Солнечные водонагревательные системы

Солнечное теплоснабжение получило развитие во многих странах.

В странах Европейского сообщества действуют правительственные программы по

финансированию развития гелиоэнергетики. В США эксплуатируются солнечные коллекторы

площадью 10 млн. м2, что обеспечивает годовую экономию топлива до 1,5 млн. т. Но крупнейшим

производителем и потребителем солнечной энергии на сегодняшний день стал Китай

XLHJ Group Limited предлагает  солнечные водонагревательные системы на основе

высокоэффективных вакуумных солнечных коллекторов,

которые окупаются уже после 6-7 лет эксплуатации.

Общая информация

Все гелиосистемы подразделяются на одно- и двухконтурные.

В одноконтурных системах циркулирует именно та вода,

которая затем расходуется из бака аккумулятора.

В двухконтурных теплоносителем служит какая-либо незамерзающая нетоксичная жидкость,

которая, нагреваясь, поступает в теплообменник бака-аккумулятора,

где передает полученную тепловую энергию воде. Теплосъем может осуществляться по-разному,

например, непосредственно с наконечника через стакан, впаянный в трубу,

по которому протекает солярная жидкость.

В закрытом контуре это может быть незамерзающая жидкость на основе гликоля

(тепло поступает в накопительный бак),

в открытой системе – вода (она попадает непосредственно на бойлер).

В этом заключается ключевое отличие между тепловыми и плоскими солнечными коллекторами.

Эффективность U-образных тепловых труб (самых простых,

используемых в трубчатых системах) на порядок выше,

чем у плоских коллекторов. Благодаря цилиндрической форме они прекрасно работают в течение дня,

потому что их поверхность постоянно освещена солнцем. Это приводит к получению стабильной энергии

при различных углах падения солнечных лучей. Трубки хорошо защищены от неблагоприятных

природных воздействий (града, ветра и прочего), но у таких систем есть и слабые места.

Из-за того, что в этих коллекторах теплоноситель протекает непосредственно через трубу,

возникают сложности при монтаже. Каждая трубка должна подключаться к системе по отдельности,

чтобы не было подтекания теплоносителя. Требуется и серьезное эксплуатационное обслуживание,

ведь утечка или механическое повреждение даже одной трубы вызывает остановку коллектора.

Вакуумная тепловая труба (Heat pipe) автономна и состоит из 2 труб, выполненных из сверхпрочного

боросиликатного стекла.

Внешняя — прозрачная, а внутренняя имеет специальное селективное покрытие,

которое обеспечивает максимальное поглощение тепла при минимальном отражении.

Во избежание теплопотерь между трубами создан вакуум.

Для поддержания вакуума используется бариевый газопоглотитель,

который в производственных условиях подвергается воздействию высоких температур,

вследствие чего нижний конец вакуумной трубы покрывается слоем чистого бария.

Он поглощает СО, СО2, N2, О2, Н2О и Н2, выделяющиеся из трубы в процессе хранения и

эксплуатации, и является четким визуальным индикатором состояния вакуума.

Когда вакуум исчезает, бариевый слой из серебряного становится белым.

Это дает возможность легко определить, исправна ли труба.

Поглощение тепла происходит в медной тепловой трубке,

которая находится внутри вакуумной трубы.

Способ передачи тепла от нее теплопроводу очень прост.

Медная трубка внутри полая и содержит запатентованную

неорганическую нетоксичную жидкость.

При нагревании эта жидкость испаряется, а поскольку в трубке создан вакуум,

это происходит даже при температуре 25-30°С.

Пар поднимается к наконечнику (конденсатору) тепловой трубки,

где отдает тепло воде,которая течет по теплопроводу.

Затем он конденсируется и стекает вниз, и процесс повторяется сначала.

Солнечный коллектор с вакуумными трубами показывает

превосходные результаты и

в облачные дни, потому что трубы способны поглощать энергию инфракрасных лучей,

которые проходят через облака.

Благодаря изоляционным свойствам вакуума воздействие ветра инизких температур на

их работу также незначительно по сравнению с воздействием на плоский СК.

Система успешно работает до -35°С

Вакуумированные трубы круглые, поэтому количество солнечного излучения, попадающего на коллектор, остается постоянным с утра до вечера. Благодаря этому общее количество поглощаемого солнечного излучения возрастает.
Форма труб обеспечивает превосходную степень поглощения, поскольку солнечные лучи всегда падают на ее поверхность под прямым углом, сводя отражение к минимуму.

Трубы уложены в коллекторе параллельно, угол их наклона зависит от географической широты данного места. Ориентированные с севера на юг, в течение дня они пассивно следуют за солнцем.

Такой коллектор практически не требует эксплуатационного обслуживания: производители дают на подобную продукцию гарантию до 25 лет. Система полностью ремонтопригодна: в случае необходимости трубу можно заменить без остановки коллектора. По необходимости трубки можно добавлять (при недостатке тепла) или частично снимать (если произошел его переизбыток), уменьшая гелиополе. Их эксплуатационное обслуживание сводится практически к нулю.

Трубчатые гелиосистемы отлично справляются с задачей снабжения дома горячей водой, подогревом бассейнов и теплиц, работают в системах вентиляции, кондиционирования и даже отопления зданий.

Схема двухконтурной солнечной водонагревательной системы

  1. Коллектор
  2. Температурный датчик коллектора
  3. Высокотемпературный воздушный клапан
  4. Горячая вода к водоразборным точкам
  5. Смеситель
  6. Трубопровод прямого потока нагретого в коллекторе теплоносителя
  7. Обратный клапан
  8. Отводные краны для заполнения и слива теплоносителя
  9. Расширительный бачок
  10. Воздухоотвод с воздушным клапаном
  11. Циркуляционный насос
  12. Клапан избыточного давления
  13. Манометр
  14. Трубопровод обратного потока теплоносителя коллектора
  15. Теплообменная катушка (змеевик)
  16. Резервуар для накопления и сохранения солнечного тепла
  17. Встроенный резервный электронагреватель
  18. Электронный контроллер

Компоненты системы

  Солнечная водонагревательная система состоит из солнечных коллекторов, водяного бака-аккумулятора, теплообменника, электронного контроллера и циркуляционного насоса.    

Характеристики солнечных коллекторов

Солнечный коллектор, модель SLR4715-16

Модель

SLR4715-16

Размер тепловой трубки

¢47 мм×1500 мм

Количество трубок

16

Теплопередающая трубка

Материал

Медь

Диаметр

¢8 мм

Площадь абсорбции

1.42 м2

Эффективность абсорбции солнечного излучения

0.593

Теплопотери

1.623 Вт/м2

Вес коллектора

50 кг

Отражатель

Плоская рассеивающая плита

Рабочее давление

0.6 МПа

Входное/выходное отверстие

3/4 дюйма

Температура стагнации (с отражателем)

226 ℃

Солнечный коллектор серии SLU

Модель

SLU-1500/12

SLU-1500/16

Тип трубки

SL-1500

Количество трубок

12

16

U-образная

теплопередающая трубка

Материал

Медь

Наружный диаметр, мм

Ø 8 мм

Площадь абсорбции

1.09 м2

1.44 м2

Размеры трубки

1670×804×137.6 мм

1612×1080×140 мм

Рабочее давление

0.6 МПа

Отражатель

Плоская рассеивающая пластина

Годовая производительность

 525 кВтч/м2

Вес

30 кг

45 кг

Входное/выходное отверстие

1/2 дюйма

3/4 дюйма

Ориентация солнечных коллекторов

Благодаря своему дизайну, погрешности в ориентированиии для вакуумных солнечных коллекторов не так критичны, как для обычных плоских коллекторов; тем не менее, выполнение нижеследующих рекомендаций поможет вам получить лучшие результаты.
 
Правильная ориентация солнечных коллекторов (направление и угол наклона) увеличивает их производительность. Земная атмосфера поглощает и отражает значительную часть солнечной радиации. Поэтому максимальное количество энергии поступает в полдень, когда прямой поток лучей меньше всего задерживается атмосферой. В северном полушарии оптимальным направлением в полдень является географический юг. Хотя для максимальной производительности коллекторов их нужно направлять на географический юг, допускается отклонение на 20 градусов к востоку или западу без увеличения площади поверхности коллекторов.

"Следящий" (поворачивающийся) за солнцем коллектор собирает на 20% солнечной радиации больше, чем ориентированный строго на юг. Однако этот выигрыш в производительности не окупает затрат на сооружение следящего устройства. Обычно выгоднее бывает увеличить площадь коллектора на 20%.

Местные особенности погоды (например, утренние туманы либо преобладающая облачность после обеда) должны также учитываться при размещении коллектора. Если местные погодные условия не играют особой роли, а коллектор невозможно повернуть к югу, рекомендуется обратить его к западу, чтобы воспользоваться более теплым послеобеденным временем (тепловые потери коллектора снижаются при высокой внешней температуре).

Поскольку высота Солнца над горизонтом в течение года значительно меняется в зависимости от географической широты, угол наклона коллекторов по отношению к высоте Солнца зависит от конкретной установки. В целом, сезонные изменения количества радиации должны приниматься в расчет для всех солнечных энергоустановок. Наклон поверхности коллектора на 30-50 градусов к югу в Северном полушарии либо к северу - в Южном приносит лучшие результаты в зимнее время и некоторые потери летом. Установки для отопления помещений размещают так, чтобы получить максимум от зимнего Солнца. В тропиках, где Солнце стоит высоко, наиболее выгодно устанавливать поверхность коллектора почти горизонтально. Оптимальный угол наклона солнечного коллектора равен широте местности. Положительная разность между широтой и углом наклона крыши приводит к лучшим эксплуатационным качествам системы зимой. Угол наклона коллектора меньший, чем значение местной широты, способствует лучшей работе системы летом. Отклонения угла наклона коллекторов из архитектурных соображений можно компенсировать дополнительной площадью коллектора.

Электронный контроллер

Электронный контроллер будет осуществлять:

  • индикацию температуры коллектора;
  • индикацию температуры в резервуаре;
  • включение принудительной циркуляции теплоносителя;
  • установку времени включения и выключения системы отопления;
  • установку температуры и времени дополнительного подогрева;
  • установку температуры "антизамерзания";
  • индикацию повреждения датчиков.


Циркуляционный насос

Включает:
  • насос «Wilo»
  • расходомер
  • манометр
  • обратный клапан
  • предохранительный клапан

GRUNDFOS является мировым лидером в производстве насосов и  используется в продукции ведущих компаний, занимающихся продажей гелиооборудования 


Технические характеристики системы в сборе

Модель

SUZ200

SUZ300

Коллектор

2 шт. SLR4715-16 или 2 шт SLU1500-16

3 шт. SLR4715-16 или 3 шт. SLU1500-16

3 шт. SLU1500-12

4 шт. SLU1500-12

Бак

Объем

200 л

300л

 Внутренняя поверхность бака

Нержавеющая сталь марки SUS 316L, толщина 1.5 мм

Наружная поверхность бака

Окрашенная оцинкованная сталь

Рабочее давление

1.8-4.5 бар (рекомендованное)

Теплоизоляция

Толщина 45мм

Входное/выходное отверстие

3/4 дюйма

Теплоноситель

Незамерзающая жидкость

Змеевик

Материал

Нерж. сталь SUS 316L

Диаметр

Ø47 мм×1500мм

Количество витков

9

11

Макс. давление

0.7 МПа

Циркуляция

Насос

GRUNDFOS UPS 25-80 (до 30 м)

Расширительный бак

18 л (изменяется в соотв. с расчетами)

Доп. оборудование

Трубы, клапаны, коннекторы

Контроллер

Панель управления

Подробное описание в руководстве пользователя

Мощность

1×2 кВт

2×2 кВт


 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

солнце

Эксплуатация солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Практические испытания солнечных батарей...

Самодельная солнечная батарея

Самодельные солнечные батареи | Среда, 1 Февраля 2012

Начинаю свой проект по...

Солнечные батареи и аккумуляторы

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

На первых спутниках Земли...

Солнечную батарею сделать своими руками

Самодельные солнечные батареи | Понедельник, 6 Февраля 2012

Солнечные батареи своими руками...

Инвертор

Самодельные солнечные батареи | Вторник, 4 Января 2011

   Инвертор превращает постоянный ток...

Угол наклона солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Суббота, 12 Февраля 2011

Солнце двигается по небу...

ветер

Ветроустановка своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Евгений ВасильевичЯ сделал...

5-метровый самодельный ветрогенератор (Часть 4)

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 20 Марта 2012

Предыдущая часть здесьСхема проводки простая...

Самодельный ветрогенератор

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 4 Января 2011

Хочу предложить читателям интересное на...

Ветрогенератор своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Ветрогенератор роторного типа. Мощностью до...

Ветроустановка 3.1м

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Данная установка планировалась как...

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Бурлака Виктор Афанасьевич.Самодельный ветряк. Я...