EN
Работни принципи и дизајн на притиснатите системи
Притиснатите соларни системи за загревање користат затворени системи. Течноста за пренос на топлина (која може да биде вода или смеса од вода и пропилен гликол) се помпува под притисок од 50–100 psi низ колекторска панел-покривна површина и изолиран резервоар за топла вода. Главната предност на овие системи е нивната можност за поврзување со стандардните домашни инсталации за водовод. Ова значи дека сите славини и душеви обезбедуваат постојан притисок и температура на водата, дури и ако повеќе корисници истовремено користат топла и ладна вода во згради со повеќе нивоа. За да се приспособат на ширењето предизвикано од топлината, системите вклучуваат специјални широки резервоари. Во повеќето инсталации, материјалот од кој се прават цевките е нерѓослив челик или бакар, бидејќи овие материјали се многу отпорни на корозија. Тоа ги прави соодветен избор за долготрајна перформанса како во резиденцијални, така и во комерцијални водоводни инсталации.
Термосифонските системи кои се под притисок функционираат преку процес наречен природна конвекција. Со овој процес, соларните колектори на покривот ја загреваат водата. Таа загреена вода природно се издигнува до резервоарите за складирање кои се наоѓаат повисоко од колекторите. Ова значи дека не постојат пумпи и дека не се потребни скапи делови за притисок. Поголемиот дел од изградбата е направена со евтини материјали (како што се EPDM гума и полипропилен). Овој тип на конструкција е во ред бидејќи системите работат на редовен притисок (атмосферски притисок). Овие системи имаат посебни карактеристики за кога температурите паѓаат под нула (студени зими). Тие автоматски ја исцедуваат и исчистат водата од колекторските цевки за да се спречи оштетување од замрзнување поради пукнатини на цевките.
Клучни материјални и топлотен размена разлики
Разликите во материјалите и конструкцијата се резултат на различни основни работни принципи. Поради постојаното присуство на притисок, за цевките и топлинските разменувачи на системите под притисок се бараат метали со висока интегритетност (корозиони отпорни), како што е нерѓосувачкиот челик. Системите кои не работат под притисок немаат такви захтеви, што овозможува поголема употреба на полимерни материјали. Ова значително го намалува трошокот на изградба, како и олеснува инсталацијата.
Различните системи имаат различни начини на пренос на топлина. Уредите под притисок обично имаат внатрешни цевки или јакетирани разменувачи на топлина во добро изолирани резервоари. Овие дизајни го одржуваат пијачното вода одвоено од гликолниот круг. Иако овој дизајн намалува веројатноста од замрзнување, тој доведува до поголема сложеност при одржувањето. Непритиснатите системи се поинакви. Некои системи го загреваат водата директно во колекторот, што се нарекува директен термосифон. Други се опремени со едноставни надворешни разменувачи на топлина. Непритиснатите системи обично функционираат подобро кога температурите се умерени и имаат поголема ефикасност. Меѓутоа, изведните промени во температурата го отстрануваат нивното работно време и перформансите.
Прилагодување на најдобриот соларен бојлер според условите на локацијата
Притисок на водата и тип на инсталации и градежни конструкции
Разбирањето на постојачкиот водоводен систем е суштинско при одредувањето на соодветноста на системот. Повеќето современи градежни проекти користат притисен систем, каде што водата се испраќа до единиците преку главните доводни цевки. Затоа, притисните бојлери се идеални за апартмани, кондоминиуми и многунасочни станбени згради каде што е потребен притисок на водата на секој кат. Овие системи исто така се идеални при реновирањето на постари згради, бидејќи избегнуваат потребата од пообемни модификации на постојачките конструкции, како што може да биде случај со конвенционалните инсталации, за да се избегне користењето на кров или тавански простор.
Гравитационите системи работат одлично за непретиснати системи, како што се во селските места, постарите куќи со резервоари за студена вода на крововите или целосно отсечени од мрежата системи. Проблемите настануваат кога нема доволно вертикално растојание помеѓу точката на собирање и влезот на точката на собирање. Обично се бара вертикална разлика од најмалку пола метар. Ова може да биде проблем кај згради со ниски кровови или рамни кровови. Непретиснатиот водоводен систем може да има слаба перформанса кога притисокот на водата е низок (околу 20 фунти по квадратен инч), бидејќи водата во овие системи тече бавно и едвај капе. Спротивно на тоа, претиснатиот систем подобро го управува оваа ситуација. Секогаш испитувајте го постојниот водовод пред инсталација за да се намали потребата од пумпи и вентили. Ова е суштинско кај постарите згради каде што сакаме колку што е можно помалку да се наруши водоводниот систем. Капацитет на товарите на крововите, клима и проценка на ризикот од замрзнување
Забележавме дека структурната чврстини и отпорноста на временските услови се критични проучувања пред избор на зграда за инсталација на соларни системи. Системот за рамен кров обично додава помеѓу 30 и 50 килограми по квадратен метар. Непретиснатите системи имаат тенденција да бидат полесни, бидејќи имаат помали резервоари вградени во дизајнот на системот, што олеснува нивната инсталација на постојните структури. Повеќето соларни инсталации се соодветни за коси кровови. Сепак, постои една важна забелешка. Инсталаторите треба да знаат дека во прибреговните области делуваат посилни ветрови, поради што захтевите за монтирање се зголемуваат за околу 15 до 20 проценти. Ова значи дека сертифицираните носачи, инсталирани од специјално сертифицирани инсталатори, се задолжителни за овие области за да се осигура дека системот е отпорен на бури.
Ризикот од замрзнување е важен фактор при изборот на системи за загревање. Регионите каде што температурите падаат под нула степени во текот на повеќе од два последователни денови годишно, обично избираат притиснати системи комбинирани со гликол антифриз раствори. Оваа смеска спречува замрзнување на цевките. Непритиснатите системи, пак, зависат од ефикасни системи за одводнување наназад. Ова вклучува цевки со соодветен нагиб за одводнување на водата, безбедносни вентили, резервни работни системи во случај на неисправност и помошен напојувачки систем за контролниот систем. Барањата за системите за одводнување и контрола предизвикуваат повеќе проблеми со одржувањето во таква клима. Спротивно на тоа, освен во неколку екстремно студени клими, тропските и постојано незамрзнатите клими дозволуваат употреба на едноставни непритиснати термосифонски системи, кои функционираат ефикасно во долг временски период без потреба од комплексни механизми. За регионите со помалку од 200 денови со сонце годишно, притиснатите системи се подобар избор, бидејќи се поефикасни од непритиснатите системи во облачно време. Ова е така затоа што притиснатите системи овозможуваат континуирана циркулација во подолги периоди со ниско сончево зрачење, што конечната цел е да се намали веројатноста од неуспех на системот во периоди на лошо време.
Практична употреба и ефикасност на различните типови соларни бојлери
Постојат два главни типа соларни бојлери: под притисок и без притисок. Постојат многу различни начини на изградба и конфигурација на овие два типа соларни бојлери, а нивната конструкција, временските услови на кои се соочуваат, како и вештината на монтажерот, значително можат да влијаат врз нивната перформанса. Квалитетните инсталации обично ги покриваат 50 до 75% од своите потреби за топла вода со помош на сонцето. Моделите под притисок обично постигнуваат повисоки проценти бидејќи дизајнот на нивните топлообменувачи е подобар, што овозможува поефикасно одржување на протокот низ цевките. Ова исто така ги прави поефикасни кога времето е постудено или кога има флуктуации на температурата.
Притиснатите и непритиснатите системи работат поинаку кога станува збор за топлина. Непритиснатите системи, т.е. термосифонските системи, имаат подобри перформанси за околу 10–15% кога е топло и кога не постои негативниот ефект од помпите или преносот на топлина од компонентите кои стануваат помалку ефикасни. Од друга страна, притиснатите системи покажуваат постојани перформанси во текот на целиот годишен период — просечно по сезони, а особено во зимски услови и при температури под точката на замрзнување, каде што нивната вкупна ефикасност е за околу 30% подобра. Сепак, обратното важи за тропските и топлите региони, каде што поедноставниот директен метод на загревање кај непритиснатите системи е попреферабилен.
Кога системите се инсталирани, нивната ефикасност повеќе зависи од вниманието посветено на инсталацијата отколку од типот на системот за кој станува збор. Правилниот агол на инсталација на системот е многу важен и може дури да го зголеми излезот на системот за до 25%. Сепак, проблеми како што се затемнувањето од други згради, димензионирањето на цевките и лошата изолација можат значително повеќе да намалат приходите од системите отколку други фактори вградени во самите системи. Одржувањето е многу важно. Наследокот се таложи внатре во притисните разменувачи на топлина, а ако разменувачите не се чистат, ефикасноста се губи со стапка од 12% годишно. Системите без притисок не се толку подложни на проблеми со наслојување, но се повеќе подложни на формирање на воздушни джобови и таложење на седименти во отворените резервоари. Најновите напредоци кај колекторите со евакуирани цевки се околу 15% подобри од рамните плочести колектори, па затоа се најновите и најоптимални. Најновите напредоци кај системите на колектори се примениви и на двата типа системи, под услов да се инсталираат правилно.
Вкупна цена на сопственост: Почетна инвестиција, одржување и приходност за системите за загревање на вода со соларна енергија
Кога се пресметуваат долготрајните трошоци, луѓето често ги потценуваат трошоците над цената што е наведена на ценикот. Вистинската вредност вклучува инсталација, редовно одржување и заштедите што системот овозможува во текот на годините. Повеќето домаќини кои инсталираат системи за загревање на вода со соларна енергија потрошуваат од 3.000 до 8.000 американски долари, што вклучува и цената на самиот систем. Притиснатите единици изгледа дека се позиционирани повеќе кон горниот крај на тој распон. Ова е поради додатните специјализирани компоненти, како што се топлинските разменувачи и резервоарите за проширување, како и вентилот за гликол кој е оценет за високи температури и кој бара повеќе работа од страна на инсталаторите. Напротив, непритиснатите модели, како што се основните термосифонски модели, на прв поглед изгледаат поевтини. Меѓутоа, ако не се исполнат одредени услови на локацијата, може да настанат дополнителни трошоци. Недоволна висина помеѓу покривот и системот и ниски температури кои предизвикуваат замрзнување можат да предизвикаат забави и повисоки трошоци за контролниот систем за одводнување и решенијата за загревање кои мора да се додадат.
„Правилното одржување струва околу пола процент од вкупната цена на инсталирање на системот. Ова изнесува околу 15–40 американски долари годишно за проверки на состојбата на системот, дополнување на притиснатите гликолни циклуси и проверки на вентилите кои се вршат секои три до пет години. Воопштено земено, притиснатите системи бараат помалку посети од техничари ако се инсталирани во постудени клими, во споредба со непритиснатите системи кои бараат механички системи за одводнување. Двете најголеми оперативни проблеми што влијаат врз непритиснатите системи се таложење на калциумски наслоји и седимент. Затоа е важно да се вршат тестови за квалитетот на водата, особено ако тврдоста на локалната вода е поголема од седум зрна по галон. Обработката на водата за минимизирање на минералните наслоји е важна за спречување на идни оперативни проблеми.“
Според Министерството за енергетика на САД, штедувањето со соларните бојлери е доста значително. Нивните истражувања покажуваат дека соларните бојлери намалуваат трошоците за загревање на вода за 50% до 80%. Ако домаќинството го замени конвенционалниот електричен бојлер со униформен енергетски фактор од 1,0 со соларен уред, користејќи ја националната просечна цена на електричната енергија, тоа домаќинство штеди 274 американски долари годишно, а ова може да биде и повеќе за некои домаќинства. Дури и со таквото штедување, постојат и други фактори кои треба да се земат предвид при анализа на профитабилноста на инвестицијата. Очекува се цените на енергијата да растат со 2% до 5% годишно, што ќе го зголеми штедувањето. Исто така, системот со текот на времето ќе стане помалку ефикасен. Во просек, системите губат од 0,5% до 1% од нивната ефикасност секоја година. Може да се разгледаат и поддршки, како на пример федералниот даночен поттик од 30% од трошоците и локални попустите. Сите овие фактори укажуваат дека квалитетните соларни бојлери ќе се отплатат сами во период од 6 до 12 години. Каде што е студено и особено во згради со повеќе нивоа, ново купените пресурисани модели може да струпат малку повеќе, но можат да бидат поефикасни и потрајни.
Овие системи го одржуваат истиот ниво на сигурност во текот на периодите на замрзнување, осигуруваат ист притисок низ целиот објект и ви штедат поправки и прекини во услугите за одржување кои другите системи ви ги отземаат.
ЧПЗ
Што ги разликува притисните од непритисните соларни системи за загревање на вода?
Што ги разликува овие два типа е начинот на кој функционираат. Кај притисните системи, водата се одржува под одреден притисок во затворена контура, додека кај непритисните системи, водата се движи поради природна циркулација, па затова не е потребен пумп, а притисокот се одржува на атмосферски ниво.
Кој материјал се користи кај притисните системи за спречување на корозијата?
За отпорност кон корозија кај притисните системи се користат метали со висока интегритетност, бакар и нерѓосувачки челик, за безбедно да се задржи притисокот во цевките, топлинските разменувачи и резервоарите.
Дали непритисните системи се погодни за студени клими?
Системите без притисок често се помалку погодни за студени клими, бидејќи можат да имаат проблеми со замрзнување. Потребни им се добри карактеристики за одводнување за да се спречи штета на цевките предизвикана од замрзнатата вода.
Како типот на покрив влијае врз инсталирањето на соларните бојлери?
Аголот на покривот може да влијае врз инсталирањето на соларниот бојлер. Равните покриви додаваат одредена тежина, додека наклонетите покриви воопшто се погодни. Сепак, во бреговите области е потребно посебно монтирање поради посилните ветрови.
Што е стандардното одржување потребно за соларните бојлери?
Одржувањето обично се состои од проверка на опремата, дополнување на течностите во системите со притисок и проверка за таложење на калциумски отложени и седименти. Потребно е редовно тестирање на квалитетот на водата за да се избегнат отлошките.