Солнечные коллекторы - функционирование небольших установок

Солнечные коллекторы, собранные в предыдущие годы в Польше в рамках различных программ субсидий, должны были иметь «соответствующие документы». Однако, как выясняется, их владение не гарантирует высокое качество продукта.

Установки солнечных коллекторов (KS) являются очень популярными решениями, использующими энергию окружающей среды для нагрева хозяйственно-питьевой воды (горячей хозяйственно-питьевой воды). Они были охотно установлены в предыдущие годы как часть субсидий и софинансирования ЕС со стороны NFO byiGW. К 2012 году рынок развивался очень динамично. Субсидии вызвали быстрый рост количества собранных устройств, например, в рамках «коллекторских платежей» NFOSiGW создал почти 70 тысяч. установки общей площадью более 480 000 м2. В течение 5 лет программы около 35% всех установок, установленных в этот период, были софинансированы.

Большинство устройств (частично) провели испытания в соответствии со стандартом PN-EN 12975 (в настоящее время он заменен на PN-EN ISO 9806), в котором говорится, что устройства должны отвечать основным требованиям, связанным с тепловыми характеристиками, и иметь адекватные прочностные характеристики - долговечность. , Вот что говорит теория. Устройства, установленные в рамках финансирования, должны были иметь «соответствующие документы», но их наличие не гарантирует высокое качество продукта.

В рамках системы софинансирования были установлены различные типы устройств. Высокий спрос на солнечные коллекторы также способствовал формированию менее опытных (обучающихся) команд. В то же время установки были установлены в шаблоне - без соответствия конкретным условиям каждой установки. Иногда их монтировали «на прочность», чрезмерно развивая, чтобы получить достаточно большой объем финансирования.

В то время как установки, находящиеся на гарантийном сроке, обслуживаются, старые остаются на усмотрение самих. Установки подвергаются естественным процессам ограничения полезных свойств. Ошибки, допущенные при выборе и установке, неправильное использование, а также сервисные пробелы углубляют этот процесс. Это вызвало то, что многие установки работают на половине свистка, поставляя энергию гораздо меньше, чем это было бы следствием предположений.

Это было подтверждено в ходе исследования. Недостаток правильного использования, включая обслуживание, хорошо виден во время проведенных проверок, которые дополнительно показали отклонения выбора, места расположения, в гидравлических системах, изоляцию, контроль и т. Д.

Суть полевых исследований

До настоящего времени была подготовлена общедоступная методология, позволяющая быстро проверять / проверять, работают ли установки, построенные несколько лет назад, в соответствии с предположениями, касающимися проектирования / эксплуатации.

Работы, проведенные в области полевых испытаний небольших солнечных коллекторных установок, способствовали подготовке и предложению методологии для проверки правильного функционирования установки KS. Из-за большого разнообразия решений, продуктов или решений по установке, а также ограничений в доступе к установкам, компетенциям и измерительным приборам - один из наиболее универсальных методов исследования должен быть выбран и разработан.

Исследовательская работа проводилась в четыре этапа. Исследование / разработка методов исследования, которые могут быть использованы для полевых исследований KS; выбор / адаптация наиболее перспективных для проведения комплексной, но в то же время краткой оценки установки; проведение экспериментальных исследований; отработка методологии на основе накопленного опыта.

На основе анализа и исследований были предложены двусторонние действия:

* проверка установки с точки зрения правильности подбора, сборки и эксплуатации;

* измерения, подтверждающие параметры эффективности (заявленные при сборке).

Солнечные коллекторы - методология исследования

В рамках первого этапа была предложена проверка системы для установки. Он охватывает наиболее важные элементы, влияющие на функционирование системы. Он состоит из: характеристик установки, проверки правильности сборки, состояния системы и замечаний пользователя по эксплуатации.

Данные, собранные на этом этапе, предоставляют ценную информацию о способе установки. Они ценны для улучшения функционирования, и когда производятся расчеты / измерения выхода энергии, они дают ответ об элементах, которые можно улучшить / улучшить.

Экспертиза относительно правильности сборки и определения состояния установки особенно важна. Комментарии, сделанные пользователем, позволяют правильно направлять местное видение. Ценная информация может относиться к обслуживанию и ремонту.

В рамках проведенных испытаний / измерений функционирование установки было проверено технически. Для этой цели использовались термографические исследования, тесты / расчеты количества доступной / полученной энергии, включая исследования потока рабочего тела. Проведенные измерения были дополнены обработкой данных с использованием инструментов в виде: программы для обработки термограмм, имитационной и вычислительной программы установки KS.

Солнечные коллекторы - виды испытаний

* Тепловизионные исследования

Тепловизионные исследования позволяют найти аномальный температурный профиль как на солнечном передатчике, установке, гидравлических соединениях, накопительных баках, теплообменниках, так и на насосе, электрических компонентах. Они вызывают нарушения в изоляции системы, подключение. Неправильное распределение температуры (слишком высокое на поверхности изолированных систем) дает информацию о неконтролируемом выделении тепла, а в случае электрических устройств - о так называемых przegrzewach.

Недостатки изоляции или нарушения в ее исполнении могут быть подтверждены или продемонстрированы в ходе тепловизионных испытаний. Термография - это простой, быстрый и, что более важно, неинвазивный метод.

После нескольких лет монтажа тепловизионное оборудование позволяет проверить правильность использования материалов (не ухудшались ли они под воздействием высоких температур, внешних условий).

В термографических исследованиях параметры используемой камеры могут быть значительными: размер матрицы (большое количество деталей обеспечивают устройства в диапазоне 320 x 240), угол камеры (достаточно стандартного объектива 24 ° x 18 °). Если для ограниченного пространства требуется установка большего размера, следует использовать широкоугольный объектив. Полезные функции в камере - установка коэффициентов излучения наблюдаемых материалов или указание максимальной температуры в анализируемом изображении.

Помимо фотографирования, важно также проанализировать его.

* Определение количества доступной солнечной энергии

Чтобы оценить эффективность солнечной установки, определите количество энергии, которая достигает передатчика. Датчик необходим для измерения солнечного излучения (эта информация будет получена из простейших соляриметров). Датчик размещен в плоскости преобразователя. Чтобы определить количество энергии, доступная мощность должна быть записана как функция времени. Продолжительность регистрации - количество энергии солнечного излучения зависит от возможности мониторинга приемника тепла (наблюдение за повышением температуры в накопительном баке). Рекомендуется, чтобы измерения длились не менее нескольких часов. В правильно сделанных установках это позволит нагреть тепловой контейнер, а в худшем случае обеспечит заметное повышение температуры. Из-за высокой вариабельности излучения во время измерения они должны быть выполнены с достаточно высокой частотой регистрации. Оптимальным решением может быть шаг каждые 10-15 секунд, допустимая частота 1 минута.

* Расчет / измерение полученной тепловой энергии

Определение количества получаемой тепловой энергии может быть выполнено двумя способами: путем измерения времени нагрева резервуара для горячей воды и повышения температуры и путем вычисления количества энергии, необходимого для этой цели; используя счетчик тепла. Расчеты проводятся в теоретической части, потому что они не всегда учитывают тепловые потери. Продолжая расчеты, можно получить эффективность преобразования - как отношение полученной энергии к энергии, подаваемой в преобразователь (для правильно функционирующих установок она должна составлять 40-50%). Использование счетчика тепла позволяет определить количество передаваемой энергии, например, размещение счетчика перед резервуаром позволяет определить количество тепла, которое будет доставлено приемнику. Вы можете использовать устройство, описанное в следующей главе, - ультразвуковой счетчик, установленный на установке.

* Проверка потоков в установке KS

Поток в установке является «движущей силой» для передачи тепла от коллектора к ресиверу (контейнеру). Высокие потоки могут гарантировать быструю подачу тепла, низкое повышение температуры и высокую эффективность - к сожалению, это связано с немного более высоким потреблением энергии, вызванным повышенным сопротивлением потоку. Отливы ограничивают расходы на электроэнергию и способствуют повышению температуры.

Для установок с переменной скоростью насоса - более высокие потоки возникают при более высоком DT (между KS и хранилищем). Это особенно относится к начальному периоду активации насосной системы. Большие потоки обеспечивают более быструю передачу энергии - ограничивая самоохлаждение устройства. Меньшие потоки происходят при более низкой DT (не очень высокая солнечная радиация или после начального периода теплового разряда от коллектора).

Поток настраивается вручную для насосов с ручным управлением (выбор одной из трех передач) или автоматически для электронных насосов. В обоих случаях поток может быть определен довольно точно, используя номограммы, подаваемые на насосы, и знание сопротивления потока. Эти потоки могут быть подтверждены частыми поплавковыми расходомерами, установленными на установке.

В солнечных установках рекомендуются разные значения расхода (от 30-60 л / мин). Для небольших систем используются большие потоки.

Самый точный способ узнать о реальных потоках - это измерение с помощью электронного расходомера. Это позволяет проверить возможные аномалии при установке. Ультразвуковой расходомер - переносная версия, применяемая для установки - позволяет не только точно определять расход, но и быстро измерять количество передаваемого тепла (с помощью двух датчиков температуры). Эта информация в сочетании с расчетами позволяет точно определить местоположение потерь и их размер.

Проверка методологии исследования

В рамках валидации разработанной методологии несколько объектов были подвергнуты экспертизе, на основании которой была проверена правильность применяемой методологии.

Перед началом тестов по установке необходимо было охарактеризовать установку с помощью анкеты, представленной ранее. Местоположение может быть определено с помощью карты или GPS-приемника. Определение ориентации передатчика может быть выполнено с помощью компаса, а угол наклона может быть определен с помощью транспортира.

На рынке имеются электронные счетчики с указанием географического направления и угла наклона (использовался этот тип решения). Чтобы определить затенение, необходимо наблюдать за действием солнца, особенно со стороны потенциального элемента затенения. Следует помнить, что длина тени увеличивается с ограничением количества солнечного излучения и уменьшением угла падения.

Установка описана с использованием документации и паспортных табличек.

Определение правильности сборки или состояния установки требует экспертных знаний. Во время осмотра проверьте правильность монтажа датчика и состояние соединений.

Интервью, проведенное с пользователем, должно также предоставить оперативную информацию, возможные проблемы и ремонт.

В ходе проведенных экспертиз использовались:

* инфракрасные камеры (Flir E6 и C2);

* Многофункциональное устройство Benning Sun 2 (измерение направления, угла, температуры и количества энергии);

* Метеостанция Delta T (может быть полностью заменена датчиком Benning Sun 2);

* расходомер с измерением температуры Enko UPT 11.

Проведенные исследования подтвердили универсальность и эффективность предложенной методики.

суммирование

Рассмотренные установки являются примером объектов, связанных с бумом на солнечных коллекторах. У них есть недостатки, которые определенно влияют на производительность. Исследовательский проект может стать первым этапом в проведении исследований в более широком масштабе для определения фактических последствий использования солнечных коллекторов.

Доктор Инь. Кристиан Куровски, WBNS / UKSW

Солнечные коллекторы, собранные в предыдущие годы в Польше в рамках различных программ субсидий, должны были иметь «соответствующие документы»