Способы объединения солнечных коллекторов. Стабильный набор

Если мы имеем дело с типичным плоским коллектором с четырьмя разъемами с поглотителем в виде арфы, то, что он симметричный, не означает, что его можно собрать любым способом. Следует отметить, что в соответствии с применимыми стандартами в области систем солнечного отопления, производитель коллектора должен разместить на раме коллектора знак, указывающий, где должна располагаться нижняя (верхняя часть) коллектора. Однако часто эта надпись отсутствует, что означает, что установщик может установить коллектор обратно, чем это указано в инструкциях. Например, неизвестно, что, например, в раме коллектора имеются отверстия, поддерживающие вентиляцию коллектора, и, если коллекторы установлены неправильно во время дождя, через эти отверстия вода может попасть внутрь коллектора. Такой коллектор также может иметь другую систему абсорбера (например, меандр), но это тема отдельной статьи, в которой будет проведено сравнение различных решений коллектора.

В случае плоских коллекторов с двумя соединениями ситуация еще сложнее. Такой коллектор может принадлежать к группе так называемого трудоемкого (его трудно опорожнить без дополнительных средств), и установщик, зная, что ему придется опустошать коллектор на зиму, устанавливает его в обратном положении, поскольку он позволяет легко осушить коллектор. Проблема состоит в том, что коллектор может иметь вентиляционные отверстия, расположенные так, что это ведет непосредственно к описанным выше проблемам, иногда на стекле коллектора может появиться вода ... Коллекторы запотевают, и избавиться от запотевания трудно, поскольку направление вентиляции коллектора изменилось.

Соединительные коллекторы соединяются друг с другом через различные типы разъемов. Основными решениями являются винтовое соединение и компрессионный фитинг. Но используются и более сложные решения, особенно если производитель хотел позаботиться о компенсации удлинения коллекторных труб коллектора. Поскольку среда, текущая в трубах солнечного коллектора, имеет изменяющуюся температуру, в результате этих изменений длина труб изменяется. Известные производители коллекторов используют компенсаторы для труб, устанавливая их на соединениях коллектора (как указано выше) или внутри коллектора. Если изготовитель решает использовать компенсацию внутри коллектора, он обычно делает это, устанавливая компенсатор на участке собирающей трубы или особым образом, делая трубы, подающие жидкость в трубки абсорбера (он делает компенсационную петлю для удлинения).

Однако проще всего избежать использования компенсаторов: использовать коллекторы с разъемами, направленными вверх. Это решение также позволяет размещать коллекторы непосредственно рядом друг с другом без установочного расстояния. Некоторые компании утверждают, что их коллекторы имеют внутреннюю температурную компенсацию и, таким образом, они могут воздерживаться от создания дорогих компенсаторов.

Трубы, используемые в солнечной технологии, изготовлены из меди, нержавеющей стали или серого цвета. Внутри коллекторов рекомендуется паять твердым припоем, поскольку мягкий припой может не выдерживать температурную нагрузку, особенно когда коллекторы застаиваются. Конечно, не следует использовать твердую пайку в местах, где есть материалы, которые не имеют достаточной стойкости к высоким температурам, поскольку это приводит к их повреждению (фото 1). Если кто-то решит провести сварку в такой области, то ему следует позаботиться об охлаждении элементов, подверженных риску разрушения.

Во избежание проблем, когда установщик «использует слишком большое усилие», его можно использовать при повороте коллекторов от динамометрического ключа. И это касается не только возможности разрушения соединительной резьбы, но также и поворота коллекторной трубы и разрушения паяных соединений внутри коллектора. Если соединения внутри коллекторов представляют собой винтовые соединения, они должны быть герметизированы герметизирующей пастой, устойчивой к высоким температурам и воздействию гликоля. Все трубопроводы должны быть закреплены в соответствии с принципами технологии нагревания таким образом, чтобы тепловое удлинение не приводило к чрезмерному увеличению напряжения.

Кровотечение Каждое коллекторное поле должно быть оснащено солнечным бризером. В то время как в случае ручного отверстия не имеют никаких проблем с их устойчивостью к воздействию высоких температур, вентиляционные клапаны должны быть такого сопротивления, и кроме того, мы должны помнить, что автоматический воздушный клапан должен быть установлен на запорный клапан также устойчив к воздействию высоких температур. Вентиляционное отверстие, ручное или автоматическое, должно устанавливаться вертикально. Когда дело доходит до расположения сапуна, здесь действуют две «школы». Один рекомендует использовать вентиляционное отверстие в самой высокой точке установки, другой - на горизонтальном участке труб, вентиляционное отверстие должно быть установлено на воздушном сепараторе.

Однако следует помнить, что часто, помимо использования стандартного солнечного бризера, необходимо использовать дополнительные вентиляционные отверстия, если, например, монтажные трубы проходят таким образом, что требует их использования. Это происходит в ситуации, показанной на фотографии 2, где установщик не только неправильно установил поперечное соединение с ручным вентиляционным отверстием, но и провел трубу вверх над коллектором, и воздух потенциально будет собираться на этом участке.

Какова была цель установщика направлять трубу над коллекторами в ситуации, показанной на фотографии 3? Вероятно, только чтобы солнечная жидкость, нагретая коллекторами, немного остыла. Общий принцип соединения коллекторов заключается в компактном расположении коллекторных полей, что экономит затраты на шины и сборку. Каждый производитель в своих материалах определяет максимальное количество коллекторов, которое можно установить в серии.

Стандартом в солнечной технологии является использование системы Tichelmann для получения баланса гидравлической системы, как показано на диаграмме 1. Слева представлен набор из пяти коллекторов, подключенных с использованием системы Tichelmann. Чтобы проиллюстрировать последствия отсутствия этой системы, на рисунке показаны скорость потока (красный), сопротивление потока (синий) и температура (зеленый) в отдельных коллекторах, а также их средние значения. Вы можете увидеть четкую разницу!

Чтобы объяснить это явление, на диаграмме 2 представлена ​​ситуация, возникающая в одном коллекторе. Рабочая жидкость с определенным объемом потока, перекачиваемая солнечным насосом с соответствующим давлением, попадает в нижнюю коллекторную трубу коллектора и выходит из верхней коллекторной трубы с давлением, уменьшенным на величину сопротивления потока коллектора (ΔP). Следует помнить, что из коллектора, который входит в него, выходит то же количество жидкости, а трубы имеют одинаковый диаметр. Давление, создаваемое насосом, вызывает специфическое распределение массового расхода через коллектор. В коллекторе нижнего коллектора поток разделяется на трубки абсорбера. В результате скорость потока в этой трубе постепенно уменьшается, и, следовательно, происходит потеря давления на последовательных ответвлениях (верхняя кривая с правой стороны чертежа). Поскольку потеря давления является квадратичной функцией скорости потока, кривая не является линейной. Рабочая жидкость протекает через последовательные трубки абсорбера, вызывая потери потока (Δp), и достигает верхней коллекторной трубы. В этой трубе происходит «сбор» последующих массовых потоков, и в ней падает давление. Эта кривая имеет симметричную кривую относительно кривой от нижней трубы. Как вы можете видеть, средние трубки абсорбера имеют наименьшую потерю давления между распределительной трубкой и коллекторной трубой, и, следовательно, поток в ней наименьший. Результатом является максимальное повышение температуры. В крайнем случае, если скорость потока слишком низкая, жидкость может закипать, а труба бесполезна, потому что поток исчезает. В связи с тем, что потоки в отдельных коллекторных трубах меняются, а коллекторы имеют разную абсорбционную структуру, в них происходит разное повышение температуры. Эта проблема будет описана в отдельной статье.

Последовательный и параллельный При подключении коллекторов применяется основное правило: длительный возврат (холодная ветвь установки) и короткое питание (горячая ветвь). Коллекторы могут быть подключены последовательно или параллельно. В случае последовательного соединения одинаковое количество жидкости протекает через поле коллектора в поле коллектора, а сопротивление потоку всего поля представляет собой сумму сопротивления потока отдельных коллекторов. При параллельном соединении поток разделяется на отдельные коллекторы, а потеря давления в коллекторе равна потере давления в одном коллекторе. В более крупных установках обычно используется последовательно-параллельное соединение коллекторов (схема 3). В показанном примере использовалась система Tichelmann (слева) и принцип длительного возврата, короткий источник питания. Каким последствиям может дать сбой система Tichelmann (рисунок справа)? Во-первых, более низкий поток будет происходить в третьем ряду коллекторов, что приведет к созданию там более высокой температуры, когда поток будет слишком низким и коллекторы перейдут в состояние пара, это поле не будет работать. Предположим, однако, что это не так уж и плохо, и температура еще не достигла критического значения. Датчик температуры, размещенный в этом поле коллекторов, дает регулятору системы сигнал о том, что температура выше, чем температура в резервуаре, на заданную разницу температур, и солнечный насос запускается, и все же среда из всего набора коллекторов непременно достигнет резервуара с температурой ниже, чем указано в датчик! Результатом может быть экстремальное охлаждение лотка. Многие установщики путают понятия, наслаждаясь высокой температурой на коллекторах. Это не температура, а поток энергии, возникающий в результате массового расхода и температуры, определяет эффективность солнечной системы.

Расположение датчика Из приведенного выше обсуждения следует, что важной проблемой является правильное расположение датчика температуры солнечного коллектора. Наиболее распространенными решениями являются размещение датчика в элементе, непосредственно контактирующем с коллектором-поглотителем, или в гильзе, погруженной в солнечную жидкость. К сожалению, установщики не очень заботятся о правильной установке датчика, что приводит к ненужным проблемам. На фото 4 я показал провод датчика температуры, который свободно свисает с коллектора. Он подвергается воздействию атмосферных условий и может быть поврежден. Если это не происходит в результате многократного изгиба во время давления ветра (обрыв кабеля происходит внутри брони и повреждения не видно, есть разрыв в электрической цепи) или просто в результате обрыва это повреждение может произойти зимой, когда с крыши " «снежная шапка» опустится. Я выбрал фотографию, чтобы показать, что вентиляционное отверстие не расположено здесь вертикально.

Использование датчиков температуры, передающих электрический сигнал к солнечному контроллеру, связано с необходимостью заземления коллекторов, поскольку электрический потенциал появляется на коллекторе. Пример метода заземления показан на рис. 5. Зачастую при установке коллекторов необходимо нарушать уклон крыши, например, идти с кабелями на чердак или устанавливать крепежную конструкцию.

Ежи Чодура

Смотрите статью в формате PDF

Похожие