Проектирование гелиоколлекторного поля
Проектирование гелиоколлекторного поля является одним из этапов проектирования гелиосистемы в целом. В отличие от котлов или тепловых насосов удельная производительность гелиосистемы невелика. Мощность, получаемая от солнечного излучения, напрямую зависит от площади поглощающей панели солнечного коллектора. Большинство потребителей требуют большее количество тепла, чем может выдать один солнечный коллектор стандартного типа.
Практически невозможно изготовлять солнечные коллекторы любого размера и формы, поскольку существуют требования к монтажу и прочности материалов используемых при производстве. Поэтому большинство современных солнечных систем представляют собой соединение между собой определенного количества отдельных солнечных коллекторов. Причем их количество определятся потребностью конкретного объекта в тепловой энергии.
Процесс проектированияи гелиоколлекторного поля заключается в определении размещения солнечных коллекторов и оптимальной настройки циркуляции теплоносителя.
Существует несколько возможных вариантов подключения солнечных коллекторов между собой:
- последовательное подключение;
- параллельное подключение;
- смешанное подключение (последовательно-параллельное);
При проектировании и обвязке небольшого гелиоколлекторного поля с количеством коллекторов не превышающее значение 8-12 шт. рекомендуется применять последовательное подключение.
Пример последовательного подключения солнечных коллекторов
При таком варианте гелиоколлекторного поля осуществляется равномерный объемный поток теплоносителя через все коллекторы. Максимальное число коллекторов, подключенное последовательно, обусловлено максимальным значением гидравлического сопротивления.
При увеличении количества солнечных коллекторов гидравлическое сопротивление будет очень большим, что повлечет за собой необходимость установки больших диаметров труб для гелиосистем и мощного насосного оборудование. Это приведет к удорожанию системы и как следствие меньшей рентабельности.
У различных производителей максимальное число коллекторов подключенное последовательно может быть разным, но, как правило, лежит в приделах 8-12 солнечных коллекторов.
<Иногда существуют конструктивные особенности крыши или другого предполагаемого места установки коллекторов, при котором необходима реализация параллельного подключения. В таких случаях применимы рекомендации, которые будут описаны ниже для смешанных схем.
При проектировании больших гелиосистем с числом коллекторов от 12 шт. или из-за конструктивных особенностей планируемого места установки необходимо использовать смешанную схему подключения гелиоколлекторного поля.
При подключении двух и более коллекторных групп объединенных между собой последовательно, рекомендуется равномерно разделять количество коллекторов в каждой из групп. Например, при предварительном расчете необходимо установить 17 солнечных коллекторов то целесообразно будет установить на один коллектор меньше или больше. В таком случае можно установить два ряда коллекторов по 8 или 9 шт. В таком случае нет необходимости устанавливать дополнительные балансировочные клапаны. Группы должны подключатся по принципу Тихельмана. В таком случае каждый гелиоколлекторный ряд имеет одинаковое гидравлическое сопротивление, следовательно и равномерный объемный поток теплоносителя.
Балансировка объемных потоков теплоносителя в гелиоколлекторном поле
При невозможности установки коллекторов в равномерные группы необходимо использовать балансировочные клапаны для каждой группы. Величина объемного потока теплоносителя должна быть пропорциональна величине площади каждой группы. Проще говоря, если 10 коллекторов подключены в две группы последовательно соединенных коллекторов 6 и 4 шт. то объемный поток разделяется для каждой группы в процентном соотношении 60% для шести солнечных коллекторов и 40% для четырех.
Для оптимального проектирования гелиоколлекторного поля необходимо рассматривать различные варианты подключения коллекторных групп. Среди них необходимо выбрать оптимальный вариант, не требующий сложной балансировки гелиоколлекторного поля.
Например, если в смешанной схеме верхняя коллекторная группа имеет такое же количество коллекторов, как и сумма двух нижних, то гидравлическое сопротивление будет различным и потребуется сложная балансировка групп.
Подключение гелиоколлекторного поля без необходимости балансировки
В таком случае, можно подключить две нижние группы последовательно. Это позволит избежать балансировки коллекторных групп.
Сергей Маринец
Автор - инженер по возобновляемым источникам энергии
У вас на схеме с плоскими коллекторами этож параллельно соединение! И гидравлическое сопротивление гелиополя равно сопротивлению одного коллектора там указано 6 коллекторов. А вы пишите что это последовательно соединение непонятно?
Это не так, соединение последовательное.
Добрый день! Есть к вам вопрос! КПД солнечных коллекторов уменьшается при последовательной установке. Из этих соображений сколько можно установить последовательно, чтобы нагреть теплоноситель до максимальной температуры?
Все зависит в большей степени от расхода теплоносителя. Даже в одном коллекторе можно закипятить воду без циркуляции. Поэтому лучше степень нагрева регулировать именно расходом если стоит задача получить высокую температуру.