Принцип работы коллектора водяного теплого пола


Что надо знать при выборе коллектора для водяного тёплого пола


Для регулирования циркуляции теплоносителя и степени его нагрева в системе отопления устанавливают коллектор для водяного тёплого пола. Смесительный узел выполняет и другие функции: измеряет давление в системе отопления, обеспечивает равномерную подачу теплоносителя, помогает устранять воздух из контура отопления.

Коллектор использует простой принцип работы, но без его помощи система отопления, использующая больше чем один водяной контур, не сможет эффективно работать и отапливать помещение.

Обязательно ли нужен смесительный узел

Правомерный вопрос, особенно если учесть, приличную стоимость коллектора. Следует признать, водяные теплые полы без смесительного узла могут нормально работать, но только при условии, что они имеют один отопительный контур. Что это означает на практике?

Согласно рекомендациям производителя, длина укладываемой трубы в теплых полах не должна превышать 70 м. Если учесть, что при максимальном разрыве шага между трубами, этого количества хватит только для 7 м², не сложно подсчитать, для отопления средних размеров комнаты потребуется уложить сразу три контура.

В большинстве случаев теплые полы укладывают сразу для нескольких комнат: прихожей, ванной, кухни и т.д. Обеспечить равномерную подачу теплоносителя без подключения к коллектору котельной нереально. Но если необходимо отапливать только одно небольшое по размерам помещение, тогда можно обойтись без смесительного узла.

Монтаж без коллектора имеет несколько недостатков, среди которых: подача теплоносителя с температурой идентичной той, что и в общей системе отопления, невозможность автоматического удаления воздушных пробок и контроля давления.

Принцип работы коллектора теплого пола

Смесительный узел для систем водяного теплого пола имеет простое, но достаточно эффективное устройство, состоящее из следующих узлов:

  • Циркуляционный насос – устанавливается на подаче теплоносителя. Насос позволяет установить и поддерживать необходимое давление в системе отопления, а также регулирует скорость циркуляции жидкости по водяному контуру.
  • Узел подмеса – по сути, представляет собой регулирующий клапан, отвечающий за подпитку водяного контура горячей водой. Принцип работы узла подмеса заключается в следующем – термодатчик дает сигнал на открытие клапана и добавление нагретого теплоносителя в систему до тех пор, пока температура жидкости не достигнет определенной заданной температуры. После этого подается сигнал на закрытие. В качестве датчика используется сервопривод для коллектора.
  • Распределительная гребенка – имеет несколько отводов для одновременного подключения нескольких водяных контуров. На гребенке установлены расходомеры, позволяющие контролировать расход теплоносителя по зонам.
  • Воздухоотводчик или система выпуска воздуха – самый простой коллектор не имеет клапана сброса воздуха. Обычно сепараторы устанавливают в уже готовых смесительных узлах, изготовленных известными производителями. Предназначение сепаратора состоит в автоматическом удалении воздуха из водяного контура.

Принцип работы и устройство коллектора водяного теплого пола несколько отличается от типа используемого клапана, регулирующего расход теплоносителя.

Как правильно собрать и подключить коллектор

Обычно, монтажная схема коллектора водяного теплого пола вложена в комплект готового смесительного узла. Согласно плану, от мастера, выполняющего сборку, потребуется:

  • Установить рамку – коллектор монтируется в горизонтальном положении прямо на стену, либо в вырезанную нишу. Единственным условием монтажа является свободный доступ к стрелке труб отопления. Также возможна установка коллекторного шкафа своими руками. Шкаф позволит скрыть разводку от посторонних глаз, что особенно важно, если под котельную используется ванная или прихожая.
  • Подключение к котлу – подача теплоносителя осуществляется снизу, обратка идет поверху. Перед рамкой обязательно устанавливаются шаровые отсекающие. Сразу за кранами устанавливается насосная группа. Для поддержания необходимой температуры, нагретый теплоноситель используется только частично. Насос не только создает необходимое давление в системе отопления, но и помогает смешивать остывшую воду из контура полов и нагретую, идущую от котла.
  • Монтируется пропускной клапан, имеющий ограничитель температуры. За клапаном устанавливается распределительная гребенка. Разводка коллектора на тёплые полы выполняется следующим образом. Трубы, идущие в теплый пол, крепятся сверху, из системы отопления снизу. Если необходимо собрать распределительный коллектор теплого водяного пола своими руками, в гребенку устанавливают запорные краны с встроенным терморегулятором.
    Практика показывает, что оптимальным вариантом является приобретение готовой конструкции. Сборка коллектора даже профессионалом и самостоятельная регулировка клапанов трудоемкий процесс, для выполнения которого требуются определенные навыки и опыт работы.
  • Подключение коллектора теплого водяного пола требует использования специальных комплектующих. Используют компрессионные фитинги, состоящие из опорной втулки, зажимного кольца и промежуточной латунной гайки. После монтажа осуществляется настройка коллектора.
  • Опрессовка коллектора – после окончания монтажных работ, необходимо проверить герметизацию соединений. Для этого укомплектованную коллекторную группу подключают к насосу (опрессовщику). С помощью опрессовщика нагнетают давление в системе. Водяной контур оставляют под давлением на сутки. Если показатели давления не изменились, значит, установка коллектора тёплого пола своими руками была выполнена правильно и смесительный узел готов к эксплуатации.

На первый взгляд, монтаж коллектора своими руками, кажется достаточно простым. Но как показывает практика, лучше не приступать к установке без наличия необходимого инструмента и специальных навыков.

Как регулировать температуру пола коллектором

Узел управления позволяет точно отрегулировать температуру циркулирующего теплоносителя. Для чего это нужно?

В обычных котлах вода нагревается в диапазоне от 60 до 85°С. Температура теплого пола согласно рекомендациям производителя, не должна превышать 30°С.

Регулировка коллекторной группой, выполняется следующим образом:

  • Смесительный клапан подмешивает к остывшей воде горячий теплоноситель. Процесс регулировки выполняется вручную либо с помощью сервопривода (не входит в базовую комплектацию коллектора и приобретается отдельно).
  • С помощью запорных кранов – узел регуляции полов в сборе имеет несколько шаровых отсекающих, обычно устанавливаемых на подачу и обратку для каждого запитанного контура. Запорные краны регулируют интенсивность подачи теплоносителя для каждой зоны системы отопления.
    Можно отбалансировать коллектор таким образом, чтобы установить наиболее комфортную температуру не только для разных, но даже отдельных участков в одной комнате. Насколько открывать расходомеры, зависит от необходимой интенсивности отопления.

Комплектующие для коллектора следует подбирать исключительно одного производителя. Еще лучше приобрести уже готовый смесительный узел. Как показывает практика, только в таком случае, схема подключения коллекторной группы, будет на 100% работоспособной.

Как выбрать коллектор для водяного пола

Устройство коллекторного шкафа позволяет выбрать разные системы регулирования и подачи теплоносителя. У каждого производителя существует несколько вариантов регулировочно-смесительного оборудования, но в основном выбор ограничен следующими устройствами.

  • Конструкция с трёхходовым клапаном – является универсальным устройством. Технология монтажа коллектора с трехходовым клапаном допускает дополнительную установку сервоприводов и погодозависимой автоматики. Обычно гидравлическую рамку устанавливают для больших помещений. После этого клапан сам создает оптимальное рабочее давление, регулирует температуру и подачу теплоносителя.
  • Двухходовая схема обвязки коллектора – особенностью такого решения является то, что, подогрев теплоносителя осуществляется в постоянном режиме. Смесительный узел работает как простой механизм. Подача нагретого теплоносителя осуществляется постоянно, но клапан регулирует количество подачи. В результате удается избежать перегрева и обеспечить равномерный прогрев помещения.
    Даже самые современные универсальные коллекторы с двухходовым клапаном имеют один существенный недостаток – невозможность использования для помещений свыше 200 м². Обязательной деталью для сборки коллектора с двухходовым клапаном, являются термостатические регулировочные узлы. Также потребуется использование расходомеров.


При выборе подходящего смесительного узла, следует обратить внимание на размеры коллектора. Существуют разные схемы смесительных узлов водяного теплого пола, зависящие от количества контуров, подключенных к системе отопления.

Самодельный распределительный коллектор можно собрать по личному усмотрению с любым количеством патрубков. Профессионалы советуют оставить несколько отводов для возможного увеличения контуров отопления в будущем.

Расчет параметров смесительного узла необходимо доверить профессионалам. Выполнить все необходимые подсчеты самостоятельно достаточно сложно. Специалисты подберут наиболее подходящие материалы для сборки узла.

Частые ошибки при сборке и установке коллектора

Существует несколько распространенных ошибок, обычно допускаемых при сборке или установке смесительного узла:

  • Неправильные настройки балансировочного клапана. Расчет нагрузки на водяной контур высчитывают еще до монтажа системы отопления. Подачу воды выполняют по предварительно полученным результатам.
  • Отсутствие воздушного клапана в гребенке. Даже если в конструкции не предусмотрен сепаратор, его устанавливают в обязательном порядке. Появившиеся воздушные пробки являются основной причиной, по которой теплые полы теряют работоспособность.
  • Ошибки в расположении подающего коллектора. Подача теплоносителя осуществляется с верхней, а не нижней планки.
  • Установка нескольких насосов без использования обратных клапанов. Применение регулирующей арматуры в этом случае позволяет устранить вероятность циркуляции теплоносителя через отключенный насос. Принципиальная схема установки обратного клапана предназначена предотвратить утечку теплоносителя. Самостоятельно и правильно заполнить теплые полы заново достаточно проблематично.
  • Отсутствие грамотной схемы подключения водяного теплого пола без коллектора. Самостоятельная сборка коллектора достаточно сложный процесс, но при условии соблюдения рекомендаций, выполнить монтаж самостоятельно, возможно.
    При условии, подключения только одного водяного контура, можно вовсе обойтись без монтажа коллектора. В любом случае, потребуется правильно рассчитать тепловую нагрузку системы отопления, а для этого нужна помощь специалиста. Во время выполнения проекта будет рассчитан оптимальный вариант расположения коллекторного шкафа.


Правильный монтаж и последующую регулировку смесительного узла может выполнить исключительно специалист. Для установки требуется предварительно выполнить грамотный расчет тепловой нагрузки и составить подходящую схему отопления.

Моделирование производительности двойного коллектора воздух / вода в солнечной системе водяного отопления и обогрева помещений Приложение

В настоящей работе была разработана и экспериментально проверена подробная математическая модель двойного солнечного коллектора воздух / вода (DAWC). Чтобы продемонстрировать применение DAWC, в проанализированных тематических исследованиях были выбраны три здания с разными уровнями энергоэффективности и три местоположения зданий. Было проведено сравнение четырех систем солнечных коллекторов. Солнечная мощность описанных систем была определена путем моделирования с использованием детальной теоретической модели DAWC.Результаты показывают, что в случае комбинирования системы подготовки горячей воды для бытового потребления и системы отопления с рециркуляцией воздуха на основе DAWC, можно достичь увеличения выхода солнечной энергии до 30% по сравнению с традиционной системой подготовки горячей воды для бытового потребления в зависимости от климат и характеристики здания.

1. Введение

Плоские солнечные коллекторы, вероятно, являются наиболее фундаментальной и наиболее изученной технологией для солнечных систем горячего водоснабжения. Технология плоских коллекторов развивалась более 60 лет.Товары, которые продаются сегодня, оказались долговечными и надежными, и поэтому коллекторы считаются достаточно зрелой технологией. Однако, даже если это устройство достигло хорошего технологического уровня и позиции на рынке, научный и технологический мир проявляет постоянное внимание к улучшению энергетических характеристик коллектора. Способы повышения энергоэффективности в целом можно разделить на две категории: использование новых технологий, материалов и компонентов и сочетание уже существующих технологий использования солнечной энергии в одном объекте (гибридный коллектор).

Целью объединения двух различных технологий использования солнечной энергии является расширение области применения данного коллектора и увеличение потенциального выигрыша энергии от площади, занимаемой коллектором. Известным примером такого многоцелевого коллектора является фотоэлектрический-тепловой солнечный коллектор, сочетающий фотоэлектрическую технологию и солнечный тепловой коллектор.

Настоящее исследование посвящено двухжидкостному солнечному коллектору, объединяющему воздушный и жидкостный солнечные коллекторы. Идея объединения обоих типов технологий в двойном солнечном коллекторе воздух / вода (DAWC) не нова.Это возникло из типичной ситуации в умеренных и холодных климатических зонах, где солнечного излучения достаточно для приготовления горячей воды для бытовых нужд (50-60 ° C) летом, в то время как температура на выходе из солнечных коллекторов зимой обычно не поддерживается. достичь значений выше 30 ° C; однако этого может быть достаточно, например, для подогрева свежего воздуха. Такая интегрированная конструкция позволяет увеличить годовой выход энергии солнечной системы и максимально увеличить время работы, что делает ее более рентабельной, чем обычные солнечные водные или воздушные системы.

Ряд исследователей изучали тепловые характеристики солнечных коллекторов, работающих одновременно с двумя разными типами жидкостей. Assari et al. В [1] представлена ​​математическая модель двойного солнечного коллектора воздух / вода по методу эффективности. Модель была экспериментально проверена и впоследствии использована для анализа производительности двойного солнечного коллектора воздух / вода с тремя различными типами воздушных каналов, такими как прямоугольное ребро, треугольное ребро и без ребра. Результаты моделирования показали, что прямоугольный плавник имеет лучшие характеристики по сравнению с другими.Джафари и др. [2] представили анализ энергии и эксергии двойного солнечного коллектора воздух / вода с треугольными воздушными каналами. Исследование показало, что двойной воздушный / водяной солнечный коллектор имеет лучшую энерго- и эксергетическую эффективность, чем традиционный жидкостный или воздушный коллектор. Ma et al. [3] представили экспериментальный и теоретический анализ эффективности двойного солнечного коллектора воздух / вода с L-образными ребрами и подтвердили, что скорость воздушного потока является ключевым фактором теплового КПД. Позже Mohajer et al. [4] провели экспериментальное исследование двойного солнечного коллектора воздух / вода, разработанного Assari et al.[1]. Эксперименты показали, что систему на основе солнечных коллекторов двойного назначения можно использовать как бытовую сушку, а также для горячего водоснабжения. Арун и Арун [5] сконцентрировали свои исследования на использовании пористой среды в конструкции солнечного коллектора двойного назначения, и они указали, что использование пористой среды приводит к увеличению теплового КПД коллектора. Nematollahi et al. [6] представили экспериментальное сравнение одножидкостной солнечной системы на основе жидкостного коллектора и двойной воздушно-водяной солнечной системы, основанной на двойном воздушно-водяном солнечном коллекторе.Результаты показали, что двойная система воздух / вода имеет более высокую эффективность, чем одножидкостная система. Венкатеш и Кристрадж [7] представили экспериментальное исследование многоцелевой системы солнечных коллекторов, основанной на комбинации водяных и воздушных коллекторов, и подтвердили более высокую эффективность системы по сравнению с традиционной системой. В отличие от предыдущих исследований, Ji et al. [8] представили анализ раздельного использования воздушной и водной частей двойного солнечного коллектора воздух / вода.В предлагаемой системе встроенный в здание солнечный коллектор двойного назначения будет использоваться для отопления помещений зимой и нагрева воды летом. Результаты показали снижение тепловой нагрузки зимой и надежно работающую систему приготовления горячей воды в летний сезон.

В настоящем исследовании детальная теоретическая модель DAWC была разработана и экспериментально подтверждена. Впоследствии модель использовалась для моделирования годовой производительности четырех различных солнечных систем.Чтобы продемонстрировать применение DAWC, в качестве тематических исследований были выбраны три здания из разных мест, каждое с разным энергопотреблением. Отличительной особенностью представленного исследования является сравнение различных потенциальных применений двойных солнечных коллекторов воздух / вода для зданий с разными уровнями энергоэффективности и различными климатическими условиями.

2. Подробная теоретическая модель DAWC

Для оценки энергетических характеристик различных солнечных систем на основе DAWC использовалась среда моделирования TRNSYS.TRNSYS (программа моделирования переходных систем) широко используется для моделирования как солнечной, так и несолнечной системы [9]. Модель системы состоит из отдельных моделей компонентов, которые связаны между собой путем связывания выходов одного компонента с входами другого. Каждая модель представлена ​​параметрами и входами для вычисления выходных данных как функции времени. Поскольку доступные библиотеки моделей компонентов TRNSYS не содержат математической модели коллектора DAWC, подробная теоретическая модель двойного солнечного коллектора воздух / вода (тип 207) была создана для использования в среде TRNSYS на основе предыдущих моделей жидкости. солнечный коллектор (тип 205) и воздушный солнечный коллектор (тип 206).Более подробную информацию об этих моделях можно найти у Shemelin и Matuska [10, 11] и Shemelin et al. [12].

Представленная модель не предполагает одновременной работы жидкой и воздушной частей. Это означает, что модель DAWC работает либо как коллектор жидкости, либо как коллектор воздуха, в зависимости от рабочего режима. Если рабочий режим равен 0, модель работает как сборщик жидкости; если он равен 1, он работает как коллектор воздуха.

2.1. Описание модели

Представленная модель представляет собой подробную математическую модель, разработанную для моделирования тепловых характеристик двух различных конструкций солнечных коллекторов.Рассмотренные конструкции DAWC показаны на рисунке 1. Конструкция 1 представляет собой конфигурацию верхнего соединения трубы абсорбера с одинарным воздушным потоком между абсорбером и изоляцией нижней части рамы. Конструкция 2 представляет собой конфигурацию верхнего соединения трубы абсорбера с одинарным воздушным потоком между абсорбером и прозрачной крышкой.


DAWC может быть задан множеством подробных параметров, таких как оптические свойства прозрачной крышки и поглотителя, а также теплофизические свойства основных компонентов солнечного коллектора.Кроме того, прозрачная крышка (одинарное остекление с прозрачной изоляцией) и задняя теплоизоляция определяются температурно-зависимой теплопроводностью.

Представленная модель DAWC решает одномерный энергетический баланс солнечного коллектора в установившихся условиях в соответствии с принципом уравнения Хоттеля-Уиллиер для полезной тепловой мощности:

В этом уравнении - площадь поглотителя (м 2 ), - коэффициент отвода тепла от коллектора (-), - коэффициент пропускания солнечного света крышкой коллектора (-), - коэффициент поглощения солнечного излучения поглотителем (-), - общая солнечная энергия (Вт / м); - общий коэффициент теплопотерь коллектора (Вт / м 2 · K); - температура жидкости на входе (K) и - температура окружающей среды (K).

Предлагаемая модель в целом состоит из двух частей, решаемых в итерационных циклах: баланс внешней энергии поглотителя (передача тепла от поверхности поглотителя в окружающую среду, см. Рисунки 2 и 3) и баланс внутренней энергии поглотителя ( перенос тепла с поверхности поглотителя в теплоноситель). Балансы внешней и внутренней энергии взаимозависимы. Общий коэффициент теплопотерь коллектора (зависит от температуры) как основной выход внешнего баланса является одним из входов внутреннего баланса.С другой стороны, средняя температура поглотителя (K), выходящая из внутреннего баланса, используется как вход для внешнего баланса. Поскольку коэффициенты теплопередачи зависят от температуры, температуры поверхности для основных плоскостей коллектора вычисляются в итерационном цикле до тех пор, пока последовательные результаты средних температур не будут отличаться менее чем на 0,01 К.



Был введен еще один итерационный цикл. перенести результаты из внешнего баланса во внутренний баланс и результаты из внутреннего баланса во внешний баланс.Основная электрическая аналогия предлагаемой модели представлена ​​на рисунках 2 и 3. Более подробное описание предлагаемой модели можно найти в Shemelin et al. [12].

Модель была реализована в среде TRNSYS, поскольку тип 207 предлагает параметрический анализ различных вариантов конструкции для годовой производительности солнечного коллектора в данном приложении солнечной системы. Также есть возможность изменять математические соотношения, описывающие фундаментальные явления теплообмена (естественная конвекция, ветровая конвекция, вынужденная конвекция и т. Д.) и выполнить анализ чувствительности для выбранных корреляций.

2.2. Проверка модели

Модель была экспериментально проверена на прототипе DAWC (см. Рис. 4) в рамках испытаний солнечного коллектора в соответствии с европейским стандартом EN ISO 9806 в аккредитованной лаборатории солнечной энергии Чешского технического университета в Праге. Испытания жидкостной и воздушной частей проводились отдельно (см. Рисунок 5). Прототип DAWC был построен из экспериментального солнечного водосборника путем регулировки внутреннего воздушного зазора.Подробные параметры изготовленного прототипа приведены в таблице 1. Если режим работы - жидкостный нагрев, вода течет по медным трубкам, а воздушные каналы закрываются на входе и выходе. С другой стороны, вход и выход водопроводных труб в режиме воздушного отопления закрыты.




Параметр коллектора Значение Параметр коллектора Значение

Размеры (Ш / Д / В)
.

Солнечные коллекторы

Как работает солнечный коллектор работает?

Солнечный коллектор представляет собой плоский ящик, состоящий из из трех основных частей, прозрачной крышки, трубок с охлаждающей жидкостью и утепленная задняя пластина. Солнечный коллектор работает на парниковом эффекте принцип; солнечное излучение падает на прозрачную поверхность солнечного коллектор проходит через эту поверхность. Внутри солнечной коллектор обычно откачивается, энергия, содержащаяся в солнечном коллекторе в основном захватывается и, таким образом, нагревает хладагент, содержащийся в трубках.В трубки обычно делаются из меди, а задняя панель окрашена в черный цвет, чтобы облегчить поглощают солнечное излучение. Солнечный коллектор обычно изолирован, чтобы избежать перегрева. убытки.

Активный солнечный водонагреватель

Основные компоненты активной солнечной системы водяного отопления

  • Солнечная коллектор для улавливания солнечной энергии и передачи ее теплоносителю средний
  • А система циркуляции, которая перемещает жидкость между солнечным коллектором и накопительный бак
  • Хранилище бак
  • Назад система отопления
  • Контроль система регулирования работы системы

Два основных типа солнечных водонагревательных систем: система с замкнутым контуром и система с открытым контуром.В разомкнутой системе в качестве теплоноситель, вода циркулирует между солнечным коллектором и накопителем бак.

Существует два основных типа систем без обратной связи: система слива и система рециркуляции, основной принцип, лежащий в основе обоих системы - это активация циркуляции от коллектора к накопительному резервуару когда температура внутри солнечного коллектора достигает определенного значения.

В дренажной системе используется клапан, позволяющий коллектор заполняется водой, когда коллектор достигает определенной температуры.

В рециркуляционной системе вода перекачивается через коллектор, когда температура в накопительном баке достигает определенного критического ценность.

В приложениях, где вероятно повышение температуры ниже нуля градусов, тогда необходимо использовать замкнутую систему. В основное отличие системы разомкнутого контура - вода заменена на хладагент, который не замерзает в диапазоне температур солнечного коллектора. может быть предметом.В качестве охлаждающей жидкости обычно используется хладагент, масло или дистиллированная жидкость. вода. Системы с замкнутым контуром, как правило, дороже, чем их разомкнутые. встречные части и следует соблюдать особую осторожность, чтобы избежать загрязнения воды с хладагентом. Энергия, захваченная охладителем, затем передается горячая вода через теплообменник. В В системе слива охлаждающей жидкости может быть дистиллированная вода. Система работает на принцип, что в коллекторе только вода, когда насос операционная. Это имеет то преимущество, что охлаждающая жидкость, используемая в системе, не будет иметь возможность остыть ночью, когда температура может упасть до уровень, который может привести к увеличению плотности охлаждающей жидкости и, следовательно, вызвать не будет таким свободным, как следовало бы.Единственная необходимая функция на Система обратного слива заключается в том, что солнечный коллектор приподнят от тепла теплообменник или дренажный бак, чтобы охлаждающая жидкость вытекла из коллекционер. Эта система снова работает по принципу циркуляции воды. между коллектором и сливным баком, когда заданная температура между солнечным коллектором и горячей водой.

Активно солнечное отопление

Компоненты системы для обогрева помещений: то же самое для водяного отопления с добавлением радиаторов для отопления помещений или под змеевики напольного отопления или даже системы с принудительной подачей воздуха.

Радиаторная система, как правило, будет работать в очень симметричном Как и в случае применения горячей воды, основным отличием является включение бойлер, нагретая вода из коллектора пропускается через теплообменник или сливной резервуар, а затем передается в бойер, используется для пополнения требования к слышимости воды перед тем, как попасть в радиаторы, которые будут использоваться для космическое отопление.

Системы распределения воздуха.

В поместье снова работает система распределения воздуха. аналогично системе горячего водоснабжения, основное отличие - включение воздуходувка и воздуховод.В системе используется дополнительный элемент управления, который позволить воздуху течь по змеевику при высокой температуре в накопительном баке достаточно, чтобы воздух, проходящий через змеевики в обратном канале аппарата, позволяют системе вносить положительный вклад в обогрев помещения требование.

При проектировании систем для крупных коммерческих или промышленных приложений немного отличается от жилых помещений. Стоит отметить, что повышение температуры коллектора довольно постоянное, чтобы использовать пример, если температура подачи в коллектор составляет около 60F, а температура возврата составляет около 73 ° C или температура возврата составляет 173 ° F, а подача 160C, это в основном означает, что приложения с высокими и низкими температурами не должны использоваться серия внутри цикла.Низкотемпературное приложение в основном потянет вниз применение при более высоких температурах. Вакуумные коллекторы - отличные исполнители в условиях высоких температур коллекторный контур должен быть выделен применение при более высокой температуре до тех пор, пока нагрузка не будет удовлетворена. В приложениях например, для больниц, гостиниц или коммерческих офисных зданий может потребоваться для установки двух и более резервуаров, соединенных последовательно.

1. резервуар для хранения 2. резервуар для предварительного нагрева 3.холодная подача 4. смесительный клапан 5. подача и возврат в коллектор 6. отвод горячей воды

Работа системы: Горячая вода из коллектора проходит через змеевик в первом резервуаре ( 1 ), Затем, в зависимости от температуры, он отводится трехходовым клапаном (4) к любому: змеевик в резервуаре (2) , если он выше установленного температуры (имеется в виду бак (1) горячий) или коллектор, если он ниже установленной температуры смесительного клапана.

Соображения по поводу коммерческого и промышленного дизайна: Система может быть расширен за счет включения более одного резервуара предварительного нагрева, теплообменных змеевиков соединены трехходовыми клапанами, и вода, которая должна быть нагрета, течет в серия через резервуары в обратном направлении. Трехходовой клапан может либо с терморегулятором, либо с электрическим управлением. Не более 100 пробирок должны быть подключены последовательно. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании трубопроводов в каждой секции, чтобы гарантировать, что каждая секция получает равный поток.

.

% PDF-1.4 % 1455 0 объект > endobj xref 1455 24 0000000016 00000 н. 0000002178 00000 н. 0000002360 00000 н. 0000003425 00000 н. 0000004095 00000 н. 0000004208 00000 н. 0000004323 00000 н. 0000004717 00000 н. 0000008465 00000 н. 0000009018 00000 н. 0000009665 00000 н. 0000011061 00000 п. 0000012227 00000 п. 0000013469 00000 п. 0000014681 00000 п. 0000015781 00000 п. 0000017016 00000 п. 0000018461 00000 п. 0000019824 00000 п. 0000021239 00000 п. 0000021280 00000 п. 0000029415 00000 п. 0000001968 00000 н. 0000000791 00000 п. трейлер ] / Предыдущая 4080485 / XRefStm 1968 >> startxref 0 %% EOF 1478 0 объект > поток h ޴ T} LeZRe-kJp "lVdA8>, uP" P # xfUIDrMT4XvFbd`h M ؗ b & 5èw = h | => (o? tNEmc8ezI7 & Z @ EF $ 2OV5se + wiN񛳠0i ~ dy) Ne Կ & (| D> aF6ͤB * za¤ ^ qU7;: uxF \ J + KQF2S% YQ Ջ] = sfu ''; 2cY \ eMet \> 2op; ? zp 僞 / dU ֚ YL / R`Dof3ZƏ} ŨΧkOȹ! 6u] ma ~ L ޤ Y @>?; = 8GerELAij3k & {> G ܎ zˣȟ ~ n򞷷LSә $ cꨋeF | sk>, ygnX {'ܮ ~ /:' ͧ yyLSZER " '̮ z3 * = O9 \ {jHSl утонуть } M \ 9 * nIDoSS-c2J ^ f | dwsv2B] M? YR \ k'sL & LnwϷ3D [7` [n_Y ^ / m,: QdVw Т ه

.

6.4. Инверторы: принцип работы и параметры

6.4. Инверторы: принцип работы и параметры

Теперь давайте увеличим масштаб и подробнее рассмотрим один из ключевых компонентов цепи согласования мощности - инвертор . Практически любая солнечная система любого масштаба включает инвертор того или иного типа, позволяющий использовать электроэнергию на месте для устройств с питанием от переменного тока или от сети. Различные типы инверторов показаны на Рисунке 11.1 в качестве примеров. Доступные модели инверторов теперь очень эффективны (КПД преобразования энергии более 95%), надежны и экономичны.В масштабе энергосистемы основные проблемы связаны с конфигурацией системы, чтобы обеспечить безопасную работу и снизить потери преобразования до минимума.

Рисунок 11.1. Инверторы: малогабаритный инверторный блок для бытового использования (слева) и инверторы Satcon для коммунальных служб (справа)

Три наиболее распространенных типа инверторов, предназначенных для питания нагрузок переменного тока, включают: (1) синусоидальный инвертор (для общих приложений), (2) модифицированный прямоугольный инвертор (для резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок) и (3) прямоугольный преобразователь (для некоторых резистивных нагрузок) (MPP Solar, 2015).Эти типы волн были кратко представлены в Уроке 6 (рис. 11.2). Здесь мы более подробно рассмотрим физические принципы, используемые инверторами для создания этих сигналов.

Рисунок 11.2. Различные типы сигналов переменного тока, производимые инверторами.

Кредит: Марк Федькин

Процесс преобразования постоянного тока в переменный основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция - это создание разности электрических потенциалов в проводнике, когда он подвергается воздействию переменного магнитного поля.Например, если вы поместите катушку (катушку с проволокой) рядом с вращающимся магнитом, в катушке будет индуцироваться электрический ток (рисунок 11.3).

Рисунок 11.3. Схематическое изображение электромагнитной индукции

Кредит: Марк Федькин

Затем, если мы рассмотрим систему с двумя катушками (рисунок 11.4) и пропустим постоянный ток через одну из них (первичную катушку), эта катушка с постоянным током может действовать аналогично магниту (поскольку электрический ток создает магнитное поле). Если направление тока часто меняется на противоположное (например,g., через переключающее устройство), переменное магнитное поле будет индуцировать переменный ток во вторичной катушке.

Рисунок 11.4. Инверторные циклы. Во время 1-го полупериода (вверху) постоянный ток от источника постоянного тока - солнечного модуля или батареи - включается через верхнюю часть первичной катушки. Во время 2-го полупериода (внизу) постоянный ток включается через нижнюю часть катушки.

Кредит: Марк Федькин

Простая двухцикловая схема, показанная на рисунке 11.4, выдает прямоугольный сигнал переменного тока.Это простейший случай, и если инвертор выполняет только этот шаг, это прямоугольный инвертор. Этот тип вывода не очень эффективен и может даже нанести вред некоторым нагрузкам. Таким образом, прямоугольная волна может быть дополнительно модифицирована с помощью более сложных инверторов для получения модифицированной прямоугольной волны или синусоидальной волны (Dunlop, 2010).

Для получения модифицированного выходного сигнала прямоугольной формы, такого как показанный в центре рисунка 11.2, в инверторе можно использовать управление низкочастотной формой волны. Эта функция позволяет регулировать длительность чередующихся прямоугольных импульсов.Также здесь используются трансформаторы для изменения выходного напряжения. Комбинация импульсов различной длины и напряжения приводит к появлению многоступенчатой ​​модифицированной прямоугольной волны, которая близко соответствует форме синусоидальной волны. Низкочастотные инверторы обычно работают на частоте ~ 60 Гц.

Для получения синусоидального выходного сигнала используются высокочастотные инверторы. В этих инверторах используется метод изменения ширины импульса: коммутируемые токи с высокой частотой и в течение переменных периодов времени. Например, очень узкие (короткие) импульсы имитируют ситуацию низкого напряжения, а широкие (длинные импульсы) моделируют высокое напряжение.Кроме того, этот метод позволяет изменять интервалы между импульсами: расстояние между узкими импульсами моделирует низкое напряжение (рисунок 11.5).

Рисунок 11.5. Широтно-импульсная модуляция для аппроксимации истинной синусоидальной волны высокочастотным инвертором.

Кредит: Марк Федкин, модифицированный после Данлопа, 2010 г.

На изображении выше синяя линия показывает прямоугольную волну, изменяемую в зависимости от длины импульса и времени между импульсами; красная кривая показывает, как эти переменные сигналы моделируются синусоидальной волной.Использование очень высокой частоты помогает создавать очень постепенные изменения ширины импульса и, таким образом, моделировать истинный синусоидальный сигнал. Метод широтно-импульсной модуляции и новые цифровые контроллеры позволили получить очень эффективные инверторы (Dunlop, 2010).

.

Смотрите также