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Análisis de tres tipos de sistemas de calefacción solar Sunpower

Número Navegar:0     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2019-06-19      Origen:motorizado

Un entorno de vida saludable y confortable es inseparable de diversas tecnologías de equipos electromecánicos. Son estas innovadoras tecnologías de aire acondicionado las que nos proporcionan un ambiente confortable con temperatura confortable, aire razonable y aire saludable.

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A. suelo radiante solar

El sol es una enorme esfera caliente con una temperatura de varios miles de grados en la región central y una temperatura superficial promedio de aproximadamente 6000K. Irradia energía al espacio en forma de ondas electromagnéticas. La superficie terrestre de China recibe energía radiante solar equivalente a 4.900 millones de toneladas de carbón estándar por año, lo que equivale a la suma de la generación de energía de decenas de miles de proyectos de las Tres Gargantas. Debido a las características del sol mismo y su relación espacial con la Tierra, la intensidad de la radiación en el plano vertical de la atmósfera de la Tierra y los rayos del sol es un valor fijo, pero debido a la rotación y revolución de la Tierra y El plano del eje de la Tierra y la inclinación fija del plano orbital es de 23 ° 27 ', por lo que la superficie de la Tierra aparece de forma alternada día y noche, cambio de estación y lluvia y nieve, lo que hace que la cantidad de energía solar en un determinado punto sea variable e intermitente. valor. Sin embargo, dos tercios de la superficie terrestre del país tienen más de 2.200 horas de sol al año, y la radiación solar anual supera los 5.000 MJ.


Abogamos por el mejor uso de los sistemas de calefacción solar por suelo radiante. En la actualidad, la capacidad de producción y mantenimiento de los calentadores solares de agua en China ocupa el primer lugar en el mundo, y su tecnología de tubos colectores de calor por vacío solar ha alcanzado el nivel avanzado mundial, pero el costo es relativamente bajo. Usando energía solar para calentar el agua a seis o setenta grados, su eficiencia es muy alta, mientras que la calefacción del piso, la temperatura del agua a 40 o 50 grados puede alcanzar el nivel de comodidad que las personas necesitan. Para hogares residenciales comunes, la calefacción por piso ahorra alrededor del 20% de energía en comparación con la calefacción por convección. Además, la calefacción por suelo tiene las siguientes ventajas: la distribución vertical del campo de temperatura es relativamente uniforme; En las mismas condiciones de temperatura ambiente, la temperatura de 0.05 a 0.15 m sobre el suelo es aproximadamente 8 a 10 ° C más alta que el método de calentamiento por convección, lo cual es beneficioso para la fisiología humana (es decir, en comparación con el método de calentamiento por convección, la convección por aire se debilita y la limpieza del aire es mejor: la inercia térmica de la habitación es mejor; la temperatura de radiación promedio es adecuada, lo que puede reducir la disipación de radiación del cuerpo humano; la selección de la fuente de calor es amplia y flexible, y se puede aplicar en lugares con agua caliente por encima de 40 ° C; es propicio para la decoración del edificio, no ocupa el área de uso; es propicio para la implementación de la medición de calor del hogar; reduce el ruido del piso; larga vida útil y menos mantenimiento.


Suponemos que el agua se calienta de 20 ° C a 50 ° C en diciembre, luego:

Calorías totales por metro cuadrado por día: 1764,000 tarjetas = 1764 kcal;

El calor requerido para calentar cada kilogramo de agua de 20 ° C a 50 ° C:

(50-20) ° C × 1000 tarjeta / ° C = 30000 tarjeta = 30 (kcal)

La cantidad de agua caliente que se puede generar por metro cuadrado de tubo colector de calor por día es (la diferencia de temperatura es de 30 ° C):

1764 ÷ 30 = 58.8kg


Por lo tanto, siempre que el uso racional y el diseño adecuado, la cantidad de energía solar pueda satisfacer plenamente las necesidades diarias de calefacción. Según nuestros datos empíricos, la relación entre el área de recolección de calor solar y el área de calefacción de piso puede alcanzar aproximadamente 1: 5. Una vez que ocurre un día nublado continuo, la energía auxiliar se puede usar automáticamente para lograr un calentamiento de piso ininterrumpido completamente automático. El sistema de calefacción solar convierte la energía solar en energía térmica, recoge el calor de la luz solar a través del dispositivo de recolección de calor del panel solar, introduce calor en el tanque de almacenamiento de energía a través del ciclo de conducción de calor, introduce calor en la habitación a través del extremo de disipación de calor y controla La temperatura del agua interior a través del instrumento de control electrónico.


El sistema de calefacción solar consta de una sección de colector solar, un sistema de almacenamiento de energía térmica, un sistema de calefacción auxiliar, un sistema de suministro de agua caliente sanitaria y un sistema de suministro de calefacción.

1 colector solar

El colector solar es un componente clave en todo el dispositivo. Principalmente recolecta la cantidad de energía solar y calienta el agua en el tanque de almacenamiento de agua caliente. En el dispositivo de sistema de calefacción solar y agua caliente, el tipo de colector generalmente se selecciona como un tipo plano, que tiene las ventajas de una estructura simple, larga vida útil, alta presión, baja tasa de mantenimiento y fácil integración con edificios.

2 tanque de almacenamiento de agua solar

losdepósito de aguaEl material de aislamiento está hecho de espuma de poliuretano. Sistema de calefacción solar completamente automático.

3 calefacción auxiliar

El sistema de energía auxiliar es un suplemento y respaldo para el sistema de colector solar. Cuando el sistema de energía solar no puede satisfacer la demanda de calefacción, la fuente de energía auxiliar se activa para calentar el agua en el tanque de almacenamiento de agua caliente y se detiene cuando se alcanza la temperatura establecida.

4 final de calefacción solar

Es un equipo de calefacción de edificios en el sistema de energía integrado de energía solar. En la actualidad, el mejor equipo final de calefacción que coincide con la fuente de calor solar es el serpentín de agua caliente de suelo radiante o el serpentín del ventilador.

B. Sistema de calefacción solar por suelo completamente automático.

El sistema de calefacción solar de piso completamente automático consiste en un colector solar de tubo de vacío, un tanque de almacenamiento de agua caliente, energía auxiliar y calefacción de piso.


Se requiere que la tubería de agua de todo el sistema use una tubería de plástico con una capa de barrera de oxígeno. En la actualidad, la mayoría de los sistemas de calefacción de piso y las tuberías de conexión del radiador no usan tubos de barrera de oxígeno, lo que deja peligros ocultos para su uso futuro. Debido a que las tuberías de plástico tienen una gran característica en comparación con las tuberías de metal, la estructura intermolecular es muy grande y pertenece a un alto polímero. Las moléculas de oxígeno pueden penetrar en el cuerpo de agua a través de este espacio. Si se trata de una tubería de plástico ordinaria, sin barrera de oxígeno, la penetración de oxígeno es del 100% (equivalente a cambiar todo el sistema cada 2 días), si desea agregarlo a la barrera de oxígeno, su oxígeno La tasa de penetración se reduce en 99.6 % (equivalente a cambiar el nuevo sistema cada 125 días). ¿Qué tipo de daño tiene la presencia aeróbica en los cuerpos de agua? Hay dos principales, uno para el acero, es decir, el sistema La corrosión se produce en presencia de productos de acero, lo que afecta la vida útil de todo el sistema; el otro está en el cuerpo de agua, si hay oxígeno, es fácil criar algas, el tratamiento del agua es limpio, también contiene microorganismos E. coli, que continuarán multiplicándose en presencia de oxígeno, como una tubería para calefacción de piso, solo puede tener una capa de ácaros verdes adheridos durante diez años, pero dentro de los 50 años de uso, esta membrana es fácil de bloquear la tubería, lo más directo es el rendimiento que afecta su conducción de calor. En algunos países de Alemania y Europa, debe existir una capa de barrera de oxígeno para la implementación obligatoria de tuberías de calefacción. Las recomendaciones para la calefacción de piso en nuestro país también mencionan las recomendaciones, que se recomiendan pero no se hacen cumplir, porque las tuberías producidas en el presente están casi sin barrera de oxígeno. Se recomienda en la especificación requerir el uso de un tubo que bloquee la barrera de oxígeno o agregar una barrera de oxígeno al agua.


El colector solar del tubo de vacío y el tanque de almacenamiento de agua caliente forman un circuito separado, que es controlado por un gabinete de control de temperatura con dos circuitos de control de temperatura W1, W2. Wl mide la temperatura del tanque de agua del colector solar del tubo de vacío, W2 mide la temperatura del agua del tanque de almacenamiento de agua caliente y requiere que cuando Wl sea superior a 60 ° C (el usuario puede establecer la temperatura, la misma a continuación) , se abre la válvula solenoide 1 y se inicia la bomba de agua caliente durante unos segundos. Cuando Wl = W2, la válvula solenoide 1 y la bomba de agua caliente están apagadas. Cuando W2 es de 45 ° C, se requiere (Wl-W2 es mayor de 20 ° C para abrir la válvula solenoide 1 y la bomba de agua caliente; cuando Wl = W2, cierre la válvula solenoide 1 y la bomba de agua caliente. Cuando W1 = 5 ° C , abra la válvula solenoide 2, deje que se drene el agua del colector.


La energía auxiliar, los tanques de almacenamiento de agua caliente y la calefacción de piso forman un circuito separado. La fuente de energía auxiliar puede ser un horno de gas, un calentador eléctrico, una bomba de calor, etc., tiene una bomba de agua caliente y tiene dos circuitos de control de temperatura F1 y F2. Fl mide la temperatura de la entrada de agua y requiere que cuando la temperatura del agua sea inferior a 40 ° C, se active la fuente de energía auxiliar, como el encendido, el suministro de energía, etc.: cuando la temperatura del agua sea superior a 40 ° C , la fuente de energía auxiliar está apagada. F2 mide la temperatura interior de la calefacción de piso. Es necesario detener el funcionamiento de la bomba de agua caliente cuando la temperatura interior es superior a 22 ° C. Cuando la temperatura es inferior a 18 ° C, la bomba de agua caliente comienza a circular el sistema de calefacción de piso.


Los tanques de almacenamiento de agua caliente requieren un alto rendimiento de aislamiento y muy buenas medidas de aislamiento para todos los nodos que ingresan y salen de la tubería. La tubería de rebose adopta una válvula de retención. Cuando la presión en el tanque aumenta, se drenará o se agotará. De lo contrario, cuando la presión se reduce a presión negativa, el aire exterior no debe ser aspirado. El tubo de drenaje del suministro de agua también es una válvula de retención, que requiere el interior del tanque. Cuando la presión es negativa, el agua tratada con bajo contenido de oxígeno se repone automáticamente.


El sistema de calefacción de piso determina el tipo y la cantidad de separadores de agua dependiendo del tamaño del área de calefacción. Al mismo tiempo, los edificios con calefacción por suelo radiante deben tener un mayor rendimiento de aislamiento.

C. sistema de calefacción solar simple

Con este sistema, podemos adaptar las viviendas de calefacción no central existentes. Para las familias que viven en zonas urbanas, algunas son de calefacción por suelo radiante y otras son de calefacción por radiadores. No importa qué tipo de método de calentamiento, hay un horno de gas con un circuito de control de temperatura como fuente de energía de calentamiento. Mientras un pequeño tanque de almacenamiento de agua caliente esté conectado en serie frente a la entrada de agua del horno de gas, el tanque de almacenamiento y el colector solar del tubo de vacío exterior forman un circuito de descarga de temperatura simple para lograr el propósito del calentamiento solar.


Para la mayoría de las familias rurales, este sistema se puede usar de manera más simple. La fuente de calor auxiliar se puede utilizar en la estufa de carbón para cocinar en casa. Se puede complementar con tres comidas al día y agua hervida. Un colector solar de vacío con una temperatura de aproximadamente 8 metros cuadrados puede satisfacer las necesidades diarias de calefacción. Toda la inversión se puede recuperar en 3 a 4 años.


Introducción de calefacción de almacenamiento de energía solar

La calefacción de almacenamiento de energía solar se divide en calefacción de almacenamiento diurno, almacenamiento de energía semanal y calefacción de almacenamiento de energía entre estaciones.

a. Almacenamiento de energía el mismo día.

El mismo día, el almacenamiento de energía se refiere al uso de colectores solares para recolectar la energía térmica del día y almacenarla en el tanque de agua para satisfacer la demanda de calefacción al final del edificio.

si. Calefacción de almacenamiento semanal de energía

El calentamiento de energía de almacenamiento semanal se refiere al uso de colectores solares para recolectar la energía térmica de una semana en el tanque de agua para satisfacer la demanda de calefacción al final del edificio. El área del colector está determinada por la cantidad de radiación solar en una semana, y la capacidad del tanque es ligeramente mayor que la del sistema de calefacción de almacenamiento del día. Adecuado para villas de vacaciones que no están habitadas.

C. Calefacción de almacenamiento de energía entre estaciones

La calefacción de almacenamiento de energía entre estaciones se refiere al uso de colectores solares para recolectar calor de la primavera, el verano y el otoño en el tanque de agua para satisfacer las necesidades de calefacción al final del edificio. El área del colector se determina de acuerdo con la cantidad de radiación solar de las tres estaciones, y la capacidad del tanque de agua es más de 10 veces el tanque de agua del sistema de calefacción de almacenamiento en el mismo día. Adecuado para villas que no tienen suficiente espacio para colectores solares.

Selección de energía auxiliar.

Introducción de energía auxiliar: caldera de petróleo, horno de gas, caldera de biomasa, caldera de carbón, calefacción eléctrica (calefacción eléctrica o calentador eléctrico externo incorporado en el tanque de agua), bomba de calor.


La caldera de carbón tiene un largo tiempo de arranque y parada, y es difícil ajustar la salida. Es difícil lograr el autocontrol o el trabajo desatendido, y existen problemas de contaminación ambiental;


Las calderas de combustible y gas son fáciles de controlar y ajustar, lo que puede realizarse fácilmente mediante la operación de autocontrol, pero el equipo debe cumplir con los requisitos de protección contra incendios;


La bomba de calor tiene un bajo costo operativo y un control conveniente, pero la inversión inicial del equipo es alta. Además, la bomba de calor de fuente de aire en la región norte tiene una baja relación de eficiencia energética en invierno;


El equipo de calefacción eléctrica es fácil de instalar y conveniente de controlar. Es la fuente de calor auxiliar más utilizada para los sistemas de calentamiento solar de agua, pero el costo operativo es alto y, a veces, la inversión del sistema aumenta considerablemente debido a la necesidad de expandir la capacidad de energía.


Al seleccionar una fuente de calor auxiliar, es necesario considerar varios factores.

Selección de materiales auxiliares para sistemas de calefacción solar.

1. Pipe

Las tuberías y accesorios utilizados en el sistema de calefacción solar deben cumplir con los requisitos actuales del producto. La presión de trabajo y la temperatura de trabajo de la tubería no deben exceder la presión de trabajo permitida y la temperatura de trabajo de la calibración estándar del producto.


La tubería del sistema de colector solar puede estar hecha de tubería de acero, acero inoxidable de pared delgada, tubería de agua caliente de plástico, tubería de plástico y compuesto de metal. El sistema anticongelante con etilenglicol como componente principal no debe ser una tubería de acero galvanizado.


Las tuberías de agua caliente deben estar hechas de tuberías resistentes a la corrosión y que cumplan con los requisitos sanitarios. En general, se pueden utilizar tuberías de cobre de paredes delgadas, aceros inoxidables de paredes delgadas, tuberías de plástico para agua caliente, tuberías compuestas de plástico y metal, etc.


Al diseñar, se deben instalar equipos auxiliares como dispositivos de escape, dispositivos de drenaje, termómetros, manómetros, válvulas de seguridad y tanques de expansión de agua en la posición necesaria de la tubería del sistema. El sistema cerrado debe estar provisto de un tanque de expansión o una válvula de alivio de presión.

2. Aislamiento de tuberías

El sistema colector, el tanque de agua y la tubería de suministro de agua del sistema solar de calentamiento de agua deben estar aislados. Los materiales de aislamiento comúnmente utilizados son lana de roca, lana de vidrio, espuma de poliuretano, espuma de goma y otros materiales.

Los materiales de aislamiento de tuberías se seleccionan en los siguientes requisitos:

1) La temperatura de uso permisible del producto de material aislante debe ser mayor que la temperatura media máxima del sistema solar.


2) Los materiales aislantes no deben usarse para evitar insectos. Pudrición, bacterias y ratones.


3) Es aconsejable utilizar materiales con baja higroscopicidad, almacenamiento de agua débil y sin efecto corrosivo en la pared de la tubería; La capa de aislamiento de la capa externa debe protegerse con una capa impermeable.


4) Los materiales de aislamiento deben ser materiales no combustibles y no combustibles. Debe cumplir los requisitos del GB50016 "Código para la protección contra incendios del diseño de edificios"; El aislamiento de los calentadores eléctricos debe utilizar materiales no combustibles.


3. La eficiencia del sistema de energía solar está estrechamente relacionada con el tipo de colector y la temperatura de trabajo del fluido de trabajo. Los componentes de disipación de calor del sistema de calefacción solar se seleccionan de acuerdo con los siguientes principios:

1) El sistema de calefacción de calefacción solar debe dar prioridad al sistema de calefacción radiante de baja temperatura.


2) Los equipos de tratamiento de agua y aire y los sistemas de radiadores deben usar colectores solares con mayor eficiencia a una temperatura de funcionamiento de 60-80 ° C, como los colectores solares planos de alta eficiencia o los colectores solares de tubo de vacío de tubo de calor. El sistema es adecuado para verano caluroso o zonas frías o templadas.


3) El sistema de calefacción de aire caliente es adecuado para edificios de baja altura o lugares locales donde se requiere calefacción.

4. Puntos de diseño del sistema de calefacción radiante a baja temperatura.

1) El sistema de calefacción solar es más adecuado para calefacción radiante a baja temperatura. La temperatura del suministro de agua no debe exceder los 60 ° C, y la diferencia de temperatura del agua de retorno debe ser de aproximadamente 10 ° C. La temperatura del suministro de agua del sistema de calefacción solar debe ser de 35-50 ° C; La presión de trabajo del sistema de calefacción no debe exceder 0.8 Mpa.


2) estructura del suelo

La estructura del suelo consiste en una losa o un piso adyacente al suelo, una capa de aislamiento térmico, una tubería de calefacción, una capa de relleno, una capa de nivelación y una capa de superficie. Se proporcionará una capa aislante en el suelo adyacente al suelo, y se proporcionará una barrera contra la humedad en la parte inferior de la capa aislante. El piso adyacente al aire exterior debe estar provisto de una capa aislante. Para cuartos húmedos como baños, cuartos de lavado, baños y piscinas, se debe proporcionar una capa de barrera en la parte superior de la capa de llenado. Cuando el proyecto permite que el suelo se diseñe con disipación de calor bidireccional, es posible que no haya aislamiento en el piso entre los pisos.


La capa superficial debe ser preferiblemente un material que tenga una resistencia térmica de menos de 0.05 m2 ° C / W. La resistencia térmica del granito, mármol, baldosas cerámicas, etc. es 0.02m2. ° C / W, la resistencia térmica de la madera. el piso es de 0.10m2. ° C / W, y la resistencia térmica del fieltro es de 0.15m2. ° C / W.


La capa de aislamiento térmico está hecha de una placa de plástico de espuma de poliestireno, la densidad aparente no es inferior a 20 kg / m, la resistencia a la compresión no es inferior a 100 kPa y la conductividad térmica no es superior a 0,41 w (m. ° C). El espesor de la capa de aislamiento térmico debe satisfacer: la capa de aislamiento térmico en el piso entre los pisos. No menos de 20 mm, la capa de aislamiento en el piso adyacente al suelo o al aire libre no es menos de 40 mm.


Las juntas de expansión ininterrumpidas se colocarán en la intersección con elementos verticales como paredes interiores y exteriores, columnas y puertas de cruce. El ancho de las juntas de expansión no debe ser inferior a 20 mm, y las juntas de expansión deben estar hechas de poliestireno o espuma de polietileno de alta espuma; El área del área local deberá exceder los 30m2. O cuando la longitud lateral excede los 6 m, se deben proporcionar juntas de expansión. El ancho de las juntas de expansión no debe ser inferior a 8 mm. Las juntas de expansión estarán hechas de espuma de polietileno de alta espuma o rellenas con pasta de expansión elástica.


El material de la capa de relleno debe ser hormigón de piedra de frijol C15, y el tamaño de partícula de la piedra de frijol no debe ser mayor de 12 mm. El grosor de la capa de relleno no debe ser inferior a 50 mm. Si la carga de tierra es mayor a 20Kn / m2, el diseñador estructural debe usar medidas de refuerzo.


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