Температура застоя солнечного коллектора и защита от перегрева солнечной установки

Технологические разработки в области строительства солнечных коллекторов, а также их использование для поддержки отопления здания привели к более частому появлению повышенных рабочих температур в солнечных системах. Прежде всего, повышение эффективности работы солнечного коллектора стало результатом использования стекла с более высокой проницаемостью (проницаемостью) для солнечного излучения, а также более эффективной теплоизоляцией и более выгодными характеристиками поглощающих солнечные покрытия.

Производится сегодня плоские солнечные коллекторы с высокой эффективностью, предназначенные для использования в среднеевропейских условиях, они часто имеют удельную температуру застоя 200 и более ° С. Вакуумные коллекторы могут иметь еще более высокие температуры застоя на уровне, превышающем 300 ° С. Какие эффекты может вызвать перегрев солнечной панели? Если бы они подвергались такой температуре, это могло бы привести к повреждению, например, теплоизоляции воздуховодов, диафрагмы расширительного бака или ротора циркуляционного насоса. Однако прежде всего перегрев в первую очередь угрожает долговечности теплоносителя.

Нагреватели хорошего качества (гликоли) способны выдерживать длительные повышенные рабочие температуры. Солнечные установки очень часто работают с одним и тем же гликолем более 10 лет, при условии, что проводятся систематические проверки.

Пропиленгликоль в температурном тесте - нагрев до 235 ° С - слева: новый, через 14 дней, через 26 и через 42 дня. Осадки выпадали в осадок через 42 дня (1008 часов) непрерывного нагрева до 235 ° С [1]. Изменение цвета гликоля указывает на наличие повышенных рабочих температур, но не указывает на необходимость его замены. Точка коагуляции и рН должны быть измерены.

Однако на практике температуры, которым гликоль подвергается в солнечных коллекторах, могут быть значительно ниже. В плоских и вакуумных коллекторах Hewalex, где поглотители характеризуются благоприятной конструкцией для автоматического удаления гликоля в застойном состоянии, повышение давления в солнечных коллекторах незначительно. Уже на начальной стадии застоя гликоль при температуре порядка 140 ÷ 150 ° C будет вытесняться из солнечного коллектора и, таким образом, не подвергаться перегреву.

Физическое состояние пропиленгликоля в зависимости от давления и температуры. Например, в небольшой солнечной установке с начальным рабочим давлением 1,5 бар (в солнечном коллекторе) может произойти повышение давления примерно на 1,5 ÷ 2,0 бар. Только при температуре около 140 ° C кипение и испарение воды, содержащейся в растворе, с гликолем вскипятят, что приведет к вытеснению гликоля из трубки абсорбера.

Какова связь между температурой застоя солнечного коллектора и его защитой от перегрева? На практике ... нет. Конечно, солнечные коллекторы с очень низкой температурой застоя не будут подвергать теплоноситель перегреву, но также не будут обеспечивать высокую эффективность. Низкая температура застоя означает высокий наклон кривой эффективности и меньшую эффективность солнечного коллектора при более высоких рабочих температурах (см. Статью " Температура застоя и КПД солнечного коллектора " )

Свободное соединение гликоля из трубопровода абсорбера обеспечивается системами с более низкими соединениями. Водяной пар, образующийся при кипячении раствора гликоля с водой, заполняет трубопровод из верхней части. Отсутствие сифонирования и более низкие соединения позволяют быстро вытеснять гликоль на начальной стадии состояния застоя. Плоские коллекторы Hewalex в системе арфы, а также вакуумные коллекторы Hewalex KSR10 с более низкими соединениями характеризуются благоприятным поведением в случае недостаточного приема тепла (в состоянии застоя).

Ход состояния застоя в солнечных коллекторах строго зависит от системы трубопроводов поглотителя, а также от поведения проводов внутри аккумуляторных коллекторов. Однако решающую роль играет то, как кабели проходят в поглотителе [2]. Если возможность свободного удаления гликоля в начальной фазе застоя не обеспечена, то теплоноситель (гликоль) будет кипятиться в течение длительного времени. В результате, гликоль подвергается длительному воздействию повышенных рабочих температур. Значительное количество образующегося пара может заполнить трубопровод солнечной установки на большую длину и поставить под угрозу его элементы - особенно расширительный бак, циркуляционный насос и измерительный клапан и т. Д.

Ход застоя - система трубопроводов поглотителя с верхними соединениями: A- нормальная работа, B- начало фазы застоя, кипение гликоля и образование водяного пара (насыщенного), повышение давления в солнечной системе, циркуляционный насос не работает, C- продолжение застоя, Длительное кипение гликоля, насыщенный водяной пар заполняет трубопровод абсорбера и достигает максимального повышения давления в системе солнечной системы (в экстремальной ситуации, открывая предохранительный клапан), D- последняя фаза состояния застоя, насыщенный пар конденсируется в линиях солнечной системы, отдает тепло окружающей среде, давление Система уменьшается, трубки абсорбера заполняют перегретый пар, закрывая теплоносителем в нижнем пространстве - гликоль, концентрация которого в растворе может достигать 80% (риск осаждения осадков). [3]

Вопрос о защите солнечной системы от последствий застоя в настоящее время широко признан благодаря интересу исследовательских центров в Германии и Австрии, в частности. На этих рынках эта проблема возникла в самом начале 90-х годов, когда при строительстве коллекторов использовались новые материалы (остекление, абсорбирующие покрытия) и когда использование солнечных коллекторов для систем отопления зданий увеличивалось.

Сравнение состояния застоя в зависимости от коллекторной системы солнечного коллектора. При неблагоприятной системе (без нижних соединений) происходит повышение давления в солнечной системе и длительное кипение и перегрев теплоносителя (гликоль). [2]

Негативные эффекты застоя в солнечной системе возможны в таких случаях, как [2]:

• неблагоприятная система трубопроводов абсорбера, которая не обеспечивает легкого опорожнения от теплоносителя (гликоля) на начальной стадии застоя
• неблагоприятная работа силовых и обратных кабелей от солнечных батарей
• неправильный выбор размера расширительного бака и его расположения в солнечной системе

Литература:

[1] Материалы Tyforop Chemie GmbH

[2] "Entwicklung von thermischen Solarsystemen mit unproblematischem Stagnationsverhalten", AEE INTEC, австрийское министерство транспорта, инновационные технологии (bmvit) 9/2003

[3] "Untersuchungen zum Stagnationsverhalten solartermischer Kollektorfelder". J.Scheuner. Кассельский университет

Похожие

Комментарии