EN
Қысымды жүйелердің жұмыс істеу қағидаттары мен конструкциясы
Қысымды күн энергиясын қолданатын жылу беру жүйелері тұйық циклды жүйелерді пайдаланады. Жылу беру сұйығы (су немесе су мен пропилен гликолінің қоспасы болуы мүмкін) 50–100 psi қысымда жинағыш панельдің шатыры арқылы және жылуға изоляцияланған ыстық су ыдысы арқылы сорғыланады. Осындай жүйелердің негізгі артықшылығы — олардың стандартты үй ішілік су құбыры жүйелеріне қосылу қабілеті. Бұл көпқабатты ғимараттарда бірнеше пайдаланушы бір уақытта ыстық пен салқын суды қолданған кезде де барлық шүмектер мен душтарда су қысымы мен температурасының тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Жылуға байланысты кеңеюді компенсациялау үшін жүйелерде арнайы кеңею ыдыстары қолданылады. Көптеген орнатуларда құбырлардың негізгі материалы ретінде коррозияға төзімділігі жоғары болғандықтан, нержесіз болат немесе мыс таңдалады. Бұл материалдар тұрғын үйлер мен коммерциялық ғимараттардағы су құбыры жүйелерінің ұзақ мерзімді жұмыс істеуі үшін тиімді таңдау болып табылады.
Қысымы бар термосифондық жүйелер табиғи конвекция деп аталатын процеске негізделеді. Бұл процессте шатырда орналасқан күн энергиясын қабылдайтын құрылғылар суы қыздырады. Қыздырылған су табиғи түрде жинағыш ыдыстардан жоғары орналасқан сақтау ыдыстарына көтеріледі. Бұл оның ішінде сораптар болмайтынын, сонымен қатар қымбат тұратын қысымға төзімді бөлшектер қажет еместігін білдіреді. Жүйелердің көпшілігі арзан материалдардан (мысалы, EPDM резеңкесі мен полипропилен) жасалады. Бұл құрылыс тәсілі жүйелер атмосфералық қысымда жұмыс істейтіндіктен толығымен қанағаттанарлық деңгейде. Бұл жүйелер төмен температураға (суық қысқа) төзімділік үшін арнайы қасиеттерге ие. Олар автоматты түрде жинағыш құбырларынан суды таратып, суықтан құбырлардың жарылуынан пайда болатын зақымдануға жол бермейді.
Негізгі материалдар мен жылу алмасу айырмашылықтары
Материалдар мен құрылыс арасындағы айырмашылықтар — негізгі жұмыс істеу принциптерінің әртүрлі болуының нәтижесі. Тұрақты қысымның болуына байланысты қысым астындағы жүйелердің трубалары мен жылу алмастырғыштары үшін жоғары сапалы (коррозияға төзімді) металдар, мысалы, штайнсиз болат қолданылуы қажет. Қысым астында емес жүйелер осы талаптарға сай келуге мәжбүр емес, сондықтан полимер материалдарын кеңінен қолдануға болады. Бұл құрылыс құнын қатты төмендетеді, сонымен қатар орнату оңайлығын да арттырады.
Әртүрлі жүйелерде жылу беру әдістері әртүрлі болады. Қысым астындағы қондырғылар әдетте жақсы изоляцияланған сыйымдылықтарда ішкі спиральдар немесе қапталған жылу алмастырғыштарға ие болады. Бұл конструкциялар ішуге жарамды су мен гликольдық контурды бір-бірінен бөліп тұрады. Бұл дизайн тоңу мәселелерінің пайда болу ықтималдығын төмендетеді, бірақ қызмет көрсетуді күрделендіреді. Қысымсыз жүйелер басқаша болады. Кейбір жүйелер суы қолданыстағы коллекторда өзінде қыздырылады — бұл тікелей термосифон деп аталады. Басқалары қарапайым сыртқы жылу алмастырғыштармен жабдықталған. Қысымсыз жүйелер температура жұмсақ болған кезде тиімдірек жұмыс істейді және жоғарырақ ПӘК-ке ие болады. Алайда, температураның қатты өзгеруі олардың жұмыс істеу сапасы мен ауа-райына әсер етеді.
Сіздің аумақтың жағдайларына ең жақсы күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғышты таңдау
Су қысымы және су құбыры мен ғимараттың түрі
Жүйенің сәйкестігін анықтаған кезде қазіргі су жүйесін түсіну маңызды. Көптеген заманауи құрылыстарда су қысымы бар жүйе қолданылады, онда су негізгі берілу желілері арқылы қондырғыларға беріледі. Сондықтан су қысымы бар су қыздырғыштар әрбір қабатта су қысымы қажет болатын пәтерлерге, кондоминиумдарға және көпқабатты тұрғын ғимараттарға идеалды. Бұл жүйелер қалыпты орнату үшін ғимараттың қосымша өзгерістерін (мысалы, дәстүрлі орнатулар үшін шатыр немесе чердак аумақтарын пайдаланудан аулақ болу үшін) қажет етпейтіндіктен, ескі ғимараттарды жаңарту кезінде де идеалды.
Гравитациялық жүйелер ауылдық аймақтарда, төбеде су қоймасы бар ескі үйлерде немесе толығымен желіден тыс жұмыс істейтін жүйелерде қысымсыз жүйелер үшін өте жақсы жұмыс істейді. Қиындықтар жинақтау нүктесі мен жинақтау нүктесінің кірісі арасында жеткілікті вертикаль арақашықтық болмаған кезде пайда болады. Әдетте, минимум жарты метрлік вертикаль айырма қажет. Бұл төмен көлбеулікте немесе жазық төбедегі ғимараттар үшін проблема туғызуы мүмкін. Қысымсыз су жүйесі су қысымы төмен болған кезде (шамамен 20 фунт/квадрат дюйм) төмен өнімділік көрсетуі мүмкін, себебі бұндай жүйелердегі су ақуы баяу болып, сирек тамып тұрады. Ал қысымды жүйе осы жағдайды тиімдірек басқарады. Орнатудың алдында сорғылар мен клапандардың қажеттілігін азайту үшін әрқашан бар болған су құбырын зерттеңіз. Бұл су құбырына мүмкіндігінше аз ғана әсер ету керек болатын ескі ғимараттар үшін маңызды. Төбе жүктемелерінің көлемі, климат және тоңдау қаупін бағалау
Сізбек қондырғыларын орнату үшін ғимаратты таңдағанға дейін құрылымдық беріктік пен ауа-райына төзімділік маңызды зерттеулер екенін байқадық. Жазық шатыр жүйесі әдетте шамамен 30–50 килограмм/квадрат метр салмақ қосады. Қысымы жоқ жүйелер, өйткені олардың жүйе дизайнына кішірек резервуарлар кірістірілген, сондықтан олар құрылған ғимараттарға орнатуға жеңіл болады. Көпшілік күн энергиясы қондырғылары еңісті шатырларға жарамды. Алайда, бір маңызды нюанс бар. Орнатушылар теңіз жағалауында жел күштері күштірек болатынын ескеруі тиіс, сондықтан орнату талаптары шамамен 15–20 пайызға артады. Бұл осы аймақтарда жаңбыр мен дауылға төзімділікті қамтамасыз ету үшін арнайы сертификатталған орнатушылармен орнатылған сертификатталған рейкалық құрылымдар міндетті екенін білдіреді.
Қысу қаупы — жылыту жүйелерін таңдаған кезде маңызды фактор. Жылына екі күннен аса нөл градус температурасын бастан кешіретін аймақтарда қысуға төзімді жүйелер мен гликоль антифризы ерітінділерінің қоспасы қолданылады. Бұл қоспа трубалардың тоңуын болдырмаған. Ал қысуға төзімсіз жүйелер су қайтару жүйесіне тәуелді. Оған су тасып шығу үшін дұрыс еңістік берілген трубалар, қауіпсіздік клапандары, қандай да бір ақау пайда болған жағдайда жұмыс істейтін резервтік құрылғылар және басқару жүйесі үшін қосымша электр қорегі кіреді. Су тасып шығу мен басқару жүйелерінің талаптары осындай климатта қосымша техникалық қызмет көрсету мәселелерін туғызады. Керісінше, бірнеше аса қатты тоңу аймақтарынан басқа, тропиктік және тұрақты түрде тоңбайтын аймақтарда қарапайым қысуға төзімсіз термосифонды жүйелерді қолдануға болады, олар күрделі механизмдерге қажеттілік сезбей, ұзақ уақыт бойы тиімді жұмыс істейді. Жылына 200 күннен аз күн сәулесі болатын аймақтар үшін қысуға төзімді жүйелер тиімдірек, себебі олар бұлтты ауа райында қысуға төзімсіз жүйелерге қарағанда тиімдірек. Себебі қысуға төзімді жүйелер төмен күн сәулесінің ұзақ мерзімді кезеңінде үздіксіз циркуляцияны қамтамасыз етеді, соның нәтижесінде ауа райы нашарлаған кезде жүйенің ақауға ұшырау ықтималдығы азаяды.
Әртүрлі түрдегі күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштардың өнімділігі мен тиімділігі
Күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштардың екі негізгі түрі бар: қысымы бар және қысымы жоқ. Бұл екі түрдегі күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштардың құрылысы мен конфигурациясы әртүрлі болуы мүмкін; олардың құрылысы, оларға әсер ететін ауа-райы жағдайлары сондай-ақ орнатушының біліктілігі олардың жұмыс істеу сапасына қатты әсер етеді. Сапалы орнатылған жабдықтар әдетте өзінің ыстық суға деген қажеттілігінің 50–75%-ын Күннен алады. Қысымы бар моделдер бұл жоғары пайызды көрсеткіштерге жетуге ұмтылады, себебі олардың жылу алмастырғыштарының конструкциясы жақсырақ болып келеді, бұл құбырлар бойымен ағыстың тиімдірек сақталуын қамтамасыз етеді. Бұл сонымен қатар ауа-райы суық болғанда немесе температураның тербелістері болған кезде олардың тиімділігін арттырады.
Қысымы бар және қысымы жоқ жүйелер жылуға қатысты әртүрлі жұмыс істейді. Қысымы жоқ жүйелер — термосифондық жүйелер жылы кезде 10–15% жақсырақ жұмыс істейді, өйткені сорғылардың әсері немесе компоненттерден жылу берілуінің тиімділігі төмендеуі сияқты теріс әсерлер болмайды. Басқа жағынан, қысымы бар жүйелер жыл бойынша әр мезгілде, соның ішінде қыста және тоңазыту температураларында жалпы тиімділігі бойынша шамамен 30% жақсырақ жұмыс істейді. Дегенмен, бұған қарама-қарсы жағдай тропиктік аймақтарда — жылы аймақтарда байқалады, мұнда қысымы жоқ жүйелердің ықшамдалған тікелей қыздыру әдісі тиімдірек болады.
Жүйелер орнатылған кезде, олардың қаншалықты жақсы жұмыс істеуі орнатылатын жүйенің түріне қарағанда, орнату процесіне қаншалықты назар аударылғанына байланысты болады. Жүйенің бұрышын дәл орнату өте маңызды, ол жүйенің шығысын 25%-ға дейін арттыруы мүмкін. Дегенмен, басқа ғимараттардан түсетін көлеңке, трубалардың диаметрін дұрыс таңдауға назар аудармау және жаман изоляция сияқты проблемалар жүйелерден түсетін табысты басқа жүйелерге қарағанда көбірек азайтады. Техникалық қызмет көрсету өте маңызды. Қысымды жылу алмастырғыштардың ішкі бетінде шаң-тозаң (масштаб) жиналады, егер алмастырғыштар тазартылмаса, олардың пайдалы әсер коэффициенті жыл сайын 12% төмендейді. Қысымсыз жүйелер масштаб түзілуіне тым бейім емес, бірақ ашық резервуарларда ауа көпіршіктерінің пайда болуы мен шаң-тозаңның жиналуына тым бейім. Сонғы жетістіктерге ие вакуумды түтікті жинағыштар жазық пластинкалы жинағыштарға қарағанда 15% тиімдірек, сондықтан олар ең соңғы және ең тиімді жинағыштар болып табылады. Жинағыштар жүйелеріндегі соңғы жетістіктер екі жүйеге де қолданылады, егер олар дұрыс орнатылса.
Жалпы идәріс құны: Күн энергиясын пайдаланатын су қыздыру жүйелері үшін бастапқы инвестиция, қолдану шығындары және табыс әрі қайтарымдылық көрсеткіші (ROI)
Ұзақ мерзімді шығындарды есептеген кезде адамдар жиі баға этикеткасынан тыс шығындарды ескермейді. Нақты құнына орнату, күнделікті қолдануға қажетті техникалық қызмет көрсету және жылдар бойы жүйе қамтамасыз ететін үнем кіреді. Көптеген үй иелері күн энергиясын пайдаланатын су қыздыру жүйелерін орнатқанда 3 000–8 000 доллар аралығында шығын көреді, бұл жүйенің өз құнын да қамтиды. Қысымды жабдықтар осы ауқымның жоғарғы шегіне жақын тұрады. Бұл қосымша мамандандырылған компоненттер — мысалы, жылу алмастырғыштар мен кеңею ыдыстары, сондай-ақ жоғары температураға шыдамды гликоль клапаны және орнатушылар үшін қосымша жұмыс көлеміне байланысты. Алайда, негізгі термосифондық моделдер сияқты қысымсыз моделдер бастапқыда арзанырақ болып көрінеді. Дегенмен, егер белгілі бір объектілік жағдайлар орындалмаса, қосымша шығындар туындауы мүмкін. Шатырда жеткілікті бос орын болмауы мен тоңу температуралары дренаж-бэк (су қайтару) бақылауы мен қосымша қыздыру шешімдерін орнатуға байланысты кешігулер мен қосымша шығындарға әкелуі мүмкін.
"Дұрыс қызмет көрсету шығыны жүйенің жалпы орнату құнының шамамен 0,5 пайызын құрайды. Бұл жыл сайынғы жүйе жағдайын тексеруге, қысымды гликольды циклдарға сұйықтық қосуға және 3–5 жылда бір рет жүргізілетін клапандарды тексеруге кететін шамамен 15–40 АҚШ долларына тең. Жалпы алғанда, қысымды жүйелер суық аймақтарға орнатылған кезде техниктердің келуі аз болады, ал механикалық су төгілу жүйелерін қажет ететін қысымсыз жүйелерге қарағанда. Қысымсыз жүйелердің жұмысына әсер ететін екі ірі операциялық мәселе — шаңның (тұздың) жиналуы мен шаң-тозаң. Сондықтан су сапасын тексеру маңызды, әсіресе жергілікті судың қаттылығы галлонда жеті данадан асқан кезде. Минералдың шоғырлануын азайту үшін судың өңделуі болашақта операциялық проблемаларды болдырмау үшін маңызды."
АҚШ Энергетикалық Департаментінің айтуынша, күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштардан түсетін үнем өте қолайлы. Олардың зерттеулері бойынша күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштар су қыздыру шығындарын 50%–80% аралығында үнемдейді. Егер үй шаруашылығы ұлттық орташа электр құнын ескере отырып, бірлік энергия коэффициенті 1,0 болатын дәстүрлі электрлік қыздырғышты күн энергиясын пайдаланатын қондырғыға ауыстырса, онда ол әр жылы 274 АҚШ долларын үнемдейді, ал кейбір үй шаруашылықтары үшін бұл сома тағы да жоғары болуы мүмкін. Бұндай үнемге қарамастан, инвестициялардан түсетін табысты талдау үшін басқа да факторларды ескеру қажет. Энергия бағалары жыл сайын 2%–5% артуы көзделуде, бұл үнемді арттырады. Сонымен қатар, уақыт өте келе жүйенің тиімділігі төмендейді. Орта есеппен жүйелер жыл сайын өз тиімділігінің 0,5%–1% аралығында жоғалтады. Сондай-ақ, 30% құнды қамтитын федералдық салық жеңілдігі мен жергілікті қайтарымдық төлемдер сияқты ынталандырушы шараларды да ескеруге болады. Барлық осы факторлар сапалы күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштардың 6–12 жыл ішінде өз құнын қайтарып беретінін көрсетеді. Суық аймақтарда, әсіресе көпқабатты ғимараттарда жаңадан сатып алынған қысымды моделдер біраз қымбат тұрса да, олар тиімдірек және ұзақ мерзімді пайдалануға болады.
Бұл жүйелер тоңу кезеңдері бойынша сенімділікті сақтайды, ғимарат бойынша біркелкі қысымды қамтамасыз етеді және басқа жүйелердің сізге тудырған жөндеу мен техникалық қызмет көрсету үзілістерінен сақтайды.
ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)
Қысымды және қысымсыз күн энергиясын пайдаланатын су қыздыру жүйелерінің айырмашылығы неде?
Екі типтің айырмашылығы олардың жұмыс істеу принципінде. Қысымды жүйелерде су тұйық цикл конфигурациясында белгілі бір қысым астында ұсталады, ал қысымсыз жүйелерде су табиғи циркуляция нәтижесінде қозғалады, сондықтан сорап қажет емес және қысым атмосфералық қысым деңгейінде сақталады.
Қысымды жүйелерде коррозияны болдырмау үшін қандай материал қолданылады?
Қысымды жүйелерде коррозияға төзімділікті қамтамасыз ету үшін жоғары сапалы металдар — мыс пен шымыр болат қолданылады; олар құбырларда, жылу алмастырғыштарда және сыйымдылықтарда қысымды қауіпсіз ұстайды.
Қысымсыз жүйелер суық климаттық аймақтарға сәйкес келе ме?
Қысымсыз жүйелер көбінесе су тоңу мәселелеріне ұшырай алатындықтан, суық климаттық аймақтар үшін жиі тиімсіз болады. Олардың құбырларға су тоңған кезде зиян келтірмеуі үшін сапалы су ағып кету қасиеттері болуы тиіс.
Шатыр типі күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштарының орнатылуына қалай әсер етеді?
Шатыр бұрышы күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғышының орнатылуына әсер етуі мүмкін. Жазық шатырлар белгілі бір салмақ қосады, ал еңісті шатырлар әдетте орнатуға ыңғайлы болады. Дегенмен, жел күші күштірек болғандықтан, жағалаулы аймақтарда арнайы орнату қажет.
Күн энергиясын пайдаланатын су қыздырғыштары үшін қандай стандарттық техникалық қызмет көрсету қажет?
Техникалық қызмет көрсету әдетте жабдықты тексеруден, қысымды жүйелердегі сұйықтықты толықтырудан және шаң-тозаң мен шектің жиналуын тексеруден тұрады. Тұнбалардың пайда болуын болдырмау үшін су сапасын рутинды түрде тексеру қажет.