчатая конструкция была спроектирована с учетом зимней погоды, что позволяет не скапливать снег на закругленных поверхностях с промежутками между ними. Их конструкция намного эффективнее плоских панелей, особенно в холодную погоду. Солнечные коллекторы Eos поглощают максимальное количество тепла, тогда как плоские панели отражают около 40% лучистой энергии, которая никогда не достигает системы бытового водоснабжения.

    Солнечный коллектор Eos состоит из вакуумных стеклянных трубок, внутри которых установлены медные водопроводные трубы. Вода из колодца или водопровода перекачивается в коллектор, где она циркулирует и нагревается для бытовых нужд. Затем предварительно нагретая вода хранится в накопительном баке до тех пор, пока не возникнет потребность в горячей воде. «Eos создан для дополнения вашей существующей системы горячего водоснабжения, поскольку солнечная энергия — особенно на севере — ненадежна», — сказал Стинсон.

    Хотя большая часть проектных работ сосредоточена на модернизации существующих систем горячего водоснабжения, установке на новое строительство в сочетании с потребляющими энергию тепловыми насосами, бойлерами или другими опциями, эти солнечные трубы действительно могут изменить ситуацию в относительно короткие сроки. .

    Солнечные коллекторы

    Eos изготовлены из переработанных материалов и также подлежат переработке. Сами трубки сделаны из боросиликата, того же стеклянного материала, что и пирекс, и медные трубки. Остальные компоненты изготовлены из переработанной нержавеющей стали и алюминия.

    У Стинсона есть отличный совет для тех, кто не совсем уверен в возможности добавления солнечных систем в свой новый бревенчатый дом. «Убедитесь, что ваш дом построен« готовым к использованию солнечной энергии », потратив дополнительно 150-200 долларов на установку двух вертикальных труб от южной крыши до механической части и их изоляцию», — сказал он.«Даже если вы не установите солнечную батарею сразу же, вы можете легко добавить солнечные трубки позже с установленными трубопроводами». Команда дизайнеров Катадина уже занимается проектированием бревенчатых домов с учетом требований к солнечной энергии в планах.

    ailr.com :: Парогенераторный солнечный коллектор

    В июне 2013 г. компания AILR получила патент США 8 459 250 (Lowenstein) на инновационный солнечный коллектор, преобразующий солнечное излучение в пар атмосферного давления. Как показано на соседнем рисунке, парогенерирующий солнечный коллектор (SGSC) состоит из массива вакуумированных трубок Дьюара.(Вакуумные трубки типа Дьюара сконструированы как вакуумный термос с внутренней трубкой, расположенной внутри внешней трубки, а пространство между двумя трубками вакуумировано.) Коллекторы устанавливаются горизонтально. В начале дня перед включением коллекторов они наполняются водой примерно наполовину. Солнечное излучение, поглощаемое внутренней трубкой, нагревает воду, которая затем превращается в пар. Большая свободная поверхность воды позволяет производить пар в спокойном состоянии без сильного кипения.Пар из каждой трубы собирается в общем коллекторе и доставляется к конечному потребителю (который для солнечного LDAC будет регенератором). Пар конденсируется, выделяя тепло при температуре 100 ° C до конечного использования. Горячий конденсат хранится в изолированном резервуаре на ночь и возвращается в коллекторы на следующее утро.

    Летом 2010 г. компания AILR провела испытания SGSC с 80 трубками по контракту с NREL. По своим характеристикам инновационный коллектор был сопоставим с обычными вакуумными солнечными коллекторами.Однако очень простая конструкция SGSC должна позволить резко снизить первоначальные затраты. Кроме того, горизонтальная ориентация снизит затраты на установку, поскольку не потребуется установка стеллажа. Наконец, прямая подача пара в регенератор исключает затраты и электроэнергию на циркуляционный насос для горячей воды.

    Горизонтальная ориентация ламп SGSC ухудшает производительность, когда солнце находится низко в небе. Таким образом, SGSC не является хорошим источником тепловой энергии для мест в средних и высоких широтах зимой.Однако SGSC — отличный недорогой источник высококачественной тепловой энергии в климатических условиях, требующих охлаждения.

    В таблице 1 сравнивается тепловая энергия, обеспечиваемая при 100 ° C SGSC (SG) и традиционной солнечной батареей с вакуумной трубкой (ET), наклоненной от горизонтали под углом, равным широте местоположения. В последнем столбце этой таблицы указана полезная тепловая энергия, обеспечиваемая SGSC в течение всего года для местоположений в низких широтах и ​​в течение сезона охлаждения для местоположений в средних широтах, в процентах от тепловой энергии, обеспечиваемой традиционным коллектором с откачиваемыми трубами.Как и ожидалось, горизонтальная ориентация SGSC лишь незначительно ухудшает его характеристики в местах на низких широтах. Во многих местах в средних широтах, где летом охлаждающая нагрузка велика, SGSC может приводить в действие абсорбционный чиллер или влагоудерживающий кондиционер.

    Стол 1

    Полный год Сезон охлаждения *
    Расположение Широта ET SG ET SG процентов
    Гуам 13.55 951 917 96,5
    Сан-Хуан 18,43 1 077 90 2 10 1,020 94,7
    Гонолулу 21,33 1,124 1,039 92,4
    Сан-Антонио 29.53 1 002 788 766 755 75,3
    Хьюстон 29,57 856 678 641 599 69,9
    Атланта 33,65 908 716 706 671 73,9
    Лакросс 43.87 646 461 432 426 66,0
    Islip 40,78 710 508 586 503 70,8
    Майами 25,80 985 761 710 709 72,0

    * Сезон охлаждения определяется с марта по октябрь для всех городов, кроме Лакросса, где это с апреля по сентябрь.

    Моделирование тепловых характеристик нового вакуумного U-образного солнечного коллектора с двойным PCM

    Аннотация

    Солнечные водонагревательные системы (SWH) — это хорошо зарекомендовавший себя и экологически чистый способ производства горячей воды для домашнего или коммерческого использования, поскольку они используют энергию солнечного излучения, доступную круглый год. Однако у этой технологии есть недостатки, особенно в периоды, когда интенсивность солнечного излучения непостоянна. Чтобы преодолеть этот недостаток, для питания системы SWH часто требуется резервный усилитель.Недавние исследования показали, что использование материала с фазовым переходом (PCM) в качестве носителя для хранения энергии в системах SWH может смягчить эффект усилителя. Тем не менее, в современной технологии SWH накопитель на основе ПКМ спроектирован как отдельная среда, удаленная от солнечных коллекторов. Новизна этого исследования заключается в разработке нового SWH, который сочетает в себе теплопередачу и хранение в одном устройстве, а также в исследовании PCM как теплоносителя (HTF). Выбранный тип коллектора для этой цели представляет собой вакуумный трубчатый солнечный коллектор (ETC), а новая конструкция вакуумного U-образного коллектора с двумя PCM (EUTC) была разработана с применением U-образной трубки внутри коллектора, который содержит HTF. .Твердо-жидкий PCM, парафин Tritriacontane (C33H68), был интегрирован в двойной PCM EUTC для прямого накопления тепла в системе и замедленного выделения тепла. Сначала был проведен термический анализ для исследования подходящего PCM в качестве HTF, в котором были выбраны расплавленная соль HITEC и эритрит (C4h20O4). В этом исследовании также анализируется ПКМ, легированный наночастицами, которые будут использоваться в качестве HTF, непосредственно интегрированных в двойной ПКМ EUTC. Предварительный анализ показал, что эритритол будет лучшим сочетанием в качестве HTF для смягчения рабочих температурных условий (150 ° C) этой системы из-за его высокой удельной теплоемкости в жидкой форме, а также его уникальных характеристик переохлаждения.Чтобы преодолеть низкую теплопроводность эритрита и дополнительно повысить удельную теплоемкость, добавляется массовая концентрация 1% многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT). Кроме того, для обеспечения равномерного распределения MWCNT и постоянных свойств HTF предлагается добавить триэтаноламин (TEA) в качестве диспергатора. Испытания термического анализа показывают увеличение удельной теплоемкости предложенной смеси HTF на 12,4%, а также снижение температуры начала замерзания почти на 5 ° C.Затем с помощью ANSYS Fluent выполняется моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) одиночного U-образного ETC в режиме стагнации (по требованию). Разработана 3D-модель ETC и применены соответствующие граничные условия. Было проведено сравнение тепловых характеристик EUTC с двойным PCM с эритритолом в качестве HTF и коммерчески доступной тепловой трубки ETC. Результаты моделирования показывают увеличение максимальной разницы температур ребер до 24 ° C у двойного PCM EUTC по сравнению с тепловыми трубками ETC.Сравнение нескольких различных типов HTF также было исследовано в новой системе Dual-PCM EUTC. Из этого анализа можно предсказать, что эритритол + MWCNT + TEA обеспечивает больше горячей воды на стороне спроса.

    Содержание

    Введение — Термический анализ материала с фазовым переходом в качестве теплоносителя — Проектирование и моделирование откачанного U-образного коллектора, интегрированного с конфигурацией двойного PCM — Результаты и обсуждение CFD — Заключение — Будущие работы — Приложение A .Параметры прибора

    Все, что вам нужно знать о солнечных коллекторах с вакуумными трубками

    Это третья из серии сообщений, написанных соучредителем Free Hot Water и старшим инженером-механиком Галом Мойалом. Мы будем публиковать эту серию каждую среду, поэтому, пожалуйста, назначьте ей дату. Некоторая информация в будущих публикациях может быть очень технической, но если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы искренне хотим помочь.Если вы хотите получить больше практического опыта, изучите наши сертифицированные учебные курсы Free Hot Water. –Солнечный Фред.

    КОЛЛЕКТОРЫ ЭВАКУАЦИОННЫХ ТРУБ:

    Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из нескольких стеклянных трубок, каждая из которых имеет концентрические внутренние и внешние стенки. Внутреннее пространство вакуумируется, и вакуум помогает изолировать внутреннюю трубку.

    Система работает по тому же принципу, что и бутылка Thermos®. Подобно термосу, вакуумная трубка позволяет устранить большую часть потерь тепла.Это делает конструкцию с вакуумной трубкой предпочтительной системой в регионах с холодным климатом. Однако всегда нужно обращать внимание на дизайн заголовка. Это самое слабое место конструкции коллектора с вакуумной трубкой.

    Как это работает

    Солнечная энергия улавливается поглощающими полосами и передается специальной жидкости, которая запечатана внутри внутренней медной трубки. При нагревании эта текучая среда превращается из жидкости в пар и поднимается к верху трубы и образует коллекторный узел, расположенный в верхней части коллектора.

    Тепло проходит через эту медную капсулу в жидкость, циркулирующую по коллектору, где она нагревает воду, которая течет в коллектор. Как только жидкость охлаждается, она снова конденсируется в жидкость и стекает обратно на дно трубки, готовая к повторению цикла.

    Солнечный коллектор с вакуумной трубкой (Нажмите, чтобы увеличить)

    На этой неделе все. В следующую среду будет намного сложнее. Гал объяснит эффективность коллектора и то, как это влияет на выбор панелей.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *