Теплоноситель для солнечных коллекторов. Недостатки применения антифризов. Оптимальный расход теплоносителя в солнечных коллекторах
На сегодняшний день по самым скромным подсчетам в мире используются солнечные коллекторы общей мощностью 200 ГВт. И их число растет ежегодно, примерно, на 20-30 ГВт. Если учесть пластиковые коллекторы для подогрева воды в бассейнах, а также воздушные коллекторы, то суммарное количество энергии возрастет в несколько раз. Чемпионами по количеству солнечных коллекторов являются в основном южные страны, такие как Турция, Кипр, Греция, Барбадос. Но практика показала, что энергию солнца можно получать и севернее, например, в Австрии. Причем в этой стране получают солнечной энергии даже больше, чем на Барбадосе. Лидером по производству гелиоколлекторов является Китай. В мире только каждый пятый гелиоколлектор не китайского производства.
При использовании гликолей в качестве антифриза следует отметить следующие моменты. Смеси воды. Гликоль нельзя сливать в канализацию. Чтобы снизить риск коррозии, необходимо добавить воду в смеси гликолей, ингибиторы. Следует учитывать информацию о контейнерах. Различные типы гликоля нельзя смешивать Концентрация должна контролироваться ежегодно.
- Смешивание гликоля дает увеличение вязкости по сравнению с водой.
- Смеси воды-гликоля имеют худший коэффициент теплопередачи, чем вода.
- Гликоли испаряются легче, чем вода.
- Со временем содержание гликоля в смеси меняется.
- Гликоли являются токсичными.
Не так давно многие, в том числе и мы, писали, что в России заметную отдачу от гелиоколлекторов можно получить только в южных регионах. Но сегодня технологии в сфере солнечной энергетики уже позволяют подняться на несколько десятков градусов вверх по мередиану. Среди множества конструкций солнечных коллекторов есть и такие, которые вполне эффективно работают даже зимой.
В тепловой солнечной системе кислород может образовываться из-за масштаба в коллекторах и на стенках труб медных труб. Тоннель создается, с одной стороны, пайкой медных, латунных и красных литых деталей, а с другой стороны - солнечным излучением на пустых коллекторах. Это случай, когда незаполненные сборщики подвергаются незащищенному воздействию, поэтому без покрытия в течение длительного периода воздействия. Причины для пустых коллекторов могут быть потерей жидкости, или они впадают в застой. В любом случае, каждая система должна быть тщательно промыта и очищена до ее заполнения.
При расчете рентабельности любой домашней системы в первую очередь ориентируются на срок окупаемости. Он не должен быть слишком длинным, иначе потраченные деньги не принесут экономической выгоды. Однако в последнее время наблюдается интересная тенденция - люди хотят получить автономию, пусть даже экономически не обоснованную. Кого-то тревожит постоянный рост теплоносителей, других беспокоит окружающая среда, а третьи просто не имеют доступа к магистрали природного газа.
Масштабирование В тепловой солнечной системе кислород может образовываться из-за масштаба в коллекторах и на стенках труб медных труб. Кроме того, необходимо регулярно проверять солнечную жидкость, чтобы инициировать соответствующие меры. Крекинг-крекинг - это термическое разложение органического вещества, которое может приводить к соединениям с низким и более высоким молекулярным весом и углероду. В тепловых солнечных системах высокие температуры возникают в случае застоя. Последствиями являются засорение коллекционеров и труб.
Кроме того, антикоррозийная защита теплоносителя отменяется. Обе нагрузки, окисление и перегрев могут происходить вместе. В результате защитные компоненты могут потребляться очень быстро, а солнечная жидкость перегревается или трескается. Подкисление жидкости является коррозионным и приводит к образованию смолистых продуктов разложения, которые более не растворимы и могут привести к прилипанию в пределах солнечного контура до разрушения солнечной системы.
Но гелиоколлекторы могут дать не только автономию. Они действительно способны снизить счета за основные энергоносители, учитывая вложенные инвестиции.
Устройство солнечных коллекторов
По сути, солнечные коллекторы являются теплообменниками, в которых энергия солнца превращается в тепло и отдает его теплоносителю. Разница с традиционными системами отопления и ГВС лишь в том, что источник тепла абсолютно бесплатен.
Перед промыванием коллекторы должны быть закрыты, и перегретая солнечная жидкость должна быть удалена как можно полнее из солнечной системы. В зависимости от степени загрязнения полоскание следует повторять несколько раз. После очистки очищающая жидкость должна быть полностью опорожнена.
Часто остаточные количества должны продуваться сжатым воздухом. Для увеличения давления и для пополнения солнечных жидкостей используется насос для наполнения и вакцинации с запорным шаровым краном. Ручной насос для измерения давления используется для точных и быстрых испытаний на герметичность или испытания под давлением систем трубопроводов и контейнеров в санитарной и тепловой технике, в системах сжатого воздуха и в конструкции котлов и сосудов под давлением.
Гелиоколлекторы различаются по типу используемого теплоносителя на жидкостные и воздушные. Низкотемпературные жидкостные коллекторы чаще всего используются жилыми домами. Но также встречаются высоко- и среднетемпературные.
Главным элементом гелиоколлектора является абсорбер. Он может быть выполнен в виде пластины, с лицевой стороны покрытый черной медью, никелем или иным веществом с высоким коэффициентом поглощения лучистой энергии и низким тепловым излучением. К абсорберу крепятся трубки, являющиеся каналами циркуляции теплоносителя. Такие абсорберы называются селективными.
В зависимости от версии, диапазон испытаний и давления составляет до 60 бар, а емкость - 12 литров. Насос для проверки давления не должен использоваться неправильно, чтобы заполнить пустые трубы и контейнеры в качестве питающего насоса. 
Вот почему наша рекомендация: постройте одну или одну и максимально уменьшите расходы на солнечные панели!
В сендвич-абсорберах проточные каналы выполнены иначе. Они располагаются между двумя листами металла. Каналы образуют рисунок, который может отличаться в зависимости от модели. Снизу и с боков абсорбер покрыт слоем теплоизоляции и заключен в металлический корпус со стеклянной или пластиковой крышкой. Между поверхностью абсорбера и крышкой имеется зазор, который также выполняет функцию теплоизоляции.
Для того, чтобы вода, которая переносит тепло, не замерзает зимой, этот глицерин или смесь обычно предлагаются как и правильно! Потому что здесь возникают большие трудности. Строго говоря, солнечная жидкость представляет собой водно-пропиленгликолевую текучую смесь. Под ним смесь кристаллизуется и становится похожей на кристаллизованный мед. Но обычно нет опасности, что трубы лопнут. Только функция системы больше не указана. Но самое страшное - лето, или вы знаете, что происходит в вашей солнечной системе летом в жаркие солнечные дни?
Теперь тепло накапливается в коллекторе и должно быть выпущено из него через воздух. Но коллекционер так же изолирован, насколько это возможно! Солнечная система находится в так называемом застое. При этих температурах химические компоненты антифриза могут разрушаться. Это может привести к смолификации. Компоненты смолы оседают на стенках трубки коллектора. Для сборщиков вакуумных труб это не является большой проблемой, поскольку хладагент находится только в коллекторе, который может быть очищен при необходимости.
Типы солнечных коллекторов
Кроме плоских коллекторов, устройство которых было описано выше, существуют и другие конструкции.
Вакуумные коллекторы состоят из трубок или выполнены в виде прямоугольного закрытого корпуса, внутри которых находится безвоздушное пространство. Абсорберы соответственно располагаются либо внутри трубок, либо внутри полого корпуса. При низкой наружной температуре их энергетическая эффективность возрастает за счет меньших теплопотерь, чем у плоских коллекторов. Поэтому они собирают много тепла зимой. Но есть и недостатки: высокая стоимость и оптическая чувствительность.
Но это совсем другое с плоскими коллекторами. Трубы в коллекторе могут почти полностью засориться через 5-10 лет! Фактически, многократного перегрева часто достаточно для термического преобразования антифриза. Поэтому солнечные системы должны быть защищены от застоя, т.е. в состоянии покоя с полным буфером или сбоем питания. Однако важно, чтобы вы никогда не смешивали готовый микс с водой или другими жидкостями!
В противном случае свойства больше не гарантируются! И очистка плоских пластинчатых коллекционеров? Многие инженеры-теплотехники, которые также устанавливают солнечные системы, рекомендуют не устанавливать передышку в верхней части солнечной системы. При заполнении и промывке в любом случае необходимо использовать сильный насос, чтобы вывести весь воздух из системы. Он делает вышеупомянутый перерыв, поэтому не используется. Но если солнечная система вступает в застой, и дымоход, установленный на верхней части коллектора, работает, образующийся водяной пар выйдет из передышки.
Коллекторы с тепловыми трубками - это наиболее технологичные и дорогостоящие устройства. Внутри них имеется специальный теплоноситель со специально подобранной температурой кипения. Когда лучистая энергия нагревает трубку, теплоноситель в нижней ее части испаряется и передает тепло в верхней части, после чего конденсируется и стекает вниз. В процессе этого цикла происходит передача тепла циркулирующей жидкости. Преимущество тепловой трубки в том, что она способна передавать тепло даже при небольшой разнице в температурах окружающей среды и абсорбера. Самыми дорогими и эффективными в холодное время года являются вакуумные коллекторы с тепловыми трубками.
Таким образом, их солнечная жидкость утолщена, «сваривается» и все меньше и меньше. Если это произошло с вами, вам нужно только вернуть систему к номинальному давлению с водой. Но обязательно закройте передышку и держите ее закрытой! Однако вы должны использовать деминерализованную воду, такую как наша! Но свойства защиты от замерзания и коррозии больше не гарантируются! Производители солнечной жидкости указывают, что вы не должны заполнять водой.
Однако, чтобы избежать всех этих проблем, существует очень практичная процедура. Системы слива используют обычную водопроводную воду без каких-либо добавок. Если он становится слишком горячим или слишком холодным, контроллер гарантирует, что вся вода из коллектора течет обратно в соответствующий резервуар. Только когда датчик освещенности и температуры сигнализирует о наличии тепла на крыше, насос наполняет систему водой и начинает нагревать буфер. Поскольку система активна только тогда, когда и когда имеется тепловая энергия, она намного эффективнее, чем обычные солнечные системы!
Пластиковые коллекторы (с пластиковым абсорбером) имеют наиболее простую конструкцию среди низкотемпературных устройств. Нередко это одни лишь пластиковые трубки или маты без теплоизоляции и внешней защиты. Они неээфективны при высоких значениях редуцированной температуры, но отлично подходят для подогрева воды в теплый сезон, например, для открытого плавательного бассейна. Производители этих устройств стараются всячески их усовершенствовать. Пластиковые коллекторы становятся более компактными, эстетичными и защищенными. Сегодня они могут использоваться и для нагрева воды для бытовых нужд. Но в таком случае очень важно правильно подобрать устройство. Для эффективной работы пластикового коллектора потребуется учесть множество факторов: сезонность работы, емкость накопительного бака, объем потребления горячей воды или вид системы отопления.
Поскольку это негерметичный резервуар для хранения, открытый для воздуха, необработанные стальные резервуары не могут использоваться, как это обычно бывает при закрытом отоплении и солнечных системах. Они будут ржаветь через кислород воздуха через один-два года! Альтернативы - это очень дорогостоящее хранилище из нержавеющей стали или более дешевые пластиковые емкости для хранения.
Функция коллектора вакуумной трубки
Необходимый контроль для сложных систем отопления или опорожнения солнечных систем берет на себя или модель-преемник. Основным компонентом вакуумных коллекторов являются два взаимоблокирующих цилиндра, изготовленных из чрезвычайно жесткого боросиликатного стекла. Вакуум, создаваемый между цилиндрами, служит теплоизоляцией, поэтому вакуумные коллекторы функционируют круглый год. Поверхность поглотителя с двенадцатиэлементным покрытием, состоящая из трех элементов, осаждается на внутренней трубе. Солнечная энергия, поглощенная поглотителем, переносится в тепловую трубу, расположенную в стеклянной трубке, через пластину теплопроводности, выполненную из алюминия.
Тепловые характеристики гелиоколлекторов
Конструкция солнечного коллектора и используемые в ней материалы влияют на его эффективность. КПД коллектора определяется отношением полезной энергии, принимаемой теплоносителем, к лучистой энергии, воздействующей на отведенную площадь. Упрощенно КПД коллектора можно представить уравнением: η=η0-k.ΔT/G , где η 0 - оптический КПД коллектора при нормальных условиях; k - коэффициенты зависящие от конструкции коллектора; ΔT - разность средней температуры теплоносителя в коллекторе и температурой воздуха (°С); G - плотность потока лучистой энергии, достигающей поверхности коллектора (Вт/м²). Отношение ΔT/G показывает редуцированную температуру, т.е. характеризует условия эксплуатации коллектора, влияющие на КПД коллектора.
Оттуда энергия проходит через конденсатор и коллекторную трубу в солнечный контур. Высокоселективное внутреннее покрытие вакуумной трубки преобразует солнечную энергию в тепловую энергию и передает полученное тепло через пластину теплопроводности в тепловую трубу.
Проводящая жидкость в тепловой трубе испаряется и поднимается как газ в конденсаторе на верхнем конце тепловой трубки. Затем горячий конденсатор охлаждается солнечным контуром в трубе коллектора. Газ в конденсаторе снова становится жидкостью и течет обратно в тепловую трубу. Передача тепловой энергии в солнечную жидкость обеспечивает непрерывный цикл, пока коллектор нагревается солнцем. Таким образом, холодная вода всегда слишком горячая.
Производители обычно указывают характеристики коллектора в виде диаграмм; реже - в виде уравнений.
Для подогрева воды в бассейнах обычно используют коллекторы с пластиковыми абсорберами. Они имеют более высокий КПД, чем с остеклением. Пластиковые абсорберы лучше поглощают лучистую энергию и меньше теряют тепла за счет меньшей разницы температур (низкотемпературный коллектор). К тому же они дешевле стеклянных, и тем более вакуумных.
Для первоначальной установки солнечных коллекторов до 40 м² субсидия составляет 140 евро за квадратный метр общей площади коллектора. Основное финансирование составляет 000 евро. Необходимо соблюдать и продемонстрировать следующие минимальные требования к общей площади коллектора и объемам хранения тепла.
Для эвакуированных трубчатых коллекторов: площадь не менее 7, 0 м² и не менее 50 литров на квадратный метр. Для плоских коллекторов: площадь не менее 9, 0 м² и не менее 40 литров на квадратный метр. При первоначальной установке солнечных коллекторных систем с общей площадью коллектора более 40 м² вы можете требовать поддержку инноваций. Дополнительным условием для финансирования является то, что заводы обслуживают односемейные или двухместные дома для комбинированного производства горячей воды и отопления и оснащены буферами объемом не более 100 литров на квадратный метр общей площади коллектора.
У коллекторов, используемых в системах ГВС, тепловые характеристики сильно зависят от сезона, поскольку они используются практически круглогодично. Зимой, когда плотность лучистой энергии и наружная температура очень низкие, возникают значительные теплопотери. Поэтому плоские коллекторы, диаграммы которых имеют большой наклон линии КПД, в системах ГВС лучше не использовать. Гораздо меньшие теплопотери имеют вакуумные коллекторы, однако стоят недешево. Если же коллекторы используются только в теплое время года, то их теплопотери могут быть выше. В уравнениях это видно как увеличение коэффициента k.
Вряд ли любой вопрос обсуждается так же, как и после выбора теплоносителя в солнечных тепловых системах. Фактически оба могут быть использованы, хотя необходимо учитывать некоторые моменты в конструкции солнечной теплоты. Солнечные жидкости защищают системы от мороза, а также от коррозии. Поэтому в установках, которые работают с чистой водой, антифриз и защита от коррозии должны быть достигнуты другими способами.
Гликоль или вода - сравнение
Вода идеально подходит для использования в солнечных тепловых системах. Он обладает отличной теплоемкостью и легко циркулирует через солнечный контур из-за его низкой вязкости. Слабые стороны здесь - сравнение несуществующего антифриза и отсутствие защиты от коррозии. В то время как последнее может быть достигнуто добавлением соответствующего защитного агента, может потребоваться корректировка конструкции системы для защиты от замерзания. Подходящие здесь, например, так называемые дренажные системы, в которых вода течет полностью из коллекторов в случае мороза.
Многие считают, что вакуумные коллекторы, благодаря низким теплопотерям, являются самыми эффективными. Однако характеристики, которые указывают их производители, верны для условий, когда лучи падают на коллектор под прямым углом. На практике момент падения лучей перпендикулярно коллектору если и случается, то задерживается не надолго. А при других положениях параметры устройства уже выглядят иначе и не так привлекательно. Тем временем абсорберы плоских коллекторов в тех же условиях могут собирать не меньше лучистой энергии, а иногда и больше. Но надо понимать, что в холодное время года их теплопотери могут стать критическими, что также вытекает из уравнения.
В более высоких широтах, где холодные зимы, для ГВС и отопления чаще всего используют вакуумные трубчатые коллекторы. И хотя они имеют невысокий КПД, но за счет низких теплопотерь только они могут обеспечить подогрев теплоносителя холодной зимой. Сегодня такие коллекторы можно увидеть на крышах коттеджей даже в Швеции. Зимой они эффективнее плоских.
Анализируя годовую производительность вакуумных и плоских коллекторов, у первых она оказывается на несколько десятков процентов выше, в зависимости от географической широты и особенностей климата. Однако даже такие цифры не компенсируют высокую цену вакуумной технологии, если подходить к этому вопросу с позиции рентабельности. Кроме того, есть нюанс: на вакуумных коллекторах дольше лежит снег, т.к. они холоднее из-за меньших теплопотерь. Снег, конечно, можно убрать, но иногда это делать крайне неудобно.
Теплоносители для солнечных коллекторов.
В последние годы все чаще в частных домовладениях в качестве источника энергии стали использовать солнце. Там, где позволяют климатические условия, это является отличным способом обеспечить автономность и сэкономить на традиционном топливе.
Результатом развития данной технологии стало широкое распространение солнечных коллекторов и теплоносителей для них. Компания ЗАО «Пласт Групп» позаботилась о том, чтобы иметь в ассортименте предлагаемой продукции не только технологические жидкости, используемые в традиционных отопительных системах, но и современные недорогие теплоносители для солнечных систем отечественных и иностранных изготовителей.
Мы не только предложим вам качественную продукцию, но и дадим рекомендации по правильной заправке оборудования. Она должна осуществляться только после полного охлаждения - это предотвратит риск теплового удара. Поступление жидкости осуществляется снизу при минимальной скорости, позволяющей обеспечить свободное прохождение воздушных пробок. После завершения мероприятия потребуется в течение нескольких суток контролировать наполненность и при необходимости доливать теплоноситель в систему солнечного отопления. Лишь убедившись в том, что трубопровод полностью заполнен, можно начинать полноценную эксплуатацию оборудования.
В ходе эксплуатации температура теплоносителя в солнечном коллекторе может достигать +300 градусов по Цельсию. Такие экстремальные показатели способны существенно влиять на физические характеристики и объем жидкости в системе, поэтому не реже одного раза в год рекомендуется проверять не только её объем, но и сохранность таких показателей, как морозостойкость и уровень рН.
Принцип использования жидкости в системе состоит в следующем. Расположенный сверху теплосборник через медный сердечник передает тепловую энергию циркулирующему в трубопроводе теплоносителю для плоского солнечного коллектора. Продвижение по трубам обеспечивает циркуляционный насос, который отключается в случае достижения установленного температурного уровня. Обычно это происходит в ночное время, когда снижается температура окружающего воздуха. С наступлением утра по мере прогрева воздуха происходит повышение температуры и автоматическое включение насоса.
Более подробную информацию об особенностях использования жидкостей для современных отопительных систем на основе энергии солнца можно получить у наших консультантов.