Пока на улице некомфортно...
Feb. 9th, 2017 04:18 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
slava68Займемся теоретическими расчётами.
Решение уравнения со многими известными :-))
При размещении солнечных коллекторов на крыше есть несколько возможных способов их соединения. Основные два - последовательный и параллельный.
Разложим на чаши виртуальных весов достатки и недостоинства обоих способов:
1. Последовательное соединение.
Недостатки последовательного включения:
- Всё так же, как и электричестве - увеличивается сопротивление (гидравлическое) системы. Насосу требуется больше энергии, для прокачки теплоносителя по трубам.
- Разница температур ("тепловой напор") между теплоносителем и медным стержнем вакуумной трубки будет снижаться от первой трубки до последней в системе и соответственно линейно, а вот снижение эффективности теплопередачи от трубки к теплоносителю - процесс нелинейный и сильно зависит от разницы температур. Разница температур оказывает, пожалуй, самое сильное влияние, т.к. в формуле теплопередачи она "в четвёртой степени".
- увеличиваются потери в магистралях из-за более высокой температуры теплоносителя, требуется больше теплоизоляции.
Графическое представление процесса теплопередачи выглядит примерно так.
На графике время в минутах, температура второго теплоносителя ( конкретно в этом эксперименте) равна 0 градусов.
Зелёный график - если процесс динамический - например, если воду возле стенок перемешивать.
Соответственно, график реализованной передачи мощности (тепловой) в Ваттах:
для "статического" процесса - типа, "вода в кастрюле и снаружи снег".
График передачи мощности, если воду "в кастрюле" (и снег снаружи) перемешивать:
как видите, получается увеличение мощности в ДЕСЯТЬ! раз.
Если изменить масштаб графиков и наложить их друг на друга:
Получится, что часть панелей (теоретически) преобразует солнечное тепло в энергию теплоносителя менее эффективно :-(
Положительные качества последовательного включения
- более высокая температура на выходе системы солнечных коллекторов. Даже при пасмурной погоде. Можно использовать теплоноситель непосредственно в "тёплый пол", а можно запасать энергию в тепловом аккумуляторе.
- температура стагнации вакуумных трубок 208 градусов, максимальная температура теплоносителя около 100 градусов, значит мы в любом случае получим минимум 100 градусов дельты температур.
- требуется меньше расходных материалов для реализации последовательного включения солнечных коллекторов.
2. Параллельное соединение.
Недостатки параллельного включения:
- требуется рассчитывать или регулировать гидравлическое сопротивление каждого плеча системы. Иначе получим тот же эффект неэффективности панелей, в которых теплоноситель течёт медленнее.
- требуется много "фасонины" и соединения труб для сборки системы.
Достоинства параллельного включения:
- больший "тепловой напор", соответственно, улучшенный съём энергии с панелей.
- меньше гидравлическое сопротивление системы, меньше потребляемая мощность циркуляционным насосом.
Теперь перейдём ко второй части - передача энергии в тепловой аккумулятор.
Из интернета известно, что передача энергии от воды к воде через теплопроводную стеночку 1600 Вт/м2*К (в статичном режиме)
Значит мы можем реализовать 1.6кВт на квадратный метр площади теплообменника с перепадом температуры в 1 градус (Кельвина)
Для того, чтобы увеличить мощность, необходимо, либо увеличивать площадь теплообменника, либо увеличивать разницу температур - так называемый "тепловой напор".
1 м2 поверхности = 12,3 погонных метра трубы диаметром 26мм. Увеличение длины трубы линейно увеличивает мощность и стоимость теплообменника (медного).
Надо где-то поискать трубу такого типа:
Увеличение разности температур между жидкостями на 1 градус, тоже увеличивает передаваемую мощность в два (примерно) раза и практически ничего нам не будет стоить. Увеличение разницы температур повышает коэффициент передачи нелинейно.
Значит, надо как можно сильнее греть теплоноситель в контуре солнечных коллекторов. И тут нам больше подходит "последовательное соединение", но там меньше эффективность :-) Насколько ?
Может ли недостаток первой части нивелировать достоинства второй части системы ?
С удовольствием приму дельные советы и комментарии :-))
UPD: а сделаю-ка я теплообменник из гофрированной нержавеющей трубы :-)))
Вот даже и таблицу для расчёта гидравлического сопротивления нашёл:
осталось узнать цену на неё в Болгарии и тогда сделаю свой выбор.
Для магистрали попробую использовать металлопластик или пластиковые трубы для отопления в теплоизоляции. При равном диаметре и количестве передаваемого через стенки трубы тепла, понадобится около 3,5 метров медной, или 25 стальной или 4000 метров металлопластиковой трубы.
Решение уравнения со многими известными :-))
При размещении солнечных коллекторов на крыше есть несколько возможных способов их соединения. Основные два - последовательный и параллельный.
Разложим на чаши виртуальных весов достатки и недостоинства обоих способов:
1. Последовательное соединение.
Недостатки последовательного включения:
- Всё так же, как и электричестве - увеличивается сопротивление (гидравлическое) системы. Насосу требуется больше энергии, для прокачки теплоносителя по трубам.
- Разница температур ("тепловой напор") между теплоносителем и медным стержнем вакуумной трубки будет снижаться от первой трубки до последней в системе и соответственно линейно, а вот снижение эффективности теплопередачи от трубки к теплоносителю - процесс нелинейный и сильно зависит от разницы температур. Разница температур оказывает, пожалуй, самое сильное влияние, т.к. в формуле теплопередачи она "в четвёртой степени".
- увеличиваются потери в магистралях из-за более высокой температуры теплоносителя, требуется больше теплоизоляции.
Графическое представление процесса теплопередачи выглядит примерно так.
На графике время в минутах, температура второго теплоносителя ( конкретно в этом эксперименте) равна 0 градусов.
Зелёный график - если процесс динамический - например, если воду возле стенок перемешивать.
Соответственно, график реализованной передачи мощности (тепловой) в Ваттах:
для "статического" процесса - типа, "вода в кастрюле и снаружи снег".
График передачи мощности, если воду "в кастрюле" (и снег снаружи) перемешивать:
как видите, получается увеличение мощности в ДЕСЯТЬ! раз.
Если изменить масштаб графиков и наложить их друг на друга:
Получится, что часть панелей (теоретически) преобразует солнечное тепло в энергию теплоносителя менее эффективно :-(
Положительные качества последовательного включения
- более высокая температура на выходе системы солнечных коллекторов. Даже при пасмурной погоде. Можно использовать теплоноситель непосредственно в "тёплый пол", а можно запасать энергию в тепловом аккумуляторе.
- температура стагнации вакуумных трубок 208 градусов, максимальная температура теплоносителя около 100 градусов, значит мы в любом случае получим минимум 100 градусов дельты температур.
- требуется меньше расходных материалов для реализации последовательного включения солнечных коллекторов.
2. Параллельное соединение.
Недостатки параллельного включения:
- требуется рассчитывать или регулировать гидравлическое сопротивление каждого плеча системы. Иначе получим тот же эффект неэффективности панелей, в которых теплоноситель течёт медленнее.
- требуется много "фасонины" и соединения труб для сборки системы.
Достоинства параллельного включения:
- больший "тепловой напор", соответственно, улучшенный съём энергии с панелей.
- меньше гидравлическое сопротивление системы, меньше потребляемая мощность циркуляционным насосом.
Теперь перейдём ко второй части - передача энергии в тепловой аккумулятор.
Из интернета известно, что передача энергии от воды к воде через теплопроводную стеночку 1600 Вт/м2*К (в статичном режиме)
Значит мы можем реализовать 1.6кВт на квадратный метр площади теплообменника с перепадом температуры в 1 градус (Кельвина)
Для того, чтобы увеличить мощность, необходимо, либо увеличивать площадь теплообменника, либо увеличивать разницу температур - так называемый "тепловой напор".
1 м2 поверхности = 12,3 погонных метра трубы диаметром 26мм. Увеличение длины трубы линейно увеличивает мощность и стоимость теплообменника (медного).
Надо где-то поискать трубу такого типа:
Увеличение разности температур между жидкостями на 1 градус, тоже увеличивает передаваемую мощность в два (примерно) раза и практически ничего нам не будет стоить. Увеличение разницы температур повышает коэффициент передачи нелинейно.
Значит, надо как можно сильнее греть теплоноситель в контуре солнечных коллекторов. И тут нам больше подходит "последовательное соединение", но там меньше эффективность :-) Насколько ?
Может ли недостаток первой части нивелировать достоинства второй части системы ?
С удовольствием приму дельные советы и комментарии :-))
UPD: а сделаю-ка я теплообменник из гофрированной нержавеющей трубы :-)))
Вот даже и таблицу для расчёта гидравлического сопротивления нашёл:
осталось узнать цену на неё в Болгарии и тогда сделаю свой выбор.
Для магистрали попробую использовать металлопластик или пластиковые трубы для отопления в теплоизоляции. При равном диаметре и количестве передаваемого через стенки трубы тепла, понадобится около 3,5 метров медной, или 25 стальной или 4000 метров металлопластиковой трубы.
no subject
Date: 2017-02-09 05:49 pm (UTC)no subject
Date: 2017-02-09 06:23 pm (UTC)no subject
Date: 2017-02-09 06:27 pm (UTC)no subject
Date: 2017-02-10 08:39 am (UTC)N параллельных групп по 3 трубки (последовательно) в каждой.
И габариты системы - такие же :)
no subject
Date: 2017-02-10 11:24 am (UTC)Пока попробую расположить на крыше 5 панелей так, чтобы в будущем можно было бы попробовать пересоединить.