Alegerea unui colector termic solar: un compromis între performanță și scenariu
Performanța unui încălzitor de apă cu sursă de aer solar Sistemul (SAW) depinde în mare măsură de tipul și eficiența componentei sale de bază: colectorul termic solar. În practica de inginerie profesională, sunt luate în considerare două tehnologii mainstream: colectoare de plăci plate și colectoare de tuburi evacuate.
1.. Colector de tub evacuat (etc)
Tehnologia tubului evacuat joacă un rol cheie în sistemele de ferăstrău datorită performanței sale excelente de izolare.
Avantaj principiu: tuburile evacuate utilizează un strat de vid ridicat între tuburi pentru a reduce semnificativ pierderea de căldură convectivă și conductoare. Acest lucru înseamnă că, chiar și în temperaturi ambientale scăzute sau la iradierea solară scăzută (cum ar fi în zilele tulbure sau în timpul iernii), etc. pot menține eficiența ridicată a colecției și pot încălzi apa la un nivel mai înalt.
Scenarii aplicabile: Datorită performanței sale excelente de colectare a căldurii la temperaturi scăzute, tipul de tub evacuat este adecvat în special pentru China de Nord, climele reci și aplicații comerciale care necesită temperaturi mai mari de apă. Oferă mai eficient preîncălzirea la temperaturi ridicate pentru pompele de căldură cu sursă de aer, reducând semnificativ sarcina de lucru a pompei de căldură, îmbunătățind astfel factorul de performanță sezonier al sistemului (SPF) în timpul iernii.
Considerații tehnice: colectoarele de tuburi evacuate moderne folosesc adesea tehnologia conductelor de căldură, permițând funcționarea fără apă și schimbul de căldură indirect. Acest lucru simplifică protecția înghețată și îmbunătățește fiabilitatea sistemului.
2. Colector cu placă plată (FPC)
Colecționarii cu plăci plate sunt favorizați în unele proiecte pentru structura lor robustă și stabilitatea termică.
Caracteristici structurale: FPC constă dintr -o placă de absorbție a căldurii, o acoperire transparentă și un strat de izolare. Structura sa compactă facilitează integrarea cu clădirile (BIPV, construirea de fotovoltaice integrate/termice).
Considerații de performanță: colecționarii cu plăci plate oferă o eficiență instantanee excelentă sub iradierea ridicată și temperaturi ambientale. Cu toate acestea, acestea au o pierdere de căldură mai mare în comparație cu tuburile de vid sub fluctuații mari de temperatură.
Scenarii de aplicare: colecționarii cu plăci plate sunt mai potrivite pentru sudul Chinei, zone cu soare abundent pe tot parcursul anului, sau ca o soluție de integrare a sistemului la scară largă, pe scară largă.
Integrare profesională: În încălzitoarele de apă cu sursă de aer solar, colectoarele cu plăci plate servesc adesea ca sursă de preîncălzire pentru evaporatorul pompei de căldură. Apa caldă la temperatură medie și scăzută pe care o generează crește temperatura de evaporare și optimizează COP al pompei de căldură (coeficientul de performanță).
Proiectarea evaporatorului pompei de căldură: potrivire și schimb de căldură eficient
Într-un sistem de încălzire cu apă cu sursă de aer solar, miezul pompei de căldură este evaporatorul, care absoarbe energia termică de grad scăzut din mediu. Pentru a îndeplini cerințele unui sistem complex, evaporatorul trebuie să îndeplinească eficiența ridicată a schimbului de căldură și adaptabilitatea în mai multe moduri.
1..
Acest tip de evaporator este utilizat de obicei în aplicațiile care implică schimbul de căldură direct sau indirect între apă și agent frigorific.
Poziționare funcțională: În modul standard de pompă de căldură cu sursă de aer (ASHP), evaporatorul absoarbe căldura din aer. Cu toate acestea, în modul hibrid solar, evaporatorul poate fi proiectat ca un schimbător de căldură multifuncțional.
Aplicație specializată: Unele sisteme de aer solar de înaltă performanță folosesc un mediu intermediar (cum ar fi antigelul sau apa circulantă) care este mai întâi încălzit de colectoare solare și apoi transferat la evaporator pentru a suplimenta agentul frigorific. Acest design necesită evaporatorul să aibă o rezistență excelentă la flux și un coeficient de transfer de căldură.
2. Evaporator tub Finned
Acest evaporator este utilizat în unități standard de pompă de căldură cu sursă de aer și absoarbe căldura direct din aerul ambiant.
Funcție de bază: În perioadele în afara sezonului sau încălzirea auxiliară, sistemul se bazează în principal pe evaporatorul tubului fin pentru a absorbi căldura aerului.
Considerații de decongelare: În medii cu temperatură scăzută, cu umiditate ridicată, evaporatorii tubului fin se confruntă cu problema înghețării. Sistemele profesionale de sursă de aer solar utilizează căldură în exces de la colectoarele solare, chiar și ca o sursă de căldură de decongelare, îmbunătățind eficiența decongelării și reducând consumul de energie decongelat și timpul de oprire a pompei de căldură.
Integrarea și optimizarea combinată a sistemului
Experiența încălzitorului de apă solară de aer se află în logica de control optimizată și în ciclul termodinamic între colector și evaporator.
Sinergie energetică: Sistemul folosește un algoritm inteligent de control al temperaturii pentru a determina cu exactitate când se utilizează preîncălzirea solară (pentru a crește temperatura rezervorului de apă sau temperatura de evaporare a pompei de căldură) și când să treci la modul de pompă de căldură pură. Această comutare dinamică asigură prioritatea solară și maximizează utilizarea energiei regenerabile.
Îmbunătățirea performanței: energia de preîncălzire furnizată de colector crește semnificativ presiunea de aspirație a compresorului pompei de căldură și reduce raportul de compresie, făcând astfel COP al sistemului în modul combinat mult mai mare decât cel al unei pompe de căldură cu sursă de aer pură, maximizând beneficiul marginal al energiei.
