## wa-system/database/waDbMysqliAdapter.class.php(37)
#0 wa-system/database/waDbAdapter.class.php(30): waDbMysqliAdapter->connect(Array)
#1 wa-system/database/waDbConnector.class.php(52): waDbAdapter->__construct(Array)
#2 wa-system/database/waModel.class.php(76): waDbConnector::getConnection('default', false)
#3 wa-system/verification/models/waVerificationChannel.model.php(17): waModel->__construct(NULL, false)
#4 wa-system/config/waAuthConfig.class.php(768): waVerificationChannelModel->__construct()
#5 wa-system/config/waAuthConfig.class.php(63): waAuthConfig->getVerificationChannelModel()
#6 wa-system/config/waDomainAuthConfig.class.php(720): waAuthConfig->ensureChannelExists()
#7 wa-system/config/waDomainAuthConfig.class.php(96): waDomainAuthConfig->ensureVerificationChannelIdsConsistency()
#8 wa-system/config/waAuthConfig.class.php(46): waDomainAuthConfig::factory('kermi-market.ru')
#9 wa-system/auth/waAuth.class.php(67): waAuthConfig::factory(Array)
#10 wa-system/waSystem.class.php(225): waAuth->__construct(Array)
#11 wa-system/waSystem.class.php(491): waSystem->getFactory('auth', 'waAuth', Array)
#12 wa-system/user/waAuthUser.class.php(45): waSystem->getAuth()
#13 wa-system/user/waAuthUser.class.php(27): waAuthUser->init()
#14 wa-system/waSystem.class.php(250): waAuthUser->__construct(NULL, Array)
#15 wa-system/waSystem.class.php(293): waSystem::getCommonFactory('auth_user', 'waAuthUser', Array, NULL)
#16 wa-system/waSystem.class.php(828): waSystem->getUser()
#17 wa-system/waSystem.class.php(1009): waSystem->getApps()
#18 wa-system/routing/waRouting.class.php(204): waSystem->appExists('shop')
#19 wa-system/controller/waDispatch.class.php(276): waRouting->dispatch()
#20 wa-system/controller/waDispatch.class.php(34): waDispatch->dispatchFrontend('product/2022/')
#21 wa-system/waSystem.class.php(599): waDispatch->dispatch()
#22 index.php(7): waSystem->dispatch()
#23 {main}

Params

[
  'app' => 'shop',
  '_name' => 'Kermi-market.ru',
  'theme' => 'supreme',
  'theme_mobile' => 'supreme',
  'locale' => 'ru_RU',
  'title' => 'Kermi-market - Интернет-магазин радиаторов отопления и смежных комплектующих',
  'meta_keywords' => ' Kermi-market купить радиаторы отопления в Интернет-магазине в Московской области ',
  'meta_description' => 'Если Вам требуется надежная и долговечная система отопления, то комплектующие к ней можно приобрести в Kermi-market. Интернет-магазин предлагает клиентам только лучшее.',
  'og_title' => '',
  'og_image' => '',
  'og_video' => '',
  'og_description' => '',
  'og_type' => '',
  'url_type' => '1',
  'type_id' => '0',
  'currency' => 'RUB',
  'drop_out_of_stock' => '0',
  'payment_id' => '0',
  'shipping_id' => '0',
]

Распределительный коллектор REHAU HLV-4 для монтажа отопления на 4 контура

Бренд:	REHAU (Рехау) (Германия)
Артикул:	11102061001
Диаметр:	1″
Исполнение:	на 4 контура отопления
Подключаемая резьба:	3/4″ ЕК (евроконус)
Материал:	нерж.сталь
Размеры a b c:	225 210 55 мм

Распределительный коллектор REHAU HLV 4 для монтажа систем радиаторного отопления на 4 контура
Предназначен для разветвления контуров радиаторной разводки при монтаже отопления
В комплект входят:
— 2 распределительные трубы, испытанные давлением, с возможностью двухстороннего присоединения с наружной резьбой 1″ и плоским уплотнением
— присоединительные ниппели для резьбозажимного соединения, евроконус 3/4″

— встроенный воздушный клапан
— 2 заглушки G1″ с плоским уплотнением
— смонтированы на звукоизолированных оцинкованных кронштейнах
Материал: нержавеющая сталь 

Комплект двух никелированных шаровых кранов G1″ для коллекторов прямых арт.12081221001 или угловых арт.13152241001 заказываются отдельно

Коллектор Oventrop Multidis SH 1″ арт. 1407054 (4 контура) для радиаторного отопления

Артикул: 1407154

• Изготовитель: Oventrop

Цена: 6425 руб

Доставка по г. Москве в пределах МКАД: бесплатно

Официальная гарантия производителя: 1 год

Сопутствующие товары

Описание

Коллектор (гребёнка) Oventrop Multidis SH 1″ на 4 контура 1407154 из нержавеющей стали предназначен для применения в системах радиаторного отопления и охлаждения с принудительной циркуляцией. Распределительная гребёнка (коллектор) Овентроп Oventrop Multidis SH 1″ на четыре контура 1407154 служит для центрального распределения теплоносителя/холодоносителя к различным отопительным приборам помещений.

В качестве рабочей среды допускается использовать неагрессивные жидкости (вода и водогликолевые смеси по VDI 2035) с температурой от -10°C до 100°C и давлением до 10 бар. Пар, маслосодержащие и агрессивные жидкости в качестве тепло- и холодоносителя применять недопустимо.

Подключение подводящего трубопровода 1″ к гребенке возможно слева или справа на выбор. Подключение отопительных контуров осуществляется с помощью гайки G 3/4″ с наружной резьбой по DIN EN 16313 (евроконус) под присоединительные наборы со стяжным кольцом Oventrop. Для маркировки отопительных контуров прилагаются наклейки. На гребенке Oventrop Multidis SH 1407154 имеются механические воздухоотводчики для спуска воздуха при заполнении и, при необходимости, во время работы системы отопления/охлаждения.

Рекомендуется оборудовать гребёнку Multidis SH шаровыми кранами, что позволит отключить прямой и обратный трубопровод, например, при проведении техобслуживания. Подключение шаровых кранов с плоским уплотнением происходит непосредственно к накидным гайкам гребенки (G1″ с внутренней резьбой).

Коллектор поставляется в смонтированном виде. Крепеж позволяет установить гребенку в монтажном шкафу или непосредственно на стене. Шумоизоляция крепежных хомутов (поставляются незатянутыми) — по DIN 4109.

Гребёнка Oventrop Multidis SH 1407154 имеет габариты (ШхВхГ) 242х80х70 мм и весит 1,35 кг. Условная пропускная способность гребёнки 1,5 м3/час.

Указания по монтажу и эксплуатации

• Рекомендуется устанавливать коллектор в легкодоступном месте для упрощения обслуживания.
• Подающая балка должна располагаться сверху.
• Подающая и обратная балка закрепляются в шумоизолированных крепежных хомутах.
• Шаровые краны для коллекторов монтируются с помощью накидных гаек (G1 внутренняя резьба с плоским уплотнением). Подключение подводящего трубопровода к внутренней резьбе шарового крана рекомендуется осуществлять с помощью системы Oventrop Combi.
• Не используйте при монтаже маслосодержащие вещества, так как они могут повредить уплотнения.
• На линии перед гребенкой следует установить фильтр.
• Защищайте коллектор от внешних механически воздействий: ударов, толчков, вибраций.
• После монтажа проверьте все соединения на герметичность.
• Перед вводом в эксплуатацию заполните систему и спустите воздух.

Документация

1. Инструкция по монтажу и эксплуатации (открыть PDF-файл)
2. Каталог продукции Oventrop (открыть PDF-файл)

Технические характеристики

Производитель	Oventrop
Коллекция	Multidis
Серия	Multidis SH
Артикул	1407154
Тип	распределительный коллектор
Назначение	для радиаторного отопления
Количество контуров	4
Рабочая среда	вода и растворы гликолей по VDI 2035
Рабочее давление	до 10 бар
Рабочая температура	от -10°C до 100°C
Температура хранения	от -20°C до 60°C
Условная пропускная способность kvs	1,5 м3/час
Материал корпуса	нержавеющая сталь
Подключение подводящей трубы	справа или слева
Размер подключения распределительных контуров	G 3/4″ НР
Размер подключения шаровых кранов	G 1″ ВР (с плоским уплотнением)
Ширина с шаровым краном 1406383	297 мм
Ширина с шаровым краном 1406384	322 мм
Ширина	242 мм
Высота	80 мм
Глубина	70 мм
Вес товара	1,35 кг
Страна производства	Германия
Страна-родина бренда	Германия
Официальная гарантия производителя	1 год

Гидрострелка с коллектором на 4 контура

Гидрострелка с коллектором на 4 контура заслуженно входит в список самых популярных моделей в линейке изделий Gidruss. Причина тому кроется, в количестве потребителей. Как показывает практика, стандартная котельная в загородном доме рассчитана на четырёх потребителей. Это радиаторы, бойлер, тёплый пол, нагреватель воздуха в вентиляции. Для перечисленных устройств вполне достаточно гидрострелки с коллектором на четыре контура. 

 

 

Зачем нужна такая штука?

 

Отопление частного дома предусматривает обязательное наличие балансирующих устройств. В противном случае пользователю придётся помучиться с настройкой, и это не самое страшное. Отсутствие оптимизатора в системе может привести к поломке котла, восстановление которого обойдётся весьма дорого. Добавьте к этому

 

1. Перепады напора жидкости на линиях (больше всего носителя достаётся контуру с более мощным насосом)

2. Воздушные пробки (повышенное содержание воздуха приводит к образованию ржавчины)

3. Вредные примеси (механическая грязь от трения и кручения внутренних деталей, шлам, гуляющий по трубам засоряет выходы, что неминуемо ведёт к внеплановым остановкам носителя и выводит из строя арматуру)

 

 

Чтобы такого с вашей системой не происходило подобных форс-мажоров, необходимо установить гидравлический разделитель в паре с распределительными гребёнками. Почему именно с ними? Нужно же теплоносителю куда-то течь. По патрубками коллектора он направится напрямую к потребителю, причём у каждого будет своя подающая и обратная линии. Это очень удобно, особенно, когда вы собираете модуль и хотите объединить в одном месте все подводки. Коллектор с гидрострелкой станет надёжной базой, к которой быстро подключается всё оборудование. А если ещё правильно подобрать смесители, термостатические клапаны приводы и прочую автоматику, то польза возрастёт минимум в два раза. Выверенный температурный режим существенно снижает энергозатраты, что в свою очередь позволяет экономить на электричестве.

 

Как всё устроено 

 

Гидрострелка с коллектором на 4 контура состоит из двух элементов. Стрелка представляет собой вертикальный резервуар, который присоединяется непосредственно к котлу через патрубки. Внутри она полая, чтобы быстрее происходило смешивание. Своевременное устранение скоплений примесей обеспечивает сепарирующая сетка, ей помогает воздухоотводчик и сливной кран. Они устанавливается на подготовленные отверстия, расположенные в верхней и нижней части конструкции. 

 

Присоединительные размеры коллектора отопления на примере BM-100-4D   1. Вход 1 1/4 дюйма Ду-32 2. Потребители 1 дюйм Ду-25 3. Межосевое расстояние 125 миллиметров 3. Длина 1020 мм 4. Высота 357 мм   Какая арматура подключается 1. Воздушный отводчик 2. Дренажный кран 3. Расширительный бак 4. Резервный котёл

 

 

Одна пара выходов гидравлического разделителя заварена с коллектором отопления. Две гребёнки отвечают за распределение жидкости. К ним монтируются циркуляционные насосы, шаровые краны и другая комплектующие. Обе части коллекторам выполняются либо из низколегированной конструкционной стали, либо из нержавеющей стали.

 

 

Металлы крепкие и простые в обслуживании. Однако лучшей с точки зрения устойчивости к коррозии остаётся нержавейка. В остальном она практически ни в чём не уступает обычной чёрной стали. Поэтому выбор остаётся за вами: купить недорогой, но не такой долговечный коллектор из обычного металла или отдать предпочтение гостовской стали AISI 304 и больше не переживать по поводу ржавчины.

 

Подробнее о характеристиках моделей читайте тут

Или отправляйте запрос на почту [email protected] или звоните +7(918) 315-04-30

Коллектор из нержавеющей стали для отопления, 4 контура TIM, KBS5004

Коллектор из нержавеющей стали для отопления, 4 контура TIM, KBS5004

Арт. KBS5004

4 777 руб

5 082 руб

Коллекторные группы без расходомера используются в системах радиаторного отопления для распределения и регулирования рабочей среды в системе.Каждая труба системы водоснабжения, отопительной системы подключается к коллектору, что позволяет осуществлять регулировку и контроль потока тепло­носителя индивидуально на каждом радиаторе.

Коллекторные группы без расходомера используются в системах радиаторного отопления для распределения и регулирования рабочей среды в системе.Каждая труба системы водоснабжения, отопительной системы подключается к коллектору, что позволяет осуществлять регулировку и контроль потока тепло­носителя индивидуально на каждом радиаторе.  

   Комплект поставки:

• Подающий коллектор — с ручным настроичным клапаном, межосевое — 50 мм, выхода 3/4″ евроконус, автоматический воздухоотводчик и сливной кран.
• Обратный коллектор — со встроенными запорными вентилями , межосевое — 50 мм, выхода 3/4″ евроконус, автоматический воздухоотводчик и сливной кран.
• 2 кронштейна со звукоизолирующими хомутами — межосевое — от 170 до 240 мм
• Крепежные шурупы и дюбеля
• Технический паспорт с гарантийным талоном
• Защитная упаковка

Страна сборки

Китай

Диаметр подключения, дюйм

1″

Количество контуров, шт.

4

Резьба на патрубках

НР

Подключение к патрубкам, дюйм

3/4″ (Ø 20)

Комментарии

Пока нет комментариев

Оставьте заявку на обратный звонок, и мы перезвоним Вам по указанному номеру телефона.

Распределительные коллекторы из нержавейки ПРОКСИТЕРМ

Распределительные коллекторы ПРОКСИТЕРМ из нержавеющей стали

Благодаря исполнению из труб круглого сечения, выдерживают самое большое давление среди аналогов, что позволяет проводить опрессовку теплового узла по СНиП 3.05.01-85 и подключать систему отопления к городским тепловым сетям.
Для производства коллекторов применяется высокотехнологичное современное оборудование: лазерная резка, станки с ЧПУ для нарезания резьбы и др.
Применяются в качестве распределителя теплоносителя в системах отопления и водоснабжения. Корпус коллектора, выполненный из полированной нержавеющей стали марки AISI 304 — практически вечный, с безукоризненным внешним видом, не засоряет систему отопления ржавчиной. AISI 304 (в России, согласно ГОСТ, её аналогом является сталь марки 08Х18Н10) — это аустенитная сталь с низким содержанием углерода, является кислотостойкой и термостойкой (выдерживает краткосрочное поднятие температуры до 900 градусов по Цельсию), легко поддаётся механической обработке, гибке, штамповке, формовке и сварке. Благодаря этим качествам, все элементы подогнаны практически идеально, а сварочные швы — высшего качества.

Коллекторы со встроенной гидрострелкой из нержавейки значительно упрощают и ускоряют монтаж системы отопления, это готовое изделие с минимумом разборных соединений значительно повышает надежность системы.
Коллекторы спроектированы непосредственно на предприятии Прокситерм его инженерами, изготовлены на автоматизированных линиях, проверены перед упаковкой. Это позволяет обеспечить правильную работу системы отопления и увязать работу нескольких насосов на контурах.
.

Модельный ряд распределительных коллекторов и гидрострелок из нержавейки ПроксиТерм:

• Гидравлические разделители (гидрострелки) GS для отопительных установок мощностью до 85 кВт;
• Коллекторы с гидрострелкой GSK мощностью до 85 кВт, до пяти контуров;
• Коллекторы без гидрострелки: до 85 кВт, до пяти контуров;
• Заказные изделия по эскизу заказчика. Срок изготовления 2-3 дня в зависимости от сложности изделия

Преимущества коллекторов из нержавеющей стали ПроксиТерм:

• практически неограниченный срок службы
• привлекательный внешний вид котельной — коллектор изготовлен из полированной нержавеющей стали AISI 304
• нержавеющая сталь не подвержена коррозии, поэтому не происходит засорения системы продуктами коррозии, устойчива к механическим и температурным воздействиям
• круглое сечение используемой трубы повышает рабочее давление теплоносителя в системе отопления до 10 бар
• возможность подключения коллекторов ПроксиТерм для систем центрального отопления
• аттестованные биметаллические термометры (2 штуки) входят в комплект поставки вместе с паспортами
• удобные универсальные крепления, крепежные хомуты входят в комплект поставки для упрощения и ускорения монтажа
• широкий модельный ряд позволяет подобрать устройство оптимальным образом
• стоимость нержавеющего коллектора ниже, чем самостоятельно изготовленного изделия
• удобство монтажа и компактные размеры
• гарантия от производителя: 10 лет

Обозначения
GSK – гидравлический разделитель с распределительным коллектором
GK – распределительный коллектор без гидрострелки
GS – гидравлический разделитель (гидрострелка)

Технические характеристики

• Материал исполнения: нержавеющая сталь AISI 304
• Максимальное рабочее давление: 10 бар
• Межосевое расстояние контуров потребителей: 125 мм
• Присоединительный размер контуров: н\р1”(Ду25)
• Гарантия: 10 лет
• Аттестованные биметаллические термометры: входят в комплект поставки
• Крепеж на стену: входит в комплект поставки

Коллекторы, особенно модели со встроенной гидрострелкой, очень удобны для совместного монтажа с насосными группами и обеспечивают привлекательный внешний вид котельной.

Компания уделяет боьшое внимание упаковке своих изделий

Стандартная схема подключения коллектора

---

Наши специалисты помогут Вам подобрать, а также смонтировать коллектор Прокситерм, найдут приемлемое решение по цене.
Вы останетесь довольны, сотрудничая с нами!

Коллекторы гребенки FAR (ФАР) для воды и отопления. Низкая цена. Официальный дилер

Серия коллекторов (гребенок) MultiFAR для воды и отопления. Италия. Официальный поставщик в России.

 

Серия MultiFAR — это коллекторы со встроенными регулирующими и запорно-балансирующими вентилями. Управляющая ручка вентиля и закрывающийся колпачок отсекателя расположены на передней поверхности, предоставляя пользователю легкость обслуживания без необходимости использования специальных инструментов. Они по праву заслужили самые высокие положительные отзывы на всех строительных форумах в интернете!

 

Коллекторы позволяют не только полностью открыть/закрыть поток, но и точно регулировать расход по каждому потребителю. Их устанавливают в гидравлические системы с давлением до 10 атм и температурой до 100 °С. Коллекторы со встроенными регулирующими вентилями можно ставить на подающую и обратную линию. Регулирование расхода производится без использования специальных инструментов. Уплотнительное кольцо (из EPDM) на седле клапана обеспечивает надежность работы клапана в течение длительного периода эксплуатации.

 

Серия MultiFAR включает в себя также параллельные коллекторы (код 3754), которые позволяют производить монтаж оборудования в разрез стояка холодного или горячего водоснабжения. При этом размер гребенки не превышает размера стандартной кафельной/облицовочной плитки.

Сборка коллектора очень проста и позволяет собрать любое количество отводов. «Концевые» коллекторы с входом только с одной стороны (вторая сторона не имеет прохода) исключают необходимость установки заглушки и возможность дополнительного риска протечки в месте присоединения заглушки к гребенке.

Один отвод регулирующего коллектора или гребенки диаметром 3/4” или 1” имеет пропускную способность 2,5 м3/час и может обеспечить расход ~1 м3/час (до 17 л/мин) при скорости течения 1 м/сек.

Коллектор диаметром 1” обеспечит в системе отопления расход теплоносителя 2000 кг/ч и тепловую нагрузку до 45 кВт.

Один отвод коллектора диаметром 1 ¼” (код 3827) имеет пропускную способность 3,5 м3/час и может обеспечить расход ~1 м3/час. Коллектор может работать с тепловой нагрузкой до 80 кВт (рис. 8)

 

Система водоснабжения с регулирующими гребенками MultiFAR.

В серии MultiFAR есть две разновидности коллекторов со встроенными запорно-балансирующими вентилями.

Гребенки с защитными металлическими колпачками имеют металлическое уплотнение седла, что предохраняет его от износа и обеспечивает точность регулирования расхода для каждого потребителя. Шпиндель клапана уплотняется изнутри с помощью резинового кольца, что обеспечивает легкость и долговременность эксплуатации. Коллекторы можно ставить в систему водоснабжения или отопления (на подающую и обратную линию)

Пропускная способность одного отвода коллектора составляет 2,25 м3/час и позволяет подать расход ~1 м3/час при скорости течения 1 м/сек.

Коллекторы с защитными белыми колпачками — это новая модификация коллектора с запорными вентилями, который позволяет не только точно произвести балансировку контуров, но и визуально контролировать положение клапана, т.к. регулирующая ручка модифицированного коллектора снабжена шкалой поворотов открытия клапана.

Степень открытия определяется по риске на коллекторе, которая совпадает с каким-либо значением на шкале ручки. Вентили вращаются на 360° между позициями: «0» — полностью закрытый и «5.5» — полностью открытый. Ручку можно вращать рукой без использования каких-либо дополнительных инструментов, что упрощает регулировку. При вращении ручка не перемещается в вертикальной плоскости, поэтому габаритные размеры коллектора остаются неизменными, что позволяет устанавливать и регулировать коллектор даже в ограниченном пространстве.

После настройки клапанов можно установить защитный колпачок, который защитит от возможных несанкционированных воздействий.

Измененная конфигурация золотника вентиля имеет классическую форму балансировочного вентиля с хорошо обтекаемыми конфигурациями, которые препятствуют шумообразованию и возникновению кавитации.

Пропускная способность одного отвода коллектора 1,26м3/час.

 

Регулирующий коллектор START

 

Регулирующий коллектор START выполнен из DZR-латуни, т.е. из латуни, в которой цинк связан в сплаве легированием, благодаря чему предотвращено его вымывание. Это гарантирует сохранение прочностных свойств изделия на длительный период эксплуатации.

Коллектор START способен выдержать рабочее давление в системе до 25 Атм.

Используя отдельные модули гребенок, можно собрать общий коллектор с расстояниями между отводами 100 и 200 мм. Соединение коллекторов осуществляется при помощи двух винтов из нержавеющей стали. Уплотнительная прокладка между двумя коллекторами сделана из материала EPDM, устойчивого к высоким температурам. Фланцевое соединение модулей коллектора обеспечивает на 100% расположение отводов в одной плоскости.

Коллекторы этой серии имеют условный диаметр от 32 мм до 50 мм и отводы от 15 до 25 мм, такие пропорции обеспечивают необходимую пропускную способность с минимальной потерей напора. Установив коллектора подобного типа, можно одним отводом обеспечить расход до 2 м3/час при скорости течения 1 м/сек с пропускной способностью от 4 до 8 м3/час. Кроме установки в котельной коллекторы также рекомендуется использовать для обеспечения равномерной раздачи воды после участка ввода, т.к. в этом случае необходимы коллекторы с большой пропускной способностью.

 

Коллектор START из модулей с межосевым расстоянием 100 мм идеально подходит для установки счетчиков воды или моторизованных шаровых кранов. Межосевые расстояния между отводами 100 и 200 мм позволяют устанавливать водосчетчики как вертикально, так и горизонтально. В зависимости от количества пользователей и от расхода воды имеются различные размеры отводов.

На коллекторы START с межосевым расстоянием 200 мм можно устанавливать зонные шаровые краны и циркуляционные насосы. Моторизованные шаровые краны в основном устанавливаются для автоматической регулировки температуры в различных помещениях. Для удобства можно установить их непосредственно в котельной так, чтобы управлять всей установкой с одного распределительного коллектора. Сервоприводами можно управлять от комнатных термостатов или любого прибора, дающего сигнал вкл./выкл. Благодаря вентилям, установленным на каждом ответвлении, можно устанавливать или заменять оборудование без отключения или опорожнения всей системы. На регулирующих ручках расположены два отверстия для установки пломбы.

Рис. Регулирующие коллекторы START

Коллекторный контур

— обзор

3.15.3.4 Параллельный солнечный тепловой насос

Параллельная система SAHP состоит из солнечной тепловой части и теплового насоса, который использует источник тепла, отличный от солнечной энергии [17]. Могут использоваться солнечные коллекторы жидкости (вода или смесь антифриза) или солнечные коллекторы воздуха. В системе солнечного отопления, основанной на жидкостных солнечных коллекторах, солнечная энергия может использоваться непосредственно для отопления или через накопительный бак, а также может применяться дополнительный нагреватель.Тепловой насос обычно использует окружающий воздух или землю в качестве независимого источника тепла. Если используются солнечные воздушные коллекторы, они применяются в основном для пассивного обогрева здания, но поскольку они обычно не могут удовлетворить потребности в обогреве помещения в холодные дни (даже в теплом климате), активное обогревание здания осуществляется через воздуховод. — тепловой насос воздух или воздух-вода [31].

Как уже упоминалось, в прошлом солнечная система отопления (солнечные коллекторы и накопители) отвечала только за нагрев горячей воды (ГВС), а тепловой насос — за обогрев помещений.Обе системы раньше работали без взаимодействия. Стандартная параллельная система SAHP представлена ​​на рис. . Легенда к этому рисунку такая же, как для Рисунок 8 .

Рисунок 9. Стандартная параллельная система SAHP. Обозначения см. В подписи к рис. 8 .

Эта система состоит из традиционной солнечной тепловой части с солнечными жидкостными коллекторами (вода или смесь антифриза) в замкнутом контуре солнечного коллектора и накопительного бака. (Если используются воздушные коллекторы, они интегрированы в фасад здания и контур солнечного коллектора открыт.) В накопительном баке также есть теплообменники для ГВС и отопления помещений. В накопительном баке есть еще один теплообменник, который соединяет этот накопитель с накопительным баком ГВС, аналогично системе серии SAHP, представленной на рис. 9 . Система ГВС теоретически не зависит от отопления помещений; тем не менее, некоторое взаимодействие существует из-за общего основного резервуара для хранения. Другой основной компонент параллельной SAHP — это обычный тепловой насос, который может быть одного из следующих типов: воздух – воздух, воздух – вода, рассол (вода) – вода, рассол (вода) – воздух.Солнечная энергия имеет приоритетное значение для удовлетворения потребностей в отоплении. Также имеется дополнительный обогреватель для обогрева помещения. Основные режимы работы системы следующие:

•

Солнечный нагрев ГВС: Тепло, накопленное в основном резервуаре, передается в резервуар ГВС (описание этого режима работы такое же, как для системы серии SAHP. представлены на рис.8 ).

•

Солнечное отопление помещений: Когда температура T _с накопленного тепла достаточно высока, то есть если T _s > T _smin , то Q _hd = Q _нагрев и в это время тепловой насос выключен, Q _л.с. = 0; в зависимости от солнечного излучения и разницы между температурой солнечных коллекторов и накопителя, контур солнечного коллектора может работать ( Q _u > 0) или нет ( Q _u = 0).

•

Нагрев с тепловым насосом: если температура собранного или накопленного тепла слишком низкая для удовлетворения требований к отоплению, то есть, если T _s ≤ T _smin , тепловой насос работает с использованием источник тепла, отличный от солнечной энергии, и тепло, подаваемое в здание, отбирается из конденсатора теплового насоса, поэтому Q _hpcon = Q _heat и Q _hd = 0; в зависимости от солнечных условий и разницы между температурой солнечных коллекторов и накопителя, контур солнечного коллектора может работать ( Q _u > 0), а тепло может храниться в накопительном баке или нет ( Q _u = 0).

•

Тепловой насос и дополнительный нагрев: Правила этого режима работы такие же, как для последовательного теплового насоса, показанного на Рисунок 8 , единственная разница заключается в источнике тепла для теплового насоса, которая отличается от солнечной энергии. Нагревательная нагрузка обеспечивается тепловым насосом и дополнительным нагревателем, и Q _{л.с., расход} + Q _{вспомогательный} = Q _тепло .

В параллельной системе SAHP общая доступная энергия системы представляет собой сумму энергии, полученной от двух различных систем: солнечной тепловой и тепловой насосной.Тепловое описание двух рассмотренных систем такое же, поскольку они работают как автономные системы. Однако косвенно они влияют друг на друга, потому что, когда используется один источник тепла, другой нет. Это означает, что тепло от этих источников тепла извлекается не так быстро и во время перерывов в работе, если они имеют способность, как, например, земля, они могут немного регенерировать или удерживать накопленное тепло для дальнейшего использования. Для описания работы солнечной тепловой системы, включая нагрев ГВС, стандартный энергетический баланс накопителя может быть выражен аналогично уравнению [12] в следующей форме:

[16] (Vcρ) dTsdt = Qu (t) — Qloss (t) −Qhd (t) −QDHWd (t)

Член в левой части уравнения [16] выражает (как и раньше) емкость хранения и колебания температуры хранения T _s во времени и что на правой стороне дает полезную солнечную энергию Q _u , поставляемую солнечными коллекторами, тепловые потери из накопителя Q _потери , тепло подается непосредственно в контур отопления Q _hd для удовлетворения тепловая нагрузка помещения и тепло, подаваемое в накопительный бак ГВС Q _ГВС .Тепло не поступает в испаритель теплового насоса Q _л.с. .

Тепловой насос работает стандартно, как обычный тепловой насос; следовательно, КПД теплового насоса можно выразить стандартным уравнением [2c]. Однако также возможно определить COP всей параллельной системы SAHP. Затем необходимо включить общую потребляемую мощность в систему, поэтому помимо потребляемой работы Вт для привода компрессора теплового насоса необходимо добавить потребляемую работу Вт _тепла для циркуляционного насоса контур водяного отопления или для вентиляторов системы воздушного отопления в здании, а также потребляемая мощность Вт _насос для циркуляционных насосов солнечной системы отопления.Общее количество тепла Q _Тепло , подаваемое в систему отопления помещения (система ГВС не учитывается при определении COP, потому что теоретически это автономная система отопления) в течение более длительного времени ее работы представляет собой сумму тепла, отведенного напрямую Q _hd из солнечного накопительного бака и тепло Q _hpcon , поставляемое конденсатором теплового насоса и тепло Q _aux , обеспечиваемое дополнительным нагревателем, что можно записать следующим образом:

∑tQheat = ∑tQhd + ∑tQhpcon + ∑tQaux

Таким образом, COP рассматриваемой параллельной системы SAHP (см. рис. 9 ) можно выразить аналогично COP для последовательной системы SAHP (см. рис. 8). ) с той разницей, что имеется новая потребляемая мощность Вт _л.с. , которая представляет работу, необходимую для циркуляции рабочего тела в источнике тепла теплового насоса для отвода тепла из этот источник.В случае теплового насоса, использующего в качестве источника тепла окружающий воздух, он обычно равен нулю. Ссылаясь на уравнение [15], COP параллельной системы SAHP, рассмотренной выше, можно записать как

[17] COP = QheattotalWtotal = Qhd + Qhpcon + QauxW + WpumpSd + Wheat + Waux + Whp

Источники и радиаторы для теплового насоса и солнечной системы могут быть основаны на воздушных или жидкостных коллекторах, обеспечивающих теплом систему воздушного или водяного отопления в здании. Все эти разновидности могут использоваться в параллельных системах; однако некоторые из них более популярны, чем другие.Параллельная система SAHP может обеспечивать теплом систему отопления, в которой теплоносителем является вода или воздух. Контур солнечного коллектора может подавать тепло в резервуар для хранения воды. Сохраненное тепло можно подавать в водо-водяной теплообменник, расположенный в контуре водяного отопления, или в теплообменник вода-воздух, расположенный в отапливаемом (кондиционируемом) помещении. Также можно использовать воздушные солнечные коллекторы; они обычно работают пассивно и поставляют тепло непосредственно в помещение. Тепловые насосы используют возобновляемые источники тепла, кроме солнечной энергии.Тепловой насос окружающего воздуха (источник тепла) может использоваться для подачи тепла в воздух в помещении (радиатор). В такой системе «солнечный» теплообменник вода-воздух и тепловой насос воздух-воздух по отдельности обеспечивают тепло для обогрева помещения. Также возможно использование геотермального теплового насоса, который особенно популярен в высокоширотных странах. В такой системе в основном «солнечный» водо-водяной теплообменник и грунтовый (рассол) -водяной тепловой насос обеспечивают тепло для обогрева помещения через контур отопления (напольное или настенное отопление) в здании.В систему также входят автономный отопитель и автоматическая система управления.

Стратегия работы параллельного SAHP заключается в том, чтобы отдавать приоритет солнечной тепловой части, затем тепловому насосу и, в конечном итоге, в качестве последней альтернативы, электрическому нагревателю в качестве источника пикового напряжения. Однако раньше все компоненты работали отдельно, один за другим. В настоящее время существуют системы, которые посредством автоматического управления позволяют подавать тепло одновременно от солнечной тепловой системы и от «несолнечного» теплового насоса и даже от дополнительного нагревателя в накопитель или напрямую в систему отопления.Если водонагреватель используется для отопления здания и ГВС, то по санитарным причинам ( бактерий Legionella, ) необходимо периодически (например, один раз в неделю) иметь температуру воды для системы ГВС выше определенного уровня. (обычно предел 55 ° C). Для обеспечения такого уровня температуры иногда работают все три нагревательных элемента (солнечные коллекторы, тепловые насосы, электронагреватель). В отопительном контуре здания в качестве теплоносителя может использоваться вода или воздух. В этой модифицированной параллельной системе SAHP возможны следующие режимы работы:

•

Только солнечное отопление: если температура T _с накопленного тепла достаточно высока, то есть если T _с > T _smin , затем Q _hd = Q _тепло + Q _ГВС , и тепловой насос не работает; в зависимости от солнечных и внешних условий, контур солнечного коллектора может работать, и полезное тепло Q _и от солнечных коллекторов может передаваться в накопительный бак.

•

Солнечное отопление и обогрев тепловым насосом параллельно: если температура накопленного или накопленного тепла слишком низкая, чтобы выдержать общую тепловую нагрузку, T _s ≤ T _smin , но все же это температура достаточно высока (выше заданного температурного предела), T _s > T _slimit , чтобы подавать немного тепла Q _sol = Q _hd в систему отопления, солнечную система работает, обеспечивая часть потребности в тепле.В то же время тепловой насос работает с использованием источника тепла, отличного от солнечной энергии, и обеспечивает остальную часть необходимого тепла Q _л.с.con , следовательно, Q _hd + Q _л.с.con = Q _тепло + Q _ГВС .

•

Отопление с помощью теплового насоса. Если температура собранного или накопленного тепла слишком низкая для удовлетворения потребностей в отоплении даже частично, то есть, если T _s ≤ T _slimit , тепловой насос работает с использованием источника тепла, отличного от солнечной энергии, и обеспечивает все требования по отоплению Q _л.с.кон = Q _тепло + Q _ГВС ; В зависимости от солнечных условий и разницы температур между солнечными коллекторами и накопителями полезное тепло от солнечных коллекторов Q _и может собираться и храниться.

•

Отопление с помощью теплового насоса и дополнительного нагрева: если температура тепла, собираемого солнечными коллекторами, или тепла, хранящегося в накопительном баке, слишком низка для удовлетворения потребностей в отоплении даже частично, то есть, если T _с ≤ T _slimit , тепловой насос работает от источника тепла, отличного от солнечной энергии, и подает Q _hpcon в систему отопления; однако, если КПД теплового насоса падает ниже предела, определенного системой управления, то для обеспечения остального тепла используется дополнительный нагреватель Q _{вспомогательный} для удовлетворения всех требований к отоплению Q _л.с.кон + Q _доп. = Q _тепло + Q _ГВС ; В зависимости от солнечных условий и разницы температур между солнечными коллекторами и накопителями полезное тепло от солнечных коллекторов Q _и может собираться и храниться.

•

Солнечное отопление, отопление с тепловым насосом и дополнительное отопление: это когда должна быть достигнута пиковая нагрузка; если это возможно, то тепло вырабатывается солнечными коллекторами Q _sol = Q _hd и тепловой насос работает, обеспечивая больше тепла Q _hpcon , и потому что этого недостаточно для полного нагрева требования Q _hd + Q _{hpcon heat} + Q _ГВС , дополнительный нагреватель включен и подает остальное необходимое тепло Q _aux , следовательно, Q _u + Q _notsol + Q _aux = Q _heat .

Общее количество тепла, подаваемого в систему отопления, можно выразить тем же уравнением [16], что и в случае стандартной параллельной системы SAHP. Однако теперь следует учитывать и количество тепла, подаваемого для нужд ГВС, потому что тепловой насос также выполняет эту функцию. Следовательно, входная работа (электрическая энергия) дополнительного нагревателя для ГВС также должна быть включена, а также другая рабочая входная мощность Вт _ГВС , связанная с этой функцией, например, для привода циркуляционных насосов контура циркуляции ГВС и обычная трубопроводная сеть.Усредненные энергетические характеристики параллельной системы SAHP для отопления помещений и ГВС, то есть усредненный COP всей системы, могут быть выражены аналогично параллельной системе SAHP, включая тепло, подаваемое для ГВС, и связанные с этим затраты труда. с этой функцией. COP принимает следующий вид:

[18a] COP = QheattotalWtotal = Qhd + Qhpcon + Qhaux + QauxDHWW + WpumpSd + Wheat + Whaux + Whp + WDHW + WauxDHW

Предполагая, что солнечный тепловой и несолнечный тепловой насос поставляют тепло к тому же отопительному контуру в здании с той же жидкостью-теплоносителем и со ссылкой на уравнение [14], теперь уравнение [18] усредненного COP рассматриваемой параллельной системы SAHP принимает вид:

[18b] COP = QheattotalWtotal = Qhd + Qhpcon + QauxWtotal = mcCp [(Tsout − Tsin) + (Tconout − Tconin)] + Qhaux + QhdDHW + QhpconDHW + QauxDHWW + WpumpSd + Wheat + Whaux + Whp + WDHW + WauxDHW5 9000 HD5 9000 hd зависит от типа используемой солнечной тепловой системы.Символы ввода работы такие же, как в уравнении [14]. Если используются другие циркуляционные насосы или вентиляторы, их работа также должна быть включена в уравнения [18a] и [18b].

В настоящее время один из наиболее типичных вариантов параллельной системы SAHP реализуется путем интеграции всех основных компонентов в резервуар для хранения воды с расслоением. Солнечные коллекторы через рабочую жидкость (воду или смесь антифриза), циркулирующую в замкнутом контуре, подают полезное тепло Q _и в накопительный бак.Теплообменник контура солнечного коллектора обычно расположен в нижней части накопительного бака. Тепловой насос использует источник тепла, отличный от солнечной энергии, и подает тепло Q _hpcon , извлеченное из этого источника, также в накопительный бак. В некоторых системах также можно подавать тепло непосредственно в систему отопления в здании (не через накопители) [13]. Обычно теплообменник, соединяющий конденсатор теплового насоса и накопитель, расположен в верхней части накопительного бака, над теплообменником солнечного коллектора.Иногда конденсатор теплового насоса можно поместить прямо в накопительный бак. Если водонагреватель также предназначен для ГВС, то вход холодной воды расположен внизу. В верхней части резервуара установлен выпуск горячей воды для ГВС, для отвода тепла Q _hDHW для ГВС. В баке есть еще один теплообменник, ниже выхода ГВС, который соединяет хранилище с отопительным контуром для отопления помещений, обычно низкотемпературного, например, контуром теплого пола. Тепло Q _тепло , необходимое для отопления здания, отбирается через этот теплообменник.Очень часто дополнительный нагреватель, обычно электрический, так как пиковый источник также встроен в накопительный бак наверху. При необходимости, когда температура накопительного бака, даже в верхней части, слишком низкая для удовлетворения требований к обогреву, включается электрический нагреватель, и он подает дополнительное тепло Q _{вспомогательное тепло} в накопительный бак.

Большинство современных параллельных систем SAHP содержат резервуар для хранения, который является основным основным компонентом системы, объединяющей все остальные компоненты.В такой конфигурации системы, даже если солнечная тепловая система и тепловой насос не имеют прямого контакта, через общий накопительный бак они взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие дает положительные эффекты, потому что солнечная тепловая часть и тепловой насос дополняют друг друга. Это делает работу всей системы отопления очень надежной. Параллельная система SAHP может обеспечивать все тепловые нагрузки, и нет необходимости устанавливать и использовать какое-либо другое нагревательное устройство, дополнительную горелку или бойлер.Это очень удобно для пользователя. Однако из-за того, что тепловой насос и солнечные коллекторы передают тепло одному и тому же накопителю, иногда работа одной части системы, обычно теплового насоса, ограничивает работу другой, то есть солнечных коллекторов. Например, зимой в высокоширотных странах очень редко температура рабочей жидкости солнечных коллекторов бывает выше температуры теплоносителя, отбирающего тепло из конденсатора теплового насоса.Как следствие, тепловой насос работает большую часть времени и ограничивает использование солнечной энергии. Кроме того, иногда установщики (через систему автоматического управления) устанавливают слишком высокий предел для циркуляции температуры рабочей жидкости солнечных коллекторов. Если это значение слишком велико (например, выше 40 ° C), рабочая жидкость не циркулирует и не подает тепло в накопительный бак зимой и в пасмурные дни, что значительно ограничивает работу солнечной тепловой части системы.

На рисунке 10 представлена ​​схема современной параллельной системы SAHP, а на рисунке на рисунке 11 представлены основные компоненты системы во внутренней «котельной» (тепловой насос в середине, комбинированный буферный накопитель справа). Эта система действует недавно. На рис. 10 символы T с номерами в индексах представляют основные датчики температуры, связанные с системой управления. Эта система состоит из следующих основных компонентов: солнечные коллекторы — плоская пластина с антифризной смесью в качестве рабочего тела; грунтовый тепловой насос с П-образными вертикальными теплообменниками и смесью антифриза в качестве рабочего тела; комбинированное буферное хранилище с водой в качестве накопителя; накопительный бак для ГВС с пиковым электронагревателем.В доме установлен низкотемпературный контур теплого пола. Комбинированное буферное хранилище состоит из большого резервуара и маленького внутри большого. Контур солнечного коллектора замкнут, и тепло передается через теплообменник в большой накопительный бак. Большой бак также питается от геотермального теплового насоса. Маленький резервуар внутри большого используется как буфер для ГВС. Внизу находится вход для холодной воды, а вверху — выход для теплой воды. Выход соединен с водонагревателем ГВС, который также может подаваться напрямую от теплового насоса, и при необходимости может быть включен электрический нагреватель.Отопление здания осуществляется за счет тепла, хранящегося в большом резервуаре комбинированного буферного накопителя. Ссылаясь на уравнение [12], записанное для средней температуры хранения T _s , баланс энергии комбинированного буферного накопителя в нестационарном состоянии рассматриваемой системы можно записать следующим образом:

Рисунок 10. Пример параллельная система SAHP, работающая с 2010 года.

Рисунок 11. Компоненты параллельной системы SAHP, показанные на Рисунок 10 .

[19] (Vcρ) dTsdt = Qu (t) + QhpBS (t) −Qloss (t) −QhDHWBS (t) −Qh (t)

В уравнении [19] присутствует тепло Q _hpBS подается тепловым насосом в комбинированный буферный накопитель. Это может быть общее тепло, обеспечиваемое тепловым насосом, Q _{л.с. BS} = Q _л.с. или только часть Q _{л.с. BS} = xQ _л.с. этого тепла, если есть количество тепла Q _{л.с. ГВС} = (1 — x ) Q _л.с. , подаваемое тепловым насосом в резервуар ГВС.В определенный период времени также может производиться отбор некоторого количества воды, нагретой из небольшого резервуара для подпитки резервуара ГВС, Q _hDHWBS = mC ( T _DHWBS — T _в ) . Таким образом, энергетический баланс водонагревателя ГВС можно записать следующим образом:

[20] (Vcρ) dTDHWdt = QhDHWBS (t) + (Qhp (t) −QhpBS (t)) + QauxE (t) −Qloss (t) −QhDHW (t)

Нет входа холодной воды в накопитель горячей воды, а есть только выход для прямого использования.Некоторое количество холодной воды подается на трехходовой клапан из водонагревателя, чтобы защитить пользователя от слишком высокой температуры воды из системы ГВС.

Параллельная система SAHP, представленная на рис. 10 обеспечивает теплом для отопления здания и для системы ГВС. Работа системы основана на солнечных коллекторах и наземном тепловом насосе, которые подают тепло в один или оба резервуара для хранения. Основные режимы работы рассматриваемой системы в общих чертах можно описать следующим образом:

•

Только солнечное отопление: накопительные баки: комбинированный буферный накопитель и накопитель горячей воды питаются от солнечных коллекторов; тепловой насос выключен, и дополнительная энергия не используется.

•

Солнечное отопление и пиковый дополнительный нагрев для ГВС: водонагреватели снабжаются только солнечными коллекторами; тепловой насос выключен, при пиковой нагрузке (или для защиты от бактерий Legionella ) включен дополнительный электрический нагреватель; в зависимости от тепловых условий и условий окружающей среды полезное тепло Q _и от солнечных коллекторов может передаваться в резервуары для хранения.

•

Солнечное отопление и обогрев тепловым насосом параллельно: если температура накопленного или накопленного тепла слишком низкая для удовлетворения общей тепловой нагрузки, для ГВС и обогрева помещений тепловой насос включается и подает тепло одному или два резервуара для хранения; полезная солнечная энергия может быть собрана и сохранена в комбинированном накопительном баке, если это возможно.

•

Отопление только с помощью теплового насоса: когда разница температур между выходом контура солнечных коллекторов и накопителем (в заданной точке) ниже предельного значения, солнечные коллекторы не работают, и тепло насос обеспечивает все потребности в отоплении и питает один или два резервуара.

•

Отопление с помощью теплового насоса и дополнительного нагрева: когда нет доступной солнечной энергии и тепловой насос не может обеспечить все тепло для ГВС, дополнительный электрический нагреватель включен в пиковое время.

COP рассматриваемой системы, которая применяется для отопления помещений и горячего водоснабжения, можно в общем виде выразить следующим образом:

[21] COP = QheattotalWtotal = Qhd + Qhpcon + QauxDHWW + WpumpSd + Wheat + Whp + WDHW + WauxDHW

Приведенное выше уравнение написано с предположением, что общая потребность в тепле обеспечивается рассматриваемой системой. Использование электрического нагревателя ( W _auxDHW ) включено в общий объем работ, необходимых для выполнения всех требований по отоплению; однако электронагреватель используется только для приготовления горячей воды.В общем объеме работ Вт _ГВС также требуются работы для привода циркуляционного контура и насосов в системе ГВС. Конечно, за эффективную работу системы отвечает автоматическая система управления [34].

В некоторых параллельных системах SAHP возможно, что тепловой насос может подавать тепло непосредственно в систему отопления (обычно в накопительный бак, как в системе, представленной в Рисунок 10 ), в зависимости от потребности в тепле и уровня температуры рабочая жидкость.Автоматическое управление рассматриваемой системой может быть организовано по-разному и приоритеты могут быть отданы разным источникам тепла. Солнечные коллекторы и тепловой насос не соединены друг с другом. Они могут работать по-разному, то есть каждый из них в разное время, но они также могут работать вместе, одновременно обеспечивая тепло. Основная идея параллельной работы состоит в том, чтобы использовать два источника тепла: солнечный для солнечных коллекторов и другой (не солнечный) для теплового насоса параллельно.Однако, как было представлено, существует взаимодействие между операциями основных компонентов системы, даже если они не связаны друг с другом. Возможно, такие системы можно было бы назвать гибкими параллельными системами SAHP. Современные системы управления, основанные на микропроцессорных технологиях, позволяют применять различные стратегии работы для различных приложений и требований к теплу.

Силовые транзисторы и радиаторы

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• Узнайте о конструкции силовых транзисторов.
• • Понять необходимость соединения коллектора и металлического корпуса.
• Понять взаимосвязь между мощностью и температурой в силовых цепях.
• • Понижение мощности.
• Понять необходимость радиаторов.
• • Способы выбора радиаторов.
• • Способы установки радиаторов.
• Рассчитайте требования к тепловому сопротивлению радиаторов.
• • Узнайте о методах преодоления ограничений в радиаторах.

Силовые транзисторы

Нет четкой разницы между «обычными» транзисторами, используемыми в усилителях напряжения и силовых транзисторах, но в целом силовые транзисторы можно отнести к категории таких, которые могут выдерживать ток коллектора (или сток в случае полевых транзисторов) более 1 Ампер.

Поскольку силовые транзисторы, такие как показанные на рис.5.1.1 работают с большими токами и более высокими напряжениями, они имеют конструкцию, отличную от небольших сигнальных устройств. Они должны иметь низкое выходное сопротивление, чтобы они могли передавать большие токи в нагрузку, и хорошую изоляцию перехода, чтобы выдерживать высокие напряжения. Они также должны очень быстро рассеивать тепло, чтобы не перегреваться. Поскольку большая часть тепла генерируется в соединении коллектор / база, площадь этого соединения делается как можно большей.

Мощность и температура

Максимальная номинальная мощность транзистора в значительной степени определяется температурой перехода коллектор / база, как видно из графика снижения мощности на рис.5.1.2. Если рассеивается слишком много мощности, этот переход становится слишком горячим и транзистор будет разрушен, типичная максимальная температура составляет от 100 ° C до 150 ° C, хотя некоторые устройства могут выдерживать более высокие максимальные температуры перехода. Максимальная выходная мощность силового транзистора тесно связана с температурой, и при температуре выше 25 ° C она линейно падает до нулевой выходной мощности при достижении максимально допустимой температуры.

Снижение мощности

Рис 5.1.2 График снижения мощности для TIP31

Например, транзистор, такой как TIP31, с заявленной максимальной выходной мощностью P _TOT 40 Вт, может работать только с мощностью 40 Вт. IF температура корпуса (немного ниже температуры перехода) поддерживается ниже 25 ° C. Характеристики силового транзистора во многом зависят от его способности рассеивать тепло, выделяемое на переходе коллектор-база.

Минимизация проблемы нагрева решается двумя основными способами:

• 1.Работая с транзистором наиболее эффективным способом, то есть выбирая класс смещения, обеспечивающий высокий КПД и наименее расточительный по мощности.
• 2. Обеспечивая, чтобы тепло, выделяемое транзистором, могло отводиться и эффективно передаваться в окружающий воздух как можно быстрее.

Метод 2, описанный выше, подчеркивает важность взаимосвязи между силовым транзистором и его радиатором, устройством, прикрепленным к транзистору с целью отвода тепла.Таким образом, физическая конструкция силовых транзисторов рассчитана на максимальную передачу тепла к радиатору. Помимо обычного выводного провода коллектора, коллектор силового транзистора, который имеет гораздо большую площадь, чем у малого сигнального транзистора, обычно находится в прямом контакте с металлическим корпусом транзистора или металлической монтажной площадкой. , который затем может быть прикручен или прикреплен непосредственно к радиатору. Типичные силовые транзисторы в металлическом корпусе и металлическом корпусе показаны на рис.5.1.1

Поскольку усилители мощности выделяют значительное количество тепла, которое является потраченной впустую мощностью, они сделаны максимально эффективными. Для усилителей напряжения низкие искажения имеют большее значение, чем эффективность, но с усилителями мощности, хотя искажения нельзя игнорировать, эффективность жизненно важна.

Радиаторы

Рис. 5.1.3 Радиаторы

Радиатор предназначен для отвода тепла от транзистора и его максимально эффективного рассеивания в окружающий воздух.Радиаторы бывают разных форм, например, из оребренных алюминиевых или медных листов или блоков, часто окрашенных или анодированных в черный матовый цвет, чтобы помочь быстрее отводить тепло. Выбор радиаторов показан на рис. 5.1.3.

Очень важен хороший физический контакт между транзистором и радиатором, а перед тем, как закрепить транзистор на радиаторе, на контактную поверхность смазывают теплопередающую смазку (состав для радиатора).

Если необходимо обеспечить электрическую изоляцию между транзистором и радиатором, между радиатором и транзистором используется слой слюды.Слюда имеет отличную изоляцию и очень хорошие теплопроводные свойства.

Выбор подходящего радиатора

Рис. 5.1.4 Установка радиатора TO220

Доступно множество радиаторов, подходящих для конкретных типов корпусов транзисторов («корпус» относится к форме и размерам транзистора). На рис. 5.1.4 показаны различные этапы установки типичного зажима на радиатор.

(а) показывает трубку с теплоотводящим компаундом.

(b) показывает зажим TO220 на радиаторе.

(c) показывает транзистор TIP31, который имеет корпус типа TO220, готовый к установке.

(d) показывает металлический корпус транзистора, залитый радиаторным компаундом. Это важно для создания эффективного теплообмена между транзистором и радиатором.

(e) показывает транзистор, установленный на радиаторе.

(f) показан альтернативный метод монтажа, используемый, когда металлический корпус транзистора (который обычно также является выводом коллектора) должен быть изолирован от радиатора.В этом примере используется слюдяная шайба TO220, а транзистор прикреплен к радиатору болтом, вставленным через небольшую изолирующую втулку.

Типичный R

_th Расчет для:

• Транзистор TIP31 (корпус TO220), необходимый для рассеивания 5 Вт.
• Максимальная температура перехода = 150 ° C
• Температура окружающей среды (воздуха) = 25 ° C.

• Тепловое сопротивление между переходом и корпусом, рассчитанное по графику снижения мощности Рис.5.1.2.
• R _{th j-c} = (150 ° C — 25 ° C) / 40 Вт = 3,125 ° C / Вт .
• Макс. температура корпуса при рассеивании 5 Вт = 150 — (5 x 3,125) = 134 ° C (прибл.).
• Тепловое сопротивление R _{th c-hs} между корпусом и радиатором (с учетом слюдяной шайбы) = 2 ° C / Вт.
• Макс. температура радиатора = 134 — (5 x 2) = 124 ° C .
• Для достижения температуры окружающего воздуха = 25 ° C Термическое сопротивление радиатора должно быть лучше (124 — 25) / 5 = 19.8 ° C / Вт
• Лучшим выбором, чтобы избежать работы транзистора при максимальной разрешенной температуре , было бы выбрать радиатор с тепловым сопротивлением примерно от 10 до 15 ° C / Вт.

Расчет необходимого теплового сопротивления R

_th для радиатора

Выбранный радиатор должен отводить тепло от транзистора в окружающий воздух достаточно быстро, чтобы температура перехода транзистора не превышала максимально допустимое значение (обычно указывается в паспорте транзистора), обычно от 100 до 150 ° С.

Каждый радиатор имеет параметр термического сопротивления (R _th ), измеряемый в ° C / Вт, и чем ниже значение R _th , тем быстрее рассеивается тепло. Другие факторы, влияющие на рассеивание тепла, включают мощность (в ваттах), рассеиваемую транзистором, эффективность передачи тепла между внутренним переходом транзистора и корпусом транзистора, а также корпусом к радиатору.

Также необходимо учитывать разницу между температурой радиатора и температурой воздуха вокруг него (температура окружающей среды).Главный критерий — радиатор должен быть достаточно эффективным, слишком эффективный — не проблема.

Следовательно, любой радиатор с тепловым сопротивлением ниже или равным расчетному значению должен быть в порядке, но во избежание постоянной работы транзистора при или близкой к максимально допустимой температуре, что почти гарантированно сокращает срок службы транзистора, По возможности рекомендуется использовать радиатор с более низким тепловым сопротивлением.

График снижения мощности транзистора TIP31, показанный на рис.5.1.2 иллюстрирует взаимосвязь между мощностью, рассеиваемой транзистором, и температурой корпуса. Когда транзистор рассеивает 5 Вт, по графику можно оценить, что максимальная температура безопасного корпуса для температуры перехода 150 ° C будет примерно от 134 до 135 ° C, что подтверждает приведенный выше расчет макс. температура корпуса.

Транзистор TIP31 имеет максимальную рассеиваемую мощность P _TOT 40 Вт, но из графика на рис. 5.1.2 видно, что это возможно только в том случае, если температура корпуса транзистора может поддерживаться на уровне 25 ° C.Температура корпуса может подниматься только до 150 ° C (такой же, как максимальная температура перехода), если рассеиваемая мощность равна нулю.

Параллельные транзисторы для приложений большой мощности

Рис. 5.1.5 Силовые транзисторы, подключенные параллельно

В приложениях с высокой мощностью может оказаться невозможным найти подходящий радиатор для конкретного транзистора, тогда одним из решений может быть использование другого силового транзистора или другого типа корпуса (корпуса), если таковой имеется.Другой альтернативой является использование двух или более транзисторов, соединенных параллельно, с разделением общей мощности между ними. Это может быть более дешевый вариант, чем один очень дорогой радиатор.

Термический побег

Во многих современных схемах силовые MOSFET предпочтительнее BJT из-за проблемы теплового разгона BJT. Это процесс, при котором ток увеличивается как естественный эффект в полупроводниках при повышении температуры устройства. Это повышение температуры затем приводит к дальнейшему увеличению тока и последующему дальнейшему повышению температуры, пока повышение температуры и тока не выйдет из-под контроля и устройство не будет разрушено.

При параллельном подключении нескольких плохо согласованных транзисторов транзистор, который вначале пропускает наибольший ток, нагревается, в то время как другие транзисторы, пропускающие меньший ток, становятся холоднее. Следовательно, более горячий транзистор может подвергаться опасности теплового разгона, однако тщательно подобранные BJT все же могут быть предпочтительнее полевых МОП-транзисторов для некоторых приложений высокого напряжения.

Начало страницы

Цепь релейного переключателя

и цепь переключения реле

Преимущество реле в том, что для управления катушкой реле требуется относительно небольшое количество энергии, но само реле может использоваться для управления двигателями, нагревателями, лампами или цепями переменного тока, которые сами могут потреблять намного больше электроэнергии.

Электромеханическое реле — это выходное устройство (исполнительный механизм), которое может быть самых разных форм, размеров и конструкций и имеет множество применений и применений в электронных схемах. Но в то время как электрические реле могут использоваться, чтобы позволить маломощным электронным или компьютерным схемам переключать относительно высокие токи или напряжения как в состояние «ВКЛ», так и «ВЫКЛ», для управления им требуется какая-то схема реле .

Конструкция и типы схем переключения реле огромны, но многие небольшие электронные проекты используют транзисторы и полевые МОП-транзисторы в качестве основного переключающего устройства, поскольку транзистор может обеспечивать быстрое переключение постоянного тока (ВКЛ-ВЫКЛ) для управления катушкой реле от различных источников входного сигнала. Итак, вот небольшая коллекция некоторых наиболее распространенных способов переключения реле.

Цепь релейного переключателя NPN

Типичная схема релейного переключателя имеет катушку, управляемую транзисторным переключателем NPN, TR1, как показано, в зависимости от уровня входного напряжения. Когда базовое напряжение транзистора равно нулю (или отрицательно), транзистор отключен и действует как разомкнутый переключатель. В этом состоянии ток коллектора не течет, и катушка реле обесточена, потому что, будучи устройствами тока, если ток не течет в базу, то ток не будет проходить через катушку реле.

Если теперь на базу подается достаточно большой положительный ток, чтобы насыщать NPN-транзистор, ток, протекающий от базы к эмиттеру (от B к E), управляет большим током катушки реле, протекающим через транзистор от коллектора к эмиттеру.

Для большинства биполярных переключающих транзисторов величина тока обмотки реле, протекающего в коллектор, будет где-то в 50-800 раз больше, чем ток базы, необходимый для приведения транзистора в состояние насыщения. Текущее усиление или бета-значение (β) показанного BC109 общего назначения обычно составляет около 290 при 2 мА (техническое описание).

Цепь релейного переключателя NPN

Обратите внимание, что катушка реле является не только электромагнитом, но и индуктором.Когда питание подается на катушку из-за переключающего действия транзистора, максимальный ток будет протекать в результате сопротивления катушки постоянному току, как определено законом Ома (I = V / R). Часть этой электроэнергии хранится в магнитном поле катушки реле.

Когда транзистор переключается в положение «ВЫКЛ», ток, протекающий через катушку реле, уменьшается, и магнитное поле исчезает. Однако накопленная энергия в магнитном поле должна куда-то уйти, и на катушке возникает обратное напряжение, которое пытается поддерживать ток в катушке реле.Это действие вызывает всплеск высокого напряжения на катушке реле, который может повредить переключающий NPN-транзистор, если ему позволено накапливаться.

Итак, чтобы предотвратить повреждение полупроводникового транзистора, к катушке реле подключен «диод маховика», также известный как диод свободного хода. Этот диод маховика ограничивает обратное напряжение на катушке примерно до 0,7 В, рассеивая накопленную энергию и защищая переключающий транзистор. Диоды маховика применимы только при питании поляризованным постоянным напряжением.Катушка переменного тока требует другого метода защиты, и для этого используется RC демпферная цепь.

Цепь переключателя реле Дарлингтона NPN

Предыдущая схема транзисторного реле-переключателя NPN идеально подходит для переключения небольших нагрузок, таких как светодиоды и миниатюрные реле. Но иногда требуется переключить катушки реле большего размера или токи, выходящие за пределы диапазона транзистора общего назначения BC109, и это может быть достигнуто с помощью транзисторов Дарлингтона.

Чувствительность и коэффициент усиления по току схемы релейного переключателя можно значительно увеличить, используя пару транзисторов Дарлингтона вместо одного переключающего транзистора.Пары транзисторов Дарлингтона могут состоять из двух отдельно соединенных биполярных транзисторов, как показано, или поставляться как одно устройство со стандартными соединительными выводами базы, эмиттера и коллектора.

Два NPN-транзистора соединены, как показано, так что ток коллектора первого транзистора TR1 становится током базы второго транзистора TR2. Приложение положительного базового тока к TR1 автоматически включает переключающий транзистор TR2.

Цепь переключателя реле Дарлингтона NPN

Если два отдельных транзистора сконфигурированы как переключающая пара Дарлингтона, то между базой и эмиттером основного переключающего транзистора TR2 обычно помещается небольшой резистор (от 100 до 1000 Ом), чтобы гарантировать его полное выключение.Опять же, диод маховика используется для защиты TR2 от обратной ЭДС, генерируемой, когда катушка реле обесточена.

Цепь переключателя реле повторителя эмиттера

Помимо стандартной конфигурации общего эмиттера для схемы релейного переключателя, катушка реле также может быть подключена к выводу эмиттера транзистора для формирования цепи эмиттерного повторителя. Входной сигнал подключается непосредственно к базе, а выходной сигнал берется из нагрузки эмиттера, как показано.

Цепь переключателя реле повторителя эмиттера

Конфигурация с общим коллектором или эмиттерным повторителем очень полезна для приложений согласования импеданса из-за очень высокого входного импеданса, порядка сотен тысяч Ом, при относительно низком выходном импедансе для переключения катушки реле.Как и в предыдущей схеме релейного переключателя NPN, переключение происходит путем подачи положительного тока на базу транзистора.

Цепь переключателя реле Дарлингтона эмиттера

Это версия транзистора Дарлингтона предыдущей схемы эмиттерного повторителя. Очень небольшой положительный базовый ток, приложенный к TR1, вызывает гораздо больший ток коллектора, протекающий через TR2 из-за умножения двух значений Beta.

Цепь переключателя реле Дарлингтона эмиттера

Схема релейного переключателя Дарлингтона с общим эмиттером полезна для обеспечения усиления по току и мощности с коэффициентом усиления по напряжению, приблизительно равным единице.Другой важной характеристикой этого типа схемы эмиттерного повторителя является то, что она имеет высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс, что делает ее идеальной для согласования импеданса с большими катушками реле.

Цепь реле реле PNP

Помимо переключения катушек реле и других подобных нагрузок с помощью биполярных транзисторов NPN, мы также можем переключать их с помощью биполярных транзисторов PNP. Схема переключателя реле PNP не отличается от схемы переключения реле NPN с точки зрения ее способности управлять катушкой реле.Однако для этого требуются разные полярности рабочих напряжений. Например, напряжение коллектор-эмиттер Vce должно быть отрицательным для типа PNP, чтобы ток протекал от эмиттера к коллектору.

Цепь реле реле PNP

Схема транзистора PNP работает противоположно схеме переключения реле NPN. Ток нагрузки течет от эмиттера к коллектору, когда база смещена в прямом направлении с напряжением, которое более отрицательно, чем на эмиттере.Чтобы ток нагрузки реле протекал через эмиттер к коллектору, и база, и коллектор должны быть отрицательными по отношению к эмиттеру.

Другими словами, когда Vin имеет высокий уровень, PNP-транзистор выключается, как и катушка реле. Когда Vin имеет значение LOW, базовое напряжение меньше напряжения эмиттера (более отрицательное), и транзистор PNP включается. Значение базового резистора устанавливает базовый ток, который устанавливает ток коллектора, который управляет катушкой реле.

Транзисторные переключатели

PNP могут использоваться, когда сигнал переключения является обратным для транзистора NPN, например, на выходе затвора CMOS NAND или другого такого логического устройства.Логический выход CMOS имеет мощность возбуждения на уровне логического 0, чтобы потреблять ток, достаточный для включения транзистора PNP. Тогда приемники тока можно превратить в источники тока с помощью транзисторов PNP и источника питания противоположной полярности.

Цепь переключателя реле коллектора PNP

Работа этой схемы такая же, как и у предыдущей схемы переключения реле. В этой схеме релейного переключателя нагрузка реле была подключена к коллектору транзисторов PNP. Переключение транзистора и катушки в положение ВКЛ-ВЫКЛ происходит, когда Vin имеет низкий уровень, транзистор «включен», а когда Vin имеет высокий уровень, транзистор «выключен».

Цепь переключателя реле коллектора PNP

Мы видели, что либо биполярный транзистор NPN, либо биполярный транзистор PNP могут работать как переключатель для переключения реле или любой другой нагрузки в этом отношении. Но есть два разных состояния, которые нужно понимать, поскольку ток течет в двух разных направлениях.

Итак, в транзисторе NPN к базе подается ВЫСОКОЕ напряжение относительно эмиттера, ток течет от коллектора к эмиттеру, и транзистор NPN переключается в положение «включено».Для транзистора PNP низкое напряжение по отношению к эмиттеру прикладывается к базе, ток течет от эмиттера к коллектору, и транзистор PNP переключается в положение «включено».

Цепь переключателя реле N-канального МОП-транзистора

Операция переключения реле

MOSFET очень похожа на операцию переключения биполярного переходного транзистора (BJT), показанную выше, и любая из предыдущих схем может быть реализована с использованием MOSFET. Однако есть некоторые существенные различия в работе схем полевого МОП-транзистора, основные из которых заключаются в том, что полевые МОП-транзисторы являются устройствами, работающими от напряжения, а поскольку затвор электрически изолирован от канала сток-исток, они имеют очень высокие входные импедансы, поэтому ток затвора для полевого МОП-транзистора равен нулю, поэтому в базовом резисторе нет необходимости.

Полевые МОП-транзисторы

проходят через токопроводящий канал, при этом канал изначально закрыт, а транзистор выключен. Этот канал постепенно увеличивается в проводящей ширине по мере того, как напряжение, подаваемое на вывод затвора, медленно увеличивается. Другими словами, транзистор работает путем расширения канала при увеличении напряжения затвора, и по этой причине этот тип полевого МОП-транзистора называется улучшенным полевым МОП-транзистором или E-MOSFET.

N-канальные полевые МОП-транзисторы (NMOS) являются наиболее часто используемым типом полевых МОП-транзисторов, поскольку положительное напряжение на клемме затвора включает полевой МОП-транзистор, а нулевое или отрицательное напряжение на затворе переключает его в положение «ВЫКЛ», что делает его идеальным в качестве полевого МОП-транзистора. релейный переключатель.Также доступны дополнительные полевые МОП-транзисторы с P-каналом, которые, как и PNP BJT, работают с противоположными напряжениями.

Цепь переключателя реле N-канального МОП-транзистора

Вышеупомянутая схема релейного переключателя MOSFET подключена по схеме с общим источником. При нулевом входном напряжении, состоянии LOW, значении V _GS , привода затвора недостаточно для открытия канала, и транзистор находится в состоянии «ВЫКЛ». Но когда V _GS увеличивается выше нижнего порогового напряжения MOSFET V _T , канал открывается, ток течет и катушка реле срабатывает.

Тогда полевой МОП-транзистор в расширенном режиме работает как нормально разомкнутый переключатель, что делает его идеальным для переключения небольших нагрузок, таких как реле. MOSFET-транзисторы E-типа имеют высокое сопротивление при выключении, но умеренное сопротивление при включении (нормально для большинства приложений), поэтому при выборе одного из них для конкретного приложения переключения необходимо учитывать его значение R _DS .

Цепь переключателя реле P-канального МОП-транзистора

Расширенный МОП-транзистор с P-каналом (PMOS) сконструирован так же, как и расширенный МОП-транзистор с N-каналом, за исключением того, что он работает только с отрицательными напряжениями затвора.Другими словами, полевой МОП-транзистор с P-каналом работает таким же образом, но с противоположной полярностью, поскольку затвор должен быть более отрицательным, чем источник, чтобы включить транзистор, будучи смещенным в прямом направлении, как показано.

Цепь переключателя реле P-канального МОП-транзистора

В этой конфигурации клемма источника P-каналов подключена к + Vdd, а клемма стока подключена к земле через катушку реле. Когда на затвор подается ВЫСОКИЙ уровень напряжения, P-канальный MOSFET будет выключен.Выключенный E-MOSFET будет иметь очень высокое сопротивление канала и будет действовать почти как разомкнутая цепь.

Когда на затвор подается НИЗКИЙ уровень напряжения, P-канальный полевой МОП-транзистор будет включен. Это вызовет протекание тока через канал с низким сопротивлением канала e-MOSFET, управляющего катушкой реле. Электронные МОП-транзисторы с каналом N и P образуют превосходные схемы переключения реле низкого напряжения и могут быть легко подключены к широкому спектру цифровых логических вентилей и микропроцессорных приложений.

Цепь релейного переключателя с логическим управлением

N-канальный полевой МОП-транзистор улучшенного типа чрезвычайно полезен в качестве транзисторного переключателя, поскольку в состоянии «ВЫКЛ» (с нулевым смещением затвора) его канал имеет очень высокое сопротивление, блокирующее прохождение тока. Однако относительно небольшое положительное напряжение, превышающее пороговое напряжение V _T , на его высокоимпедансном затворе заставляет его начать проводить ток от его вывода стока к выводу истока.

В отличие от биполярного переходного транзистора, для включения которого требуется ток базы, e-MOSFET требует только напряжения на затворе, поскольку из-за его изолированной конструкции затвор нулевой ток течет в затвор.Тогда это делает e-MOSFET, N-канальный или P-канальный, идеальным для непосредственного управления типичными логическими вентилями TTL или CMOS, как показано.

Цепь релейного переключателя с логическим управлением

Здесь N-канальный E-MOSFET управляется цифровым логическим вентилем. Выходные контакты большинства логических вентилей могут подавать только ограниченный ток, обычно не более 20 мА. Поскольку электронные МОП-транзисторы являются устройствами, управляемыми напряжением, и не потребляют ток затвора, мы можем использовать схему релейного переключателя МОП-транзисторов для управления нагрузками большой мощности.

Цепь переключателя реле микроконтроллера

Помимо цифровых логических вентилей, мы также можем использовать выходные контакты и каналы микроконтроллеров, PIC и процессоров для управления внешним миром. Схема ниже показывает, как взаимодействовать с реле с помощью переключателя MOSFET.

Цепь переключателя реле микроконтроллера

Обзор цепи переключения реле

В этом руководстве мы увидели, как мы можем использовать оба биполярных переходных транзистора, NPN или PNP, и полевые МОП-транзисторы расширения, N-канальный или P-канальный, в качестве схемы переключения транзисторов.

Иногда при создании электронных схем или схем микроконтроллера мы хотим использовать транзисторный переключатель для управления мощным устройством, например двигателями, лампами, нагревательными элементами или цепями переменного тока. Обычно эти устройства требуют больших токов или более высоких напряжений, чем может выдержать один силовой транзистор, тогда мы можем использовать для этого схему переключения реле.

Биполярные транзисторы

(BJT) образуют очень хорошие и дешевые схемы переключения реле, но BJT — это устройства, работающие от тока, поскольку они преобразуют небольшой базовый ток в больший ток нагрузки, чтобы запитать катушку реле.

Однако переключатель MOSFET идеален в качестве электрического переключателя, поскольку для его включения практически не требуется ток затвора, преобразуя напряжение затвора в ток нагрузки. Следовательно, полевой МОП-транзистор может работать как переключатель, управляемый напряжением.

Во многих приложениях биполярные транзисторы могут быть заменены полевыми МОП-транзисторами улучшенного типа, обеспечивающими более быстрое переключение, гораздо более высокий входной импеданс и, возможно, меньшее рассеивание мощности. Комбинация очень высокого импеданса затвора, очень низкого энергопотребления в выключенном состоянии и очень быстрой коммутации делает полевой МОП-транзистор подходящим для многих приложений цифровой коммутации.Также при нулевом токе затвора его переключающее действие не может перегрузить выходную цепь цифрового затвора или микроконтроллера.

Однако, поскольку затвор E-MOSFET изолирован от остальной части компонента, он особенно чувствителен к статическому электричеству, которое может разрушить тонкий оксидный слой на затворе. Затем следует проявлять особую осторожность либо при обращении с компонентом, либо во время его использования, и чтобы любая схема, использующая полевые МОП-транзисторы, имела надлежащую защиту от статического электричества и скачков напряжения.

Также для дополнительной защиты транзисторов BJT или MOSFET всегда используйте диод маховика поперек и катушку реле для безопасного рассеивания обратной ЭДС, генерируемой переключением транзисторов.

Механическая вибрация используется для возбуждения солнечного коллектора с вакуумной трубкой (HP-ETSC), два из которых (HP-ETSC) построены одинаково, чтобы сравнить характеристики солнечного коллектора с вибрацией и без нее.Для увеличения общего КПД коллектора была разработана и изготовлена ​​управляемая система вибрации. Система вибрации состоит из двигателя с регулируемой вращающейся неуравновешенной массой и цепи управления. Скорость (частота) двигателя контролируется с помощью схемы Arduino, которая подает управляющий сигнал в виде импульсов в течение определенного периода времени. Вибрация применяется к одному из (HP-ETSC), а другой остается в статическом состоянии в зимних климатических условиях Ирака.Обсуждаются улучшения тепловых характеристик при различных значениях частоты (2, 4, 6, 8 и 10 Гц) и трех объемных расходах воды. Результаты показали, что коэффициенты теплопередачи при испарении и конденсации увеличиваются с увеличением частот колебаний, а эффективность частот колебаний зависит от расхода воды и условий работы. Два коэффициента теплопередачи, температура горячей воды и общая эффективность коллектора HP-ETSC с управляемой системой вибрации увеличились на 40%, 20% и 22% в условиях испытаний

Ассад аль-Сахлани и Адель А.Эйдан
Дополнительная контактная информация
Ассад Аль Сахлани: Технический университет Аль-Фурат Аль-Авсат, Инженерно-технический колледж Аль-Наджафа, 31001, Ирак
Адель А. Эйдан: Технический университет л-Фурат Аль-Авсат, Технический институт Наджафа, 31001, Ирак

Журнал исследований и разработок в области машиностроения (JMERD) , 2018, т. 41, выпуск 3, 67-73

Ключевые слова: Вакуумный трубчатый солнечный коллектор; Гравитационная тепловая трубка; низкочастотные колебания.(ищите похожие товары в EconPapers)
Дата: 2018
Ссылки: Добавить ссылки в CitEc
Цитаты: Отслеживание цитирования по RSS-каналу

Загрузок: (внешняя ссылка)
https://jmerd.org.my/download/3478/ (application / pdf)

Связанные работы:
Этот элемент может быть доступен в другом месте в EconPapers: поиск предметов с таким же названием.

Экспортный номер: BibTeX RIS (EndNote, ProCite, RefMan) HTML / текст

Постоянная ссылка: https: // EconPapers.repec.org/RePEc:zib:zjmerd:v:41:y:2018:i:3:p:67-73

DOI: 10.26480 / jmerd.03.2018.67.73

Статистика доступа к этой статье

Журнал исследований и разработок в области машиностроения (JMERD) в настоящее время редактирует заслуженный профессор Т. М. Индра Махлия

Дополнительные статьи в Журнале исследований и разработок в машиностроении (JMERD) от Zibeline International Publishing
Библиографические данные для серий, поддерживаемых Zibeline International Publishing ().

Оценка эффективности различных солнечных коллекторов в системах охлаждения, отопления и горячего водоснабжения зданий: Журнал возобновляемой и устойчивой энергетики: Том 12, № 4

I. ВВЕДЕНИЕ

Раздел:

ВыберитеВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ << II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ... IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ... V. ВЫВОДЫ В настоящее время доля потребления энергии зданиями в общем потреблении энергии составляет около 40% в Европе, 23% в Испании, 39% в Великобритании, 47% в Швейцарии, 25% в Японии, 28% в Китае, 42% в Бразилия и 50% в Ботсване. ^1,2 1. Т. Чжан, Ю. Тан, H. Yang et al. , г. “ Применение воздушной прослойки в ограждающих конструкциях зданий: обзор », Прил. Энергия 165 , 707–734 (2016). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.12.1082. Бакар Н. Н., М. Я. Хасан, Х. Абдулла и др. , г. “ Индекс энергоэффективности как индикатор для измерения энергоэффективности зданий: обзор », Renewable Sustainable Energy Rev. 44 , 1–11 (2015). https: // doi.org / 10.1016 / j.rser.2014.12.018 В частности, энергия, потребляемая для кондиционирования помещений (обогрев и охлаждение), составляла около 75% от энергии, потребляемой жилыми зданиями в Европе в 2014 году. Л. Мерлиер, Кузник Ф. и др. , г. “ Моделирование спроса на энергию для отопления и охлаждения городских зданий в масштабах города », Renewable Sustainable Energy Rev. 81 , 2318 (2018). https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.06.040 В северном Китае доля потребления энергии в отоплении составляет до 40% от общего потребления энергии в жилых домах; ⁴ 4.З. Чжоу, К. Ван, X. Sun et al. , г. “ Потенциал экономии тепловой энергии за счет проектирования ограждающих конструкций и оптимизации эксплуатации жилых домов: пример из северного Китая », J. Cleaner Prod. 174 , 413 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.10.237 Таким образом, стоит повысить энергосбережение в системах охлаждения, отопления и горячего водоснабжения в зданиях. Поскольку известно, что солнечная радиация является самым распространенным источником чистой энергии в мире, использование солнечной энергии для охлаждения, отопления и горячего водоснабжения зданий может быть целесообразным для энергосбережения.В частности, абсорбционный тепловой насос с использованием солнечной энергии (AHP), который может обеспечивать охлажденную или горячую воду, выделяется как многообещающая технология ввиду его высокого потенциала энергосбережения и низкого воздействия на окружающую среду. ⁵ 5. M. Qu, Проектирование на основе модели и анализ производительности солнечной абсорбционной системы охлаждения и нагрева ( Университет Карнеги-Меллона, 2008 г.). Для привода агрегата AHP плоские пластинчатые коллекторы (FPC), вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) и параболические желобные коллекторы (PTC) обычно служат в качестве приводных источников тепла. ^6,7 6. м. Вентилятор, Х. Лян, S. You et al. , г. “ Анализ производительности солнечной системы отопления с абсорбционным тепловым насосом и масляно-водяным теплообменником », Энергетические процедуры 142 , 97–104 (2017). https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.12.0167. Х. Лян, М. Фан, С. Вы, В. Чжэн, Х. Чжан, T. Ye et al. , г. “ Метод Монте-Карло и метод конечных объемов объединили метод оптического моделирования параболических желобных солнечных коллекторов », Прил.Энергия 201 , 60–68 (2017). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.05.047 Например, Ghaddar et al. ⁸ 8. Н. К. Гаддар, М. Шихаб и Ф. Бдейр, » Моделирование и моделирование работы солнечной абсорбционной системы в Бейруте », Возобновляемая энергия, 10 (4), 539–558 (1997). https://doi.org/10.1016/S0960-1481(96)00039-0 оптимизировал расчет абсорбционной холодильной системы LiBr с однократным воздействием с использованием FPC с помощью программы компьютерного моделирования и проанализировал влияние площади сбора тепла, объема резервуара для воды. , и расход горячей воды в системе.Росиек и Батлес ⁹ 9. С. Росиек и Ф. Дж. Батлес, » Интеграция солнечной тепловой энергии в строительство: Анализ системы кондиционирования воздуха с использованием солнечной энергии, установленной в здании CIESOL », Возобновляемая энергия 34 (6), 1423–1431 (2009). https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.11.021 проанализировал поведение абсорбционной холодильной системы с использованием солнечной энергии с охлаждающей способностью 70 кВт, управляемой FPC, и обнаружил, что коэффициент полезного действия (COP) составляет около 0.6 в большинстве условий эксплуатации. Mazloumi et al. ¹⁰ 10. М. Мазлуми, М. Нагашзадеган и К. Джавахердех, » Моделирование солнечной системы охлаждения бромид лития – водопоглощение с параболическим желобом коллектора // Энергетика. Управлять. 49 , 2820–2832 (2008). https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.03.014 смоделировали PTC, управляющие одноэффектной абсорбционной системой охлаждения LiBr, которая обеспечивала холодную нагрузку 17,5 кВт. Результаты моделирования показали, что оптимальная емкость теплового накопителя существенно влияет на системные рабочие характеристики.Ван и др. ¹¹ 11. Дж. Ван, Р. Ян, З. Ван, X. Чжан и Г. Ши, » Анализ тепловых характеристик абсорбционной системы охлаждения на основе солнечных коллекторов с параболическим желобом », Энергия 11 , 2679 (2018). https://doi.org/10.3390/en11102679 предложила систему абсорбционного охлаждения LiBr двойного действия на основе PTC солнечной тепловой энергии. Результаты показали, что средний коэффициент производительности абсорбционного чиллера в примере гостиницы в обычный день составлял приблизительно 1.195, и вся система солнечного охлаждения достигла эффективности использования солнечной энергии 61,98%. Fan и др. ^6,12 6. М. Вентилятор, Х. Лян, S. You et al. , г. “ Анализ производительности солнечной системы отопления с абсорбционным тепловым насосом и масляно-водяным теплообменником », Энергетические процедуры 142 , 97–104 (2017). https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.12.01612. М. Фан, Х. Лян, S. You et al. , г. “ Анализ применимости солнечной системы отопления с параболоцилиндрическими солнечными коллекторами в различных регионах Китая », Прил.Энергетика 221 , 100–111 (2018). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.03.137 сравнили значения коэффициента первичной энергии (PER) для PTC, работающих с двойным эффектом AHP и масло-водяного теплообменника при средних и низких рабочих температурах, и исследовали применимость солнечной системы отопления в разных географических регионах с разными метеорологическими условиями в Китае. Блок AHP можно разделить на AHP с одним эффектом и AHP с двойным эффектом в зависимости от количества генераторов.Dincer et al. ¹³ 13. И. Динсер, М. Един и Э. Туре, » Исследование тепловых характеристик абсорбционной холодильной системы на солнечной энергии », Energy Convers. Управлять. 37 (1), 51–58 (1996). https://doi.org/10.1016/0196-8904(95)00019-A разработал систему охлаждения с однократным абсорбционным солнечным эффектом и хладагентом R22-DMETEG. Благодаря теоретическому анализу и экспериментальной проверке КПД системы составил от 0,45 до 0,6. İleri ¹⁴ 14.А. Илери, « Годовое моделирование абсорбционной тепловой насосной системы с R22-DEGDME с использованием солнечной энергии », Sol. Энергия 55 (4), 255–265 (1995). https://doi.org/10.1016/0038-092X(95)00043-Q также теоретически проанализировал энергопотребление солнечной одноэффектной системы AHP с хладагентом R22-DMETEG. Результаты показали, что система может сэкономить 91% летнего потребления энергии на охлаждение и сэкономить 50% годовых эксплуатационных расходов. Дафф и др. ¹⁵ 15. W. S. Duff, Р. Уинстон, Дж.J. O’Gallagher et al. , г. “ Характеристики демонстрационного коллектора ICPC и чиллера двойного действия в Сакраменто », Sol. Энергия 76 (1), 175–180 (2004). https://doi.org/10.1016/j.solener.2003.08.022 провела экспериментальное исследование производительности абсорбционной холодильной системы с двойным солнечным эффектом. Результаты показали, что КПД системы может достигать 1,1, а мгновенная эффективность сбора тепла составляет 60%. Тирни ¹⁶ 16. М. Дж. Тирни, » Варианты охлаждения с использованием солнечной энергии — желобные коллекторы и чиллеры двойного действия », Возобновляемая энергия 32 (2), 183–199 (2007).https://doi.org/10.1016/j.renene.2006.01.018 провел теоретическое моделирование абсорбционной холодильной системы с двойным эффектом LiBr, управляемой ПТК. Результаты показали, что коэффициент солнечной гарантии системы составляет 0,86. Маринова и др. ¹⁷ 17. М. Балхути, М. Х. Чахбани и А. Гизани, » Исследование солнечной охлаждающей установки в Тунисе », Appl. Энергия 98 (1), 138–148 (2012). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.03.017 изучил систему абсорбционного охлаждения LiBr двойного действия мощностью 16 кВт, управляемую PTC в Тунисе, и проанализировал производительность всей системы. Результаты показали, что во время монтажных испытаний КПД агрегата составлял от 0,8 до 0,91. Интегрированные системы солнечного охлаждения и обогрева по экономичности превосходят индивидуальные солнечные системы охлаждения или солнечные системы отопления. Поэтому исследования интегрированных систем постепенно расширяются. Маркос и др. ¹⁸ 18.Дж. Д. Маркос, М. Искьердо и Д. Парра, » Солнечное отопление и охлаждение помещений в Испании: потенциальная экономия энергии и сокращение выбросов », Sol. Энергия 85 (11), 2622–2641 (2011). https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.08.006 разработал экспериментальную установку для солнечной энергии, чтобы удовлетворить потребности в отоплении и охлаждении в типичном испанском доме. Солнечная установка использовала новый тип плоских вакуумных солнечных коллекторов для обеспечения горячей воды 110 ° C летом и 70 ° C в самые холодные зимние дни.Результаты показали, что система может удовлетворить 65,3% потребности в отоплении и 46% потребности в охлаждении. Kirchhoff ¹⁹ 19. J.P. Kirchhoff, “ Солнечное тепловое охлаждение и обогрев: круглогодичная стратегия теплового комфорта с использованием гибридной солнечной абсорбционной холодильной машины и системы водяного отопления », Phys. Ред. B 51 (5), 3156–3162 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.3156 изучали охлаждающую и нагревательную способности системы AHP, работающей от солнечной энергии, и ее взаимосвязь с нагрузкой. Также был сделан вывод, что система может удовлетворить 60% потребности в тепле.Qu et al. ^20,21 20. М. Цюй, Х. Инь и Д. Х. Арчер, » Солнечная тепловая система охлаждения и отопления для здания: экспериментальный и модельный анализ производительности и проектирование », Sol. Энергия 84 , 166–182 (2010). https://doi.org/10.1016/j.solener.2009.10.01021. М. Цюй, » Модельный дизайн и анализ производительности солнечной абсорбционной системы охлаждения и обогрева », канд. Тезис ( Gradworks, 2008). изучили интегрированные системы охлаждения и обогрева, управляемые PTC, и обнаружили, что система может обеспечивать 39% энергии охлаждения и 20% тепловой энергии для здания.Delaˇc et al. ²² 22. Б. Делач, Б. Павкович и К. Ленич, “ Проектирование, мониторинг и разработка динамической модели солнечной системы отопления и охлаждения », Прил. Therm. Англ. 142 , 489–501 (2018). https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.07.052 разработала солнечную систему отопления и охлаждения, которая использует отходящее тепло абсорбционного чиллера во время операции охлаждения для предварительного нагрева горячей воды для бытового потребления, а презентация сценария показала рекуперация до 53% тепла отходящего конденсатора и поглотителя.Хеннинг и др. ²³ 23. Х. М. Хеннинг и Дж. Дёлль, “ Солнечные системы для обогрева и охлаждения зданий, Энергетические процедуры 30 (1), 633–653 (2012). https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012.11.073 описал принцип систем охлаждения, отопления и горячего водоснабжения для зданий с помощью солнечной энергии и провел исследование конструкции системы AHP с солнечной батареей для гипотетического отеля. . Результаты показали, что система подходит для зданий с большой потребностью в холодных и тепловых нагрузках и постоянной потребностью в горячей воде, аналогичной гостиничным зданиям.В вышеупомянутом исследовании было проведено тщательное и подробное исследование повышения производительности системы AHP с солнечным приводом, но мало внимания уделялось оценке производительности различных коллекторных систем в системах охлаждения, отопления и горячего водоснабжения зданий. Хотя Атиколь и Собхансарбанди ²⁴ 24. У. Атиколь и С. Собхансарбанди, « Характеристики плоских и составных параболических концентрирующих коллекторов в системах теплого пола », J. Sol. Energy Eng. 137 , 39–50 (2015).https://doi.org/10.1115/1.4029229 сравнили производительность FPC и составных параболических концентрирующих коллекторов (CPC) в системах теплого пола. Тем не менее, они не учли ситуацию, когда CPC могут управлять AHP при средних температурах зимой, и у них не было анализа экономики различных коллекторных систем. Argiriou et al. ²⁵ 25. А. А. Аргириу, К. А. Баларас, S. Kontoyiannidis et al. , г. “ Численное моделирование и оценка производительности абсорбционного теплового насоса с использованием солнечной энергии малой мощности в сочетании с системой основания пола », Sol.Энергия 79 (3), 290–301 (2005). https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.11.001 провели моделирование с использованием одноэлементного LiBr AHP для систем напольного отопления / охлаждения, а первичный источник тепла был обеспечен последовательными и параллельными FPC и ETC. Однако они не смогли получить однозначного ответа для определения рекомендуемой конструкции системы, расчетная экономия энергии на 20–27% сравнивалась с традиционной системой охлаждения, и не было проведено углубленного анализа экономики каждой системы.В этом исследовании термический КПД и эксергетический КПД использовались для сравнения эффективности сбора тепла FPC и PTC и определения их рабочих режимов при различных методах использования тепла, включая охлаждение здания, отопление и горячее водоснабжение. Путем ввода метеорологических параметров Тяньцзиня в расчет индекса различных методов использования тепла были получены коэффициент первичной энергии (PER) и удельная стоимость энергии (UCE), а также коэффициент эксплуатации для сравнения потенциала энергосбережения и экономической стоимости коллекторных систем. .

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА … << IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ... V. ВЫВОДЫ

A. Тестовая система

Для проверки математической модели проводятся экспериментальные испытания FPC и PTC. Испытательная система используется для охлаждения и обогрева офисного здания, расположенного в Тяньцзине, Китай (39,09 ° N, 117,19 ° E), включая FPC, PTC и другое вспомогательное оборудование.

Прозрачная крышка для FPC — это супер белое закаленное стекло с зернистостью ткани; центральное ребро эндотермической пластины представляет собой алюминиевую подложку с селективным абсорбирующим покрытием на поверхности; трубка ряда — медная трубка; оболочка днища и борта выполнена из алюминиевого сплава; а внутренняя часть наполнена стекловатой для сохранения тепла. Фотография FPC представлена ​​на рис. 5. Детали материала, оптических и геометрических параметров, согласованных с числовой программой, представлены в таблице I.

ТАБЛИЦА I. Подробная информация о материалах, оптических и геометрических параметрах FPC.

911 Коллектор 0 0 м 2 )77 0,0000 Коэффициент излучения 77 Шаг трубы (м)136

Компоненты	Термины	Значения
Основной размер	Размеры (м 3 )	1,95 × 0,95
	Угол падения (град.)	40
	Прозрачная крышка	Толщина (м)	0.003 2
Коэффициент пропускания		0,92
Коэффициент излучения		0,94
Поглотитель	Толщина (м)	0,000 4
	Трубки	Внутренний диаметр (м)	0,009
		Наружный диаметр (м)	0,01
номер		7
Изоляция	Толщина (м)	0,03
Корпус	Толщина (м)	0,002

Отражатель PTC изготовлен из стекла с низким содержанием железа; трубка абсорбера представляет собой трубку из нержавеющей стали; а стеклянная трубка сделана из боросиликатного стекла. Он установлен на крыше здания с системой непрерывного слежения за осью север-юг. Фотография PTC представлена ​​на рис. 6. Детали материала, оптических и геометрических параметров PTC представлены в таблице II.

ТАБЛИЦА II. Подробная информация о материалах, оптических и геометрических параметрах PTC.

^(м)

Компоненты	Обозначения	Значения
Отражатель	Ширина (м)		2,5	0,85
	Коэффициент отражения	0,9
	Стеклянная трубка	Длина (м)	2.86
		Внутренний диаметр (м)	0,096 4
Наружный диаметр (м)		0,102
Поглощающая способность		0,02
Коэффициент излучения11611
Абсорбер		Длина (м)	2,86
	Внутренний диаметр (м)	0,038
	Наружный диаметр (м)	0.042
	Впитывающая способность	0,93
	Коэффициент излучения	0,11

B. Методика испытания

Испытание разделено на зимние и летние. Даты тестирования для зимних условий — 6 марта и 15 марта 2018 года, а для летних — 4 июня, 5 июня, 14 июня и 15 июня 2018 года. Время тестирования — с 9:00 до 15:00.

Во время испытаний FPC работают при низких рабочих температурах (например.g., 20–70 ° C), а PTC работают при низких и средних рабочих температурах (например, 40–200 ° C). Для достижения установившихся условий отклонение параметров испытаний от их среднего значения за период испытаний не должно превышать: ^32,33 32. Стандарт ANSI / ASHRAE 93-2010 (RA 2014), Методы испытаний для определения термического производительность солнечных коллекторов, 2014 г. 33. BS EN ISO 9806: 2013, Методы испытаний солнечной энергии и солнечных тепловых коллекторов, 2013. солнечное излучение составляет ± 50 Вт / м ² , температура окружающей среды составляет ± 1 ° C, объемный расход HTF составляет ± 1%. , а температура на входе HTF составляет ± 0.1 ° С. Период измерения в установившемся режиме для каждой точки данных составляет 15 мин. Ниже перечислены рабочие и погодные параметры, которые контролируются автоматически с интервалом в 1 минуту.

1. Солнечное излучение

Солнечное излучение измеряется двумя идентичными пиранометрами TBQ-2-B с точностью ± 2%. Как показано на рис. 7 (а), один используется для измерения общей солнечной освещенности в горизонтальной плоскости, а другой заштрихован с помощью затемненного кольца для измерения рассеивающей освещенности в горизонтальной плоскости.

2. Температура окружающей среды

Температура окружающей среды измеряется самописцем гигрометра с точностью ± 0,4 ° C. Как показано на рис. 7 (b), для уменьшения отклонения теста используются три одновременных записи и берется среднее значение.

3. Объемный расход HTF

Портативный ультразвуковой расходомер P600 с точностью ± 1% используется для измерения объемного расхода HTF.

4. Температура на входе и выходе

Измерение температуры на входе и выходе HTF выполняется с помощью платинового сопротивления Pt100 с точностью ± 0.1 ° С.

5. Скорость ветра

Скорость ветра измеряется термоанемометром TSI Q-Trak с точностью ± 3% или ± 0,015 м / с, как показано на рис. 7 (c).

C. Проверка модели

1. Результаты испытаний

Эффективность коллектора является косвенным измерением, и ошибка эффективности рассчитывается с использованием метода корня из суммы квадратов в соответствии с формулой (15), ³⁴ 34. V. E. Dudley, Г. Дж. Кольб, А. Р. Махони и T. R. Mancini, Результаты испытаний: SEGS LS-2 Solar Collector ( Национальная лаборатория Сандии., Альбукерке, штат Нью-Мексико, 1994). где μ _i — измеренная величина, Δμ _i — ошибка измеренной величины, а ∂F / ∂μ _i — частная производная функции вычисления по измеренной величине. Выражение ошибки эффективности сбора эффективности FPCs показано в формуле. (16), а выражение ошибки эффективности для эффективности сбора PTC показано в уравнении. (17). При вычислении погрешности эффективности учитываются погрешность калибровки прибора и статистическая погрешность.Погрешность калибровки прибора рассчитывается в соответствии с точностью измерения прибора, указанной в гл. . Статистическая ошибка рассчитывается на основе многократных повторных измерений проверяемого количества во время установившегося цикла испытаний,

Erss = [Δμ1 (∂F∂μ1)] 2+ [Δμ2 (∂F∂μ2)] 2 + ⋯ + [Δμn (∂F∂μn)] 2,

(15)

Eηt = [Eρf (∂ηt∂ρf)] 2+ [Ecp.f (∂ηt∂cp.f)] 2 + [EFf (∂ηt∂Ff)] 2+ [ETf.int (∂ηt∂Tf.int)] 2+ [ETf.out (∂ηt∂Tf.out)] 2+ [EG (∂ηt∂G) ] 2,

(16)

Eηt = [Eρf (∂ηt∂ρf)] 2+ [Ecp.f (∂ηt∂cp.f)] 2+ [EFf (∂ηt∂Ff)] 2+ [ETf.int (∂ηt∂Tf.int)] 2+ [ETf.out (∂ηt∂Tf.out) ] 2+ [EI (∂ηt∂I)] 2.

(17)

Результаты испытаний FPC показаны в таблице III, где каждая точка данных в установившемся режиме соответствует общей освещенности, температуре окружающей среды, температуре на входе, скорости ветра и объемному расходу 760,3 Вт / м ² –768,49 Вт / м ² , 27,1–28,8 ° C, 23,2 ° C –62,5 ° C, 0 м / с –1,0 м / с и 141 л / ч – 143 л / h соответственно. Мгновенная эффективность сбора теста находится в диапазоне 54.59% –74,99%, абсолютные ошибки эффективности теста показаны в последнем столбце таблицы III, а относительные ошибки находятся в диапазоне 4,94% –6,30%.

ТАБЛИЦА III. Результаты тестирования КПК.

11 911 911 911 91177 4.2 976 3,6977 7 96011.3 976 3.45

Test #	G (Вт / м 2 )	Температура окружающей среды (° C)	Температура в (° C) 911 м / с)	Расход (л / ч)	Измеренная температура на выходе (° C)	Измеренная эффективность (%)	Ошибка эффективности (%)
1	761.2	27,1	23,2	1,0	143	29,6	74,99	3,71
2	768,4		28,3
3,54
3	761,8	28,3	52,4	1,0	142	57,6	59,91	3,52
28,5	62,5	1,0	141	67,3	54,59	3,44
5	767,1		26,0
6	766,4	28,5	42,1	0	142	48,0	67,74	3,58
28,7	52,2	0	143	57,7	63,66	3,57
8	763,8	28,8	9117

Результаты испытаний PTC показаны в таблице IV, где каждая точка данных устойчивого состояния соответствует прямому солнечному излучению, температуре окружающей среды, температуре внутри, скорости ветра и объемному расходу 519.2 Вт / м ² –774,8 Вт / м ² , 11,6–38,4 ° C, 42,5 ° C –135,6 ° C, 0,6 м / с – 3,0 м / с и 8118 л / ч – 10 800 л / ч соответственно. Мгновенная эффективность сбора теста находится в диапазоне 42,12% –60,50%, абсолютные ошибки эффективности теста показаны в последнем столбце таблицы IV, а относительные ошибки находятся в диапазоне 5,69–5,94%.

ТАБЛИЦА IV. Результаты тестирования ПТК.

° C 54,24

Тест #	I (Вт / м 2 )	Температура окружающей среды (° C)	Температура ветра	на входе скорость (м / с)	Расход (л / ч)	Модификатор угла падения (%)	Конечная эффективность потерь (%)	Измеренная температура на выходе (° C)	Измеренная эффективность (%)	Эффективность ошибка (%)
1	774.8	11,6	48,3	1,7	8118	0,986	0,701	59,0	42,12	2,42									0,986	0,707	54,9	44,04	2,51
3	754,2	11,8	42,5	0.6	8088	0,987	0,713	53,2	42,80	2,46
4	519,2	16,5	45,3						3,22
5	774,4	35,6	130,1	2,2	10 800	0,996	0.963	140,6	59,96	3,46
6	759,3	36,8	131,1	1,8	10 800	0,995					9117 9111 9117 0,995 7	742,3	37,9	130,9	1,9	10 800	0,996	0,963	141,0	60,50	3.52
8	718,7	38,4	135,6	3,0	10 800	0,996	0,968	145,2	59,47 76		Сравнение		9117 9117 9117 сравн. результаты Как показано на рис. 8, прогнозируемая эффективность сбора FPC близка к результатам испытаний с максимальным отклонением эффективности 2,11%, что находится в пределах допустимого диапазона экспериментальной ошибки.Доказано, что модели теплопередачи достаточно точны и надежны для прогнозирования тепловых характеристик коллекторов. Сравнение прогнозов модели с результатами тестирования PTC показано на рис. 9. Отклонение эффективности PTC относительно велико, с максимальным отклонением эффективности 3,80%. Учитывая, что PTC более сложны, чем FPC, и при расчете эффективности необходимо учитывать такие факторы, как модификатор угла падения и эффективность потерь на оптическом конце коллектора, которые тесно связаны со временем испытания, согласие можно считать достаточно точным для прогнозирование производительности PTC. IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Раздел: ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА … IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ … << V. ВЫВОДЫ A. Оценка производительности коллектора Поскольку минимальные рабочие температуры AHP с одинарным и двойным эффектом составляют 70 и 140 ° C, соответственно, температуры на входе FPC в HTF выбраны как T f.int = 40 ° C и T f.int = 70 ° C, а температуры теплоносителя на входе PTC выбраны как T f.int = 40 ° C и T f.int = 140 ° C. При анализе влияния определенного параметра на производительность коллектора анализируемый параметр варьируется, в то время как другие параметры, перечисленные ниже, остаются постоянными. Для FPC, G = 600 Вт / м 2 , T a = 10 ° C, T f.int = 40/70 ° C, u a = 1 м / с и F f = 143 л / ч. Для PTC, I = 600 Вт / м 2 , T a = 10 ° C, T f.int = 40/140 ° C, u a = 1 м / с, F f = 8100 л / ч, η угол = 1 и η конец = 1. 1. КПД коллектора FPC Тепловой КПД FPC определяется как отношение энергии, полученной от падающей солнечной энергии за тот же период времени, рассчитывается как 31,35,36 31. М. Хамед, А. Феллах и А. Б. Брахим, » Оценка эксергетических и энергетических характеристик плоского солнечного коллектора в динамическом режиме », в Exergetic Energetic & Environmental Dimensions ( Хамед, 2018), гл. 2.11. С. 403–420.https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813734-5.00023-8 35. Ф. Джафарказеми и Э. Ахмадифар, » Энергетическая и эксергетическая оценка плоских солнечных коллекторов », Возобновляемая энергия, 56 , 55–63 (2013). https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.10.03136. Р. Петла, » Эксергия теплового излучения, ASME J. Heat Transfer 86 , 187–192 (1964). https://doi.org/10.1115/1.3687092 ηen − FPC = QCAcG = ρfcp.fFf (Tf.out−Tf.int) AcG. (18) Эффективность эксергии FPC вычисляется путем деления полезного усиления эксергии на эксергию солнечного излучения, вычисляемую как 31,35,36 31.М. Хамед, А. Феллах и А. Б. Брахим, » Оценка эксергетических и энергетических характеристик плоского солнечного коллектора в динамическом режиме », в Exergetic Energetic & Environmental Dimensions ( Хамед, 2018), гл. 2.11. С. 403–420. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813734-5.00023-8 35. Ф. Джафарказеми и Э. Ахмадифар, » Энергетическая и эксергетическая оценка плоских солнечных коллекторов », Возобновляемая энергия, 56 , 55–63 (2013). https: // doi.org / 10.1016 / j.renene.2012.10.03136. Р. Петла, » Эксергия теплового излучения, ASME J. Heat Transfer 86 , 187–192 (1964). https://doi.org/10.1115/1.3687092 ηex − FPC = ρfcp.fFf (Tf.out − Tf.int − TaLn (Tf.outTf.int)) AcG (1 − TaTsun). (19) Влияние общего солнечного излучения и температуры на входе на термический КПД и эксергетический КПД FPC показано на рис. 10. С увеличением общего солнечного излучения тепловой КПД резко увеличивается, а эксергетический КПД постепенно увеличивается.Кроме того, тепловой КПД более чувствителен к изменению температуры на входе по сравнению с КПД эксергии. Например, когда общее солнечное излучение увеличивается до 1000 Вт / м 2 , тепловой КПД для T f.int = 40/70 ° C увеличивается до 61,91% и 48,65% соответственно, а эффективность эксергии для T f.int = 40/70 ° C увеличивается до 6,99% и 9,42% соответственно. Как показано на рис.11. С повышением температуры окружающей среды значительно увеличивается его термический КПД; однако, поскольку эталоном эксергетической эффективности является температура окружающей среды, ее эксергетическая эффективность несколько снижается. В это время отчетливо видно влияние на тепловой КПД при T f.int = 40 ° C и T f.int = 70 ° C, а зазор составляет около 20%. Поскольку эксергетическая эффективность сама по себе мала, влияние не очевидно. Скорость ветра и объемный расход мало влияют на тепловой и эксергетический КПД. 2. КПД коллектора PTC Тепловой КПД PTC равен отношению произведенного полезного тепла к доступной солнечной энергии, рассчитываемому как 37 37. Э. Беллос и К. Циванидис, » Подробный эксергетический анализ параболических желобных коллекторов », Energy Convers. Управлять. 149 , 275–292 (2017). https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.07.035 ηen − PTC = QCAparaI = ρfcp.fFf (Tf.out−Tf.int) AparaI. (20) Эксергетическая эффективность PTC определяется как отношение полезной выработки к входящей эксергии, которое выражается в следующем уравнении: 37 37.Э. Беллос и К. Циванидис, » Подробный эксергетический анализ параболических желобных коллекторов », Energy Convers. Управлять. 149 , 275–292 (2017). https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.07.035 ηex − PTC = ρfcp.fFf (Tf.out − Tf.int − TaLn (Tf.outTf.int)) AparaI (1−43 ⋅ (ТаЦун) + 13⋅ (ТаЦун) 4). (21) Как показано на рис. 12, в отличие от FPC, изменение прямого солнечного излучения не оказывает значительного влияния на термический КПД и эксергетический КПД PTC.Разница в тепловом КПД между высокими и низкими рабочими температурами составляет всего около 2%, но эксергетический КПД T f.int = 140 ° C на 10% выше, чем у T f.int = 40 ° C. Повышение наружной температуры мало влияет на тепловой КПД PTC, за исключением того, что изменение эталона для эксергетической эффективности приводит к снижению эксергетической эффективности, как показано на рис. 13. Скорость ветра и объемный расход имеют незначительное влияние на термический КПД и эксергетический КПД. B. Оценка производительности системы 1. Описание схемы системы На примере экспериментального испытательного города Тяньцзинь в этом разделе выполняется годовое текущее моделирование системы FPC и системы PTC с использованием различных методов использования тепла, включая охлаждение, отопление, отопление и охлаждение, горячее водоснабжение. Коэффициент первичной энергии (PER), удельная стоимость энергии (UCE) и коэффициент использования системы в соответствии с этими четырьмя методами рассчитываются и сравниваются для оценки потенциала энергосбережения и экономической стоимости коллекторных систем. При различных методах использования тепла, чтобы выполнить сравнение различных характеристик системы солнечного коллектора, необходимо определить схему системы, включая рабочую температуру, рабочую логику и вспомогательное оборудование. Для FPC тепловой КПД T f.int = 40 ° C примерно на 20% выше, чем у T f.int = 70 ° C, но есть небольшая разница в КПД эксергии, поэтому впускное отверстие для жидкости температура установлена ​​на 40 ° C для системы горячего водоснабжения и отопления и 70 ° C для системы охлаждения, чтобы управлять AHP с одним эффектом.Режимы работы при различных методах использования тепла системы FPC показаны в таблице V. ТАБЛИЦА V. Режимы работы системы FPC и системы PTC. Методы использования тепла Система FPC Система PTC Подача горячей воды Пластинчатый теплообменник, T ° C f. эффект AHP с H 2 O / LiBr (AHP 3), T f.int = 140 ° C Отопление Пластинчатый теплообменник, T f.int = 40 ° C AHP с NH 3 / H 2 O (AHP 2), T f .int = 140 ° C Охлаждение AHP с одинарным эффектом с H 2 O / LiBr (AHP 1), T f.int = 70 ° C AHP с двойным эффектом с H 2 O / LiBr (AHP 3), T f.int = 140 ° C Когда рабочая температура низкая, HTF сначала циркулирует в системе сбора тепла.Когда достигается требуемая температура, открывается клапан V1 или V2, и HTF входит в теплообменник AHP 1 или пластинчатого типа для теплообмена, а затем снова входит в тепловой коллектор для нагрева. Газовый котел используется в качестве дополнительного источника тепла для коллекторной системы для пополнения тепла, когда солнечной энергии недостаточно. Чтобы сделать систему гидравлической стабильной, система устанавливает небольшой резервуар для воды, чтобы компенсировать объем воды, независимо от ее аккумулирования тепла. Системная схема системы FPC может быть представлена ​​на рис.14. Для PTC разница в тепловом КПД между T f.int = 40 ° C и T f.int = 140 ° C составляет всего 2%, но эксергетический КПД при T f.int = 140 ° C на 10% выше, чем при T f.int = 40 ° C. PTC могут использоваться для приведения в действие AHP при высокой рабочей температуре. Поэтому температура жидкости на входе выбрана равной 140 ° C для горячего водоснабжения, отопления и охлаждения. Рабочие режимы при различных методах использования тепла системы PTC показаны в таблице V.Когда рабочая температура низкая, HTF сначала циркулирует в системе сбора тепла. Когда достигается требуемая температура, открывается клапан V1 или V2, и HTF входит в AHP 2 или AHP 3 для теплообмена, а затем снова входит в тепловой коллектор для нагрева. Газовый котел используется в качестве дополнительного источника тепла для коллекторной системы для пополнения тепла, когда солнечной энергии недостаточно. Чтобы сделать систему гидравлической стабильной, система устанавливает небольшой масляный бак для компенсации объема воды, независимо от ее аккумулирования тепла.Системная схема системы PTC может быть показана на рис. 15. 2. Выбор параметров системы Для обеспечения того, чтобы температура нагрева соответствовала требованиям, FPC работают с двумя последовательно соединенными пластинами коллектора, PTC работают с 19 параболические отражатели включены последовательно, общая площадь теплообмена обоих составляет 272 м 2 . Чтобы гарантировать, что система может работать должным образом, система настроена на работу в течение рабочего времени (8: 00–17: 00), когда выполняются следующие требования: (i) энергия, собираемая коллекторами за час, больше, чем энергия расходуется жидкостным насосом; (ii) количество рабочих часов в течение дня не менее 2 часов; и (iii) энергия, собранная коллекторами в течение дня, превышает сумму энергии, потребляемой жидкостным насосом, предварительным нагревом и повторным нагревом.В противном случае коллекторная система не должна эксплуатироваться. Стоимость каждого устройства дана со ссылкой на среднюю цену производителей оборудования, цены на электроэнергию и газ указаны на официальном сайте Тяньцзиня, а срок службы систем гарантирован в течение 20 лет. Основное вспомогательное оборудование и его первоначальные вложения при различных методах использования тепла показаны в Таблице VI. Со ссылкой на соответствующую исследовательскую литературу параметры вспомогательного оборудования сведены в Таблицу VII. ТАБЛИЦА VI. Первоначальные вложения в основное вспомогательное оборудование. Горячее водоснабжение88 охлаждение Коллектор (10 4 юаней) AHP (10 4 юаней) Пластинчатый теплообменник 910 4 910 (10 4 юаней) Система FPC Система PTC Система FPC Система PTC Система FPC Система FPC / PTC 54,4 0 20 4 10 Обогрев 0 20 4 Охлаждение 10 10 40 4 ТАБЛИЦА VII. Параметры вспомогательного оборудования. Термины Значение COP однократного действия AHP с H 2 O / LiBr, охлаждение COP = 0.7 (Ссылка 3838. S. A. Sharizal, Интегрированная модель солнечной энергии и абсорбционного охлаждения для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) в зданиях ( Мичиганский технологический университет, 2006 г.) COP двойного эффекта AHP с H 2 O / LiBr, охлаждение COP = 1,2 (Ссылка 3838. SA Sharizal, Интегрированная модель солнечной энергии и абсорбционного охлаждения для HVAC (Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) Применения в зданиях ( Мичиганский технологический университет, 2006 г.).) COP AHP с NH 3 / H 2 O, нагрев COP = 1,5 (Ссылка 66. M. Вентилятор, Х. Лян, S. You et al. , г. “ Анализ производительности солнечной системы отопления с абсорбционным тепловым насосом и масляно-водяным теплообменником », Энергетические процедуры 142 , 97–104 (2017). https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.12.016) КПД пластинчатого теплообменника 86% КПД газового котла 92% Электрический КПД 40% Мощность жидкостного насоса 15 кВт 3.Значения PER и UCE системы Для оценки общего энергопотребления систем лучшим показателем является коэффициент первичной энергии (PER). 6 6. М. Вентилятор, Х. Лян, S. You et al. , г. “ Анализ производительности солнечной системы отопления с абсорбционным тепловым насосом и масляно-водяным теплообменником », Энергетические процедуры 142 , 97–104 (2017). https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.12.016 Для сравнения экономической стоимости систем анализируется удельная стоимость энергии (UCE), которая представляет собой соотношение годовой стоимости и энергии, обеспечиваемой система. 39 39. Дж. Дж. Майкл и И. Сельварасан, “ Экономический анализ и воздействие на окружающую среду солнечных энергетических систем с плоской крышей », Сол. Энергия 142 , 159–170 (2017). https://doi.org/10.1016/j.solener.2016.12.019 Значения оценочных индексов системы FPC и системы PTC при различных методах использования тепла показаны в таблице VIII. Как видно из Таблицы VIII, из-за значительной разницы в начальных инвестициях между FPC и PTC, годовая стоимость и доступная выработка энергии системы PTC больше, чем у системы FPC при всех методах использования тепла, но тенденции UCE и PER разные. ТАБЛИЦА VIII. Значения оценочного индекса системы FPC и системы PTC. 1 PER PER PTC77 7716 Годовая стоимость (юаней) Доступная выходная мощность (МВт ч) UCE (юаней / кВт ч) FPC PTC FPC PTC FPC PTC Горячая вода 29 780 67000 153.81 242,31 0,19 0,28 1,38 1,17 Обогрев 16360 47 950 27,76 37,18 37,18 Охлаждение 16540 49 920 22,40 62,15 0,94 0,8 0,6 1.05 Обогрев и охлаждение 76 99,32 0,75 0,66 0,74 0,89 Значения UCE для системы PTC больше, чем для системы FPC для горячего водоснабжения и отопления (0,28 юаней / кВт · ч> 0,19 Юаней / кВт · ч и 1,29 юаней / кВт · ч> 0,59 юаней / кВт · ч), в отличие от охлаждения, обогрева и охлаждения (0,8 юаней / кВт · ч <0,94 юаней / кВт · ч и 0,66 юаней / кВт · ч <0,75 юаней / кВт · ч ), что указывает на то, что система FPC более экономична в отоплении. Между тем, система PTC потребляет большое количество энергии предварительного нагрева и электроэнергии, поэтому ее значения PER ниже, чем у системы FPC в системах горячего водоснабжения и отопления (1.17 <1,38, 0,71 <0,91). В то время как при охлаждении, нагреве и охлаждении система FPC также должна управлять AHP, поэтому PER системы FPC ниже, чем у системы PTC (0,6 <1,05, 0,74 <0,89). Можно сделать вывод, что оценочные индексы UCE и PER согласованы при оценке различных коллекторных систем, система FPC больше подходит для горячего водоснабжения и отопления, а система PTC больше подходит для охлаждения, обогрева и охлаждения. Система горячего водоснабжения отличается лучшими показателями энергосбережения и экономичности по сравнению с другими методами использования солнечной энергии с системами FPC и PTC, поскольку ее значения PER являются самыми большими, а значения UCE — самыми низкими.В системе FPC UCE составляет 0,19 юаня / кВт · ч, а PER — 1,38. В системе PTC его UCE составляет 0,28 юаня / кВт · ч, а PER — 1,17. 4. Коэффициент использования системы Коэффициент использования также является важным показателем, отражающим экономику системы. Увеличение коэффициента использования может повысить эффективность системы. Коэффициент использования относится к доле работы системы во времени работы (8: 00–17: 00). Часы работы и коэффициент использования системы FPC и системы PTC показаны в Таблице IX. ТАБЛИЦА IX. Часы работы и коэффициент использования системы FPC и системы PTC. Система Часы работы (ч) Коэффициент использования (%) Система FPC Система PTC Система FTC Горячее водоснабжение 2040 1656 62 50 Отопление 407 355 38 33 Охлаждение31176 Охлаждение Отопление и охлаждение 830 843 44 45 Основываясь на том факте, что в PTC можно использовать только прямое излучение, а в FPC можно использовать прямое излучение, рассеянное излучение и отраженное излучение, рабочее часов системы FPC намного больше, чем у системы PTC (2040 часов> 1656 час).Однако, поскольку минимальное пороговое значение PTC ниже, чем у FPC, часы работы системы охлаждения PTC выше, чем у системы FPC летом (488 ч> 423 ч). Таким образом, коэффициент использования системы FPC выше, чем у PTC в системах отопления и горячего водоснабжения (62%> 50% и 38%> 33%), но ниже в системах охлаждения и отопления и охлаждения (52% <60%, 44% <45%). Для различных методов использования солнечного тепла коэффициент использования горячего водоснабжения и охлаждения превышает 50% в обеих коллекторных системах.Однако система отопления имела самый низкий коэффициент использования, менее 40%, что было связано с ее нагрузочными характеристиками. V. ВЫВОДЫ Раздел: ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА … IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ … V. ВЫВОДЫ << По сравнению с Атиколь и Собхансарбанди 24 24. У. Атиколь и С. Собхансарбанди, « Характеристики плоских и составных параболических концентрирующих коллекторов в системах теплого пола », J.Sol. Energy Eng. 137 , 39–50 (2015). https://doi.org/10.1115/1.4029229 и Argiriou et al. , 25 25. А. А. Аргириу, К. А. Баларас, S. Kontoyiannidis et al. , г. “ Численное моделирование и оценка производительности абсорбционного теплового насоса с использованием солнечной энергии малой мощности в сочетании с системой основания пола », Sol. Энергия 79 (3), 290–301 (2005). https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.11.001 в этой статье был проведен количественный расчет потенциала энергосбережения и экономической стоимости различных солнечных коллекторов в ответ на различные требования к нагрузке здания.В этой статье рассматривается ситуация с приводом в действие абсорбционного теплового насоса (AHP) при средней температуре, поскольку AHP имеет преимущества более высокого КПД, что делает использование солнечной энергии более экономичным. В этом исследовании оценка производительности параболических желобных солнечных коллекторов (PTC) и плоских солнечных коллекторов (FPC) для охлаждения, отопления и горячего водоснабжения зданий была представлена ​​в Тяньцзине, Китай (39,09 ° N, 117,19 ° E). Для оценки производительности коллектора, потенциала энергосбережения и экономических затрат были приняты пять оценочных индексов, например тепловой КПД, эксергетический КПД, коэффициент первичной энергии (PER), удельная стоимость энергии (UCE) и коэффициент эксплуатации.Можно сделать ряд наблюдений, а именно: (i) Характеристики коллектора: для FPC тепловой КПД при температуре на входе 40 ° C (T f.int = 40 ° C). ) была примерно на 20% выше, чем при T f.int = 70 ° C, но разница в эффективности эксергии была небольшой. Для PTC разница в тепловом КПД между T f.int = 40 ° C и T f.int = 140 ° C составила всего 2%, но эксергетический КПД при T f.int = 140 ° C на 10% выше, чем при T f.int = 40 ° C. (ii) Производительность системы: Оценочные индексы UCE и PER согласовывались при оценке различных коллекторных систем. Система FPC больше подходила для горячего водоснабжения и отопления, а система PTC больше подходила для охлаждения, обогрева и охлаждения. (iii) Характеристики использования тепла: горячее водоснабжение имело лучшие показатели энергосбережения и экономичности по сравнению с другими методами использования солнечной энергии с системами FPC и PTC, поскольку его UCE был равен 0.19 юаней / кВт · ч и 0,28 юаней / кВт · ч, а PER составила 1,38 и 1,17, соответственно. Коэффициент использования горячего водоснабжения и охлаждения был выше 50% в обеих коллекторных системах. Система отопления имела самый низкий коэффициент использования, менее 40%, что было связано с ее нагрузочными характеристиками. Для дальнейшего исследования можно предположить, что различные системы солнечных коллекторов могут применяться для обеспечения охлаждения, отопления и горячего водоснабжения зданий, расположенных в различных климатических регионах с различным распределением солнечной энергии. ВПК «НПО машиностроения» — Сокол Солнечный коллектор ВПК «НПО машиностроения» — Сокол Солнечный коллектор Назначение Солнечный коллектор «Сокол» предназначен для преобразования энергии солнечного излучения в тепловую и передачи ее теплоносителю (воде, антифризу) в системах солнечного нагрева воды. Это основной элемент солнечных тепловых систем отопления.Используется как основной или дополнительный обогреватель в системах теплоснабжения. Сезонные или круглогодичные системы водяного отопления и теплоснабжения для индивидуальных жилых домов, бытовых и производственных объектов (гостиницы, санатории, бассейны, детские летние лагеря, общественное питание, фермы, теплицы и т. Д.) Могут создаваться на его основе. Преимущества • Селективное поглощающее покрытие; • Прочный корпус; • Уникальный дизайн поглотителя; • Прозрачная изоляция коллектора: закаленное стекло. Главной особенностью солнечного коллектора «Сокол» является многослойное оптическое поглощающее покрытие, нанесенное на поверхность поглотителя методом вакуумного магнетронного напыления. Покрытие позволяет поглотителю поглощать 95% солнечной энергии и излучать не более 5% энергии в тепловом спектре. Благодаря этому КПД солнечного коллектора (преобразование солнечной энергии в тепловую) достигает 80%. Такая эффективность подтверждена результатами испытаний, проведенных в ведущем европейском институте солнечных технологий: SPF Solartechnik (Швейцария). Схемы применения коллектора в системах водяного отопления Двухконтурная система с естественной циркуляцией теплоносителя Двухконтурная система с циркуляцией перекачиваемого теплоносителя Конструкция солнечного коллектора Сокол Абсорбер Поглотитель состоит из 10 алюминиевых профилей «труба на листе» диам.Внутренние каналы 9 мм и две поперечные коллекторные трубки с внутренним диаметром 20 мм. Поглотитель имеет четыре штуцера с наружной трубной резьбой ¾ «для подключения внешних трубопроводов или соединения нескольких коллекторов. Поверхность поглотителя имеет селективное покрытие, нанесенное методом вакуумного магнетронного осаждения. Корпус Коробчатые профили для стенок кузова и прижим стекла специально разработаны для коллектора «Сокол».Профили покрыты порошковой эмалью. Профиль стенки кузова имеет специальный продольный паз для болтов М10. В этот паз вставляются головки болтов 17 мм. Болт может перемещаться по прорези в любую точку периметра корпуса и прикреплять коллектор к любой подходящей опорной конструкции. Стекло В коллекторе используется прозрачное закаленное стекло толщиной 4 мм (без обработки поверхности). Четыре зажима удерживают стекло без использования шурупов. Хомуты можно снять, чтобы заменить разбитое стекло. Низ Дно корпуса выполнено из атмосферостойкого пластика толщиной 2 мм, который вставляется в прорези стенок корпуса. Уплотнение Стекло герметично закрыто U-образным профилем из резины EPDM, устойчивой к погодным воздействиям и высоким температурам. Стекло с пломбой ставится на полку корпуса. Для уплотнения фитингов поглотителя в местах прохождения через стенки корпуса используются кольцевые втулки из силиконовой термостойкой резины. Уплотнения вставляются в отверстия в стенах. Теплоизоляция Для нижней теплоизоляции используются маты из базальтового волокна / ваты толщиной 50 мм, облицованные стекловолокном. Воздух, заключенный в коробчатый профиль стенки корпуса, служит боковой изоляцией. Эта разработка ОАО «ВПК« НПО машиностроения »отмечена серебряными медалями на международных выставках в Брюсселе (1999) и Женеве (2000) и дипломами других крупных выставок. Контактное лицо: Иванина Сергея Владимировича Тел .: (495) 528-22-41 Факс: (495) 302-20-01 e-mail: [email protected] Солнечный водонагреватель Солнечный водонагреватель Основы технологий опубликовано в Renewable Energy World 02/2004 pp. 95-99 Огромный рынок в Китае, амбициозные цели в ЕС… но что основы солнечного нагрева воды? Фолькер Квашнинг описывает принципы и технологии использования солнечной энергии для нагрева воды и внешний вид в приложениях для горячего водоснабжения и отопления помещений. История применения солнечной тепловой энергии уходит корнями в далекую историю, по крайней мере что касается использования Архимедом вогнутого зеркала для нагрева воды в 214 году до нашей эры. Как термин, «Солнечная энергия» охватывает все виды использования солнечной энергии для термической обработки и представляет собой ряд различные варианты технологий. Эта статья посвящена неконцентрирующему солнечному коллектору. системы, используемые для нагрева воды для бытовых нужд (системы концентрирующих коллекторов освещены в РЭН, ноябрь – декабрь 2003 г.). Солнечные коллекторы В основе гелиотермической системы лежит солнечный коллектор.Поглощает солнечную радиацию, преобразует его в тепло и передает полезное тепло солнечной системе. Есть ряд различных дизайнерских решений для коллекционеров: помимо простых поглотителей, используемых для плавания подогрев бассейна, были также разработаны более сложные системы для более высоких температуры, такие как встроенные накопительные коллекторы, плоские коллекторы, вакуумные плоские коллекторы и вакуумные трубчатые коллекторы. Несмотря на то что коммерческие интегральные коллекторы хранения действительно существуют, значительное количество не было продано, и поэтому здесь они подробно не описываются. Коллекторы плоские Большинство солнечных коллекторов, которые продаются во многих странах, относятся к категории плоских. Основными их составляющими являются прозрачная передняя крышка, корпус коллектора и поглотитель. Поглотитель внутри плоского корпуса коллектора преобразует солнечный свет в нагревает и передает его воде в трубках абсорбера. Как коллектор может дойти до застоя температурах до 200 ° C (т.е. когда вода не течет), все используемые материалы должны быть способен противостоять такой жаре.Поэтому поглотитель обычно изготавливается из металлических материалов. такие как медь, сталь или алюминий. Корпус коллектора может быть выполнен из пластик, металл или дерево, а передняя стеклянная крышка должна быть герметизирована, чтобы тепло не побега, а грязь, насекомые или влага не попадают в сам коллектор. Многие коллекционеры также имеют контролируемую вентиляцию, чтобы избежать конденсации внутри стеклянной передней части крышка. Корпус коллектора хорошо изолирован сзади и по бокам, сохраняя тепло. потери низкие. Тем не менее, некоторые потери тепла коллектора все еще существуют, в основном из-за разница температур между поглотителем и окружающим воздухом, которые подразделяются на конвекционные и радиационные потери.Первые вызваны движением воздуха, а последние вызваны обменом тепла излучением между поглотителем и среда. Лист стекла закрывает коллектор, когда он обращен к солнцу, и это помогает предотвратить большинство конвективных потерь. Кроме того, он снижает тепловое излучение поглотителя в окружающая среда так же, как и в теплице. Однако стекло также отражает небольшую часть солнечного света, которая вообще не достигает поглотителя. На рис. 1 показаны процессы, происходящие на плоском коллекторе. РИСУНОК 1. Процессы на плоском коллекторе Селективные поглотители Черные материалы очень хорошо поглощают солнечный свет и в результате нагреваются. Поскольку металлический материалы не имеют естественной черной поверхности, их необходимо покрывать для селективного абсорбция. Этой цели может служить черный термостойкий лак, но есть намного лучшие материалы для покрытия абсорбера. Если черная поверхность нагревается, из нее выделяется часть тепловая энергия снова в виде теплового излучения, как это может быть показано с электрическими конфорками: когда конфорка включена, тепловое излучение ощущается на коже, не касаясь самой конфорки.Черный лакированный абсорбер показывает такой же эффект, перенося только часть абсорбированного материала. нагревают воду, протекающую через трубы абсорбера, при этом выделяя немного тепла обратно в окружающую среду. Так называемые селективные покрытия почти так же хорошо поглощают солнечный свет, как черные лакированные. поверхности и повторно излучают гораздо меньшее количество теплового излучения. В то время как нанесение покрытий необходимые для этих материалов более сложные, чем для лакирования, это компенсируется гораздо более высокой эффективностью.В результате многие поглотители сегодня имеют селективные покрытия с использованием материалов, включая черный хром, черный никель или TiNOX. Коллекторы вакуумные Конвекционные потери тепла из-за движения воздуха внутри коллектора могут быть значительными. уменьшается за счет поддержания вакуума между передней крышкой и поглотителем плоской пластины коллекционер. Поскольку в этом случае давление окружающего воздуха будет прижимать переднюю крышку к поглотителя, между задней частью коллектора и крышка, чтобы крышка оставалась в форме.Трудно поддерживать вакуум более длительный период времени, так как окружающий воздух всегда найдет путь между стеклом и корпус, чтобы попасть в коллектор, поэтому откачанный коллектор с плоской пластиной должен время от времени снова эвакуироваться. Этих недостатков можно избежать с вакуумными коллекторами. Высокий (почти полный) вакуум внутри закрытая стеклянная трубка вакуумного коллектора более стабильна в течение длительного периода время, чем в откачанном плоском коллекторе.Благодаря своей форме стеклянные трубки лучше выдерживают давление окружающего воздуха, поэтому между спинами не требуются опоры и лицевые стороны. Коллектор с вакуумной трубкой представляет собой закрытую стеклянную трубку, внутри которой находится металлический лист абсорбера с тепловой трубкой посередине, содержащий термочувствительный среда, такая как метанол. Солнце нагревает и испаряет эту жидкость в тепловых трубках, и Затем пар поднимается к конденсатору и теплообменнику на конце трубы. Там пар конденсируется и передает тепло теплоносителю солнечного цикла, воде с антифриз.Конденсированная жидкость течет обратно в нижнюю часть тепловой трубы, где солнце снова начинает нагревать его. Для правильной работы трубы должны иметь минимум угол наклона, чтобы пар поднимался, а жидкость текла обратно. Поперечное сечение Принцип работы вакуум-трубчатого коллектора и принцип его работы показан на рисунке 2. В некоторых коллекторах с вакуумной трубкой тепловая трубка проходит через конец стеклянная трубка, так что теплоноситель солнечного цикла может протекать прямо через нее.С этим типом коллектора теплообменник не нужен, и коллектор не нужен. должны быть установлены с минимальным углом наклона. РИСУНОК 2. Принцип вакуумного трубчатого коллектора с тепловой трубкой; вид сверху Значительно больший выигрыш в энергии может быть получен с помощью вакуумных трубчатых коллекторов, особенно в более прохладные месяцы года. Таким образом, солнечная система с использованием откачанной трубки Для коллекторов требуется меньшая площадь коллектора, чем для коллекторов со стандартной плоской пластиной. коллекционеры. С другой стороны, удельная цена коллектора для вакуум-трубчатых коллекторов выше, чем для плоских систем. Еще одно соображение заключается в том, что трубчатые коллекторы не могут быть встроены в крышу, поэтому они всегда должны устанавливаться поверх нее, что снижает их архитектурные возможности. ФОТО. Подключение откачанных трубок к солнечному циклу КПД коллектора Для сравнения коллекторов испытательные учреждения обычно оценивают кривые эффективности на основе измерений производительности коллектора.Эти кривые приведены для различная освещенность E и различная разница температур между коллекторами T C и окружающего воздуха T A . Обычно используемое эмпирическое уравнение для КПД коллектора eta C это: эта C = эта 0 — ( a 1 · ( T C — T A ) + a 2 · ( T ) C — T A ) ²) / E Три параметра eta 0 , a 1 и a 2 являются оценивается по коллекторным пробным измерениям; эта 0 также называется оптической эффективностью.На рисунке 3 показан типичный КПД коллектора. для плоского коллектора. Тепловые потери увеличиваются по мере увеличения разницы температур между коллектор и окружающий воздух поднимается. При низкой солнечной освещенности КПД снижается при более высокая скорость; например, при солнечном излучении всего 200 Вт / м² выход, показанный на Рисунке 3 коллектор проб становится нулевым даже при более низкой разнице температур (около 40 ° C). РИСУНОК 3. Эффективность коллектора при различной освещенности и разнице температур Способы нагрева воды Термосифонные системы Для хранения воды на ночь или в пасмурные дни необходим резервуар для хранения.Очень простой способ сделать это, используя силу тяжести, показан на рисунке 4 — термосифон система. Принцип работы термосифонной системы заключается в том, что холодная вода имеет более высокую удельная плотность, чем у теплой воды, и поэтому, будучи тяжелее, будет тонуть. Следовательно коллектор всегда монтируется под резервуаром для воды, чтобы холодная вода из бак попадает в коллектор по нисходящей водяной трубе. Если коллектор нагревается, вода, вода снова поднимается и достигает резервуара по восходящей водяной трубе на верхний конец коллектора.Цикл бак – водопровод – коллектор обеспечивает подачу воды нагревается до достижения равновесной температуры. Затем потребитель может сделать использование горячей воды из верхней части бака, при этом любая использованная вода заменяется холодной вода на дне. Затем коллектор снова нагревает холодную воду. Из-за более высокого перепады температур при более высокой солнечной радиации, теплая вода поднимается быстрее, чем она делает при более низкой освещенности. Таким образом, циркуляция воды почти полностью адаптируется. идеально соответствует уровню солнечной освещенности.Резервуар для хранения термосифонной системы должен располагаться значительно выше коллектора, иначе цикл может идти в обратном направлении. ночью и вся вода остынет. Кроме того, цикл не работает правильно при очень небольших перепадах высот. В регионах с высокой солнечной радиацией и плоской крышей архитектуры, резервуары для хранения обычно устанавливают на крыше. Системы Thermosyphon очень экономичны в качестве нагрева воды для бытовых нужд. системы, и принцип прост, не требует ни насоса, ни управления.Тем не мение, термосифонные системы обычно не подходят для больших систем, т.е. более 10 м 2 поверхности коллектора. Кроме того, трудно разместить резервуар. над коллектором в зданиях с покатой крышей и одноконтурным термосифоном системы подходят только для незамерзающих регионов. РИСУНОК 4. Термосифонная система Системы принудительной циркуляции В отличие от термосифонных систем, для перекачки воды можно использовать электрический насос. через солнечный цикл системы принудительной циркуляцией.Коллектор и резервуар для хранения затем быть установлен независимо, и без разницы в высоте между резервуаром и коллектором это необходимо. На рисунке 5 показана система с принудительной циркуляцией с обычным котлом. для резервного отопления. Два датчика температуры контролируют температуру в солнечном коллекторе и резервуар. Если температура коллектора выше температуры резервуара на определенное количество, система управления запускает насос, который перемещает теплоноситель в солнечной цикл; Разница температур «включения» обычно составляет от 5 ° C до 10 ° C.Если разность температур уменьшается ниже второго порога, регулятор отключает насос снова. В регионах, где есть опасность заморозков, обычно применяют двухконтурную систему. Питьевая вода хранится внутри резервуара для хранения, в то время как вода в солнечном цикле находится в смешанный с антифризом. Теплообменник передает тепло солнечной энергии. цикл к резервуару для хранения и сохраняет питьевую воду отдельно от антифриза смесь. Системы с принудительной циркуляцией могут использоваться как для отопления помещений, так и для бытовых нужд. водяное отопление.В этом случае коллекторы и резервуары для хранения должны быть намного больше, чем с простые бытовые системы водяного отопления, в которых поверхность коллектора составляет около 4 м 2 достаточно для большинства домашних хозяйств. Также были успешно реализованы более крупные системы. с двумя и более резервуарами для хранения. РИСУНОК 5. Двухтактная система с принудительной циркуляцией с обычным котлом для резервного отопления Солнечное централизованное теплоснабжение Если весь жилой массив должен быть оснащен солнечными системами, одним из решений является солнечная энергия. система централизованного теплоснабжения (см. рисунок 6).Сборщики либо распределены по домов или заменены большим центральным солнечным коллектором. Затем коллекторы нагреваются до большого центральный накопительный бак, из которого большая часть тепла распределяется обратно в дома. В Отношение площади поверхности к объему центрального резервуара намного лучше, чем у распределенного резервуара. системы хранения, поэтому потери при хранении намного ниже, и даже допускают сезонное тепло место хранения. Солнечное центральное отопление также является вариантом, если отопление помещения должно быть покрыто солнечная энергия.Потери в трубопроводе с центральным резервуаром выше, но в некоторых солнечных батареях Демонстрационные системы отопления уже успешно прошли испытания. РИСУНОК 6. Солнечная система централизованного теплоснабжения Рынки солнечных коллекторов Китай на сегодняшний день является крупнейшим в мире производителем и пользователем солнечной энергии для нагрева воды. К концу 2002 г. общая установленная площадь солнечных систем горячего водоснабжения осталось около 40 млн м 2 ; годовой объем производства и продаж достиг около 8 млн м 2 в 2002 г.В настоящее время насчитывается более 1000 производителей, производящих и продажи солнечных тепловых систем, а общий оборот составил более 1 миллиарда евро. достигнуто. Коллекторы с вакуумными трубками доминируют на внутреннем и внешнем рынках Китая. рынки. В других странах к 2001 году в США было смонтировано около 1 млн. М поверхности коллектора 2 ; почти все это было сделано из неглазурованных поглотителей, используемых для обогрева бассейнов. В Европе к 2002 г. было смонтировано около 1,1 млн. М площади коллектора 2 , а плоская плита коллектор доминирует над установками.Около половины этих установок реализовано. в Германии. Рынок солнечных коллекторов в основном зависит от политических условий в конкретной стране. страны, а в Германии, например, рынок коллекционеров упал на 40% в 2002 г. из-за неопределенных политических условий, хотя он снова восстановился в 2003 году. Однако ЕС имеет очень амбициозные цели для коллекторных установок — 100 млн м. 2 к 2010 году. Тогда солнечные тепловые системы будут играть важную роль в борьбе с глобальное потепление. Фолькер Квашнинг . No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт