Создание эффективной основы: проектирование высокопроизводительной системы солнечного воздушного отопления AFPC

Создание эффективной основы: проектирование высокопроизводительной системы солнечного воздушного отопления AFPC

В Китае есть место, известное как «Город Солнца» – Дэчжоу, провинция Шаньдун. В этой земле, полной солнца и энергии, компания Dezhou BTE Solar Co., Ltd. с 2009 года стремится к свету и теплу. Более десяти лет компания не только производит продукцию, но и создаёт глобальную сеть по использованию солнечной энергии. Благодаря неукоснительному стремлению к качеству, название BTE Solar стало синонимом надёжности и эффективности, завоевав доверие и признание клиентов по всему миру. Это не просто заводы по сборке оборудования, а инновационная платформа, тесно интегрирующая передовые исследования и разработки с бережливым производством, стремящаяся предоставлять доступные решения в области чистой энергии для всего мира.

Открытие руководства по продукции BTE Solar подобно чтению энциклопедии технологий использования солнечного тепла. От эффективных вакуумных трубок, составляющих основу системы, до напорных и безнапорных солнечных водонагревателей, которые можно адаптировать к различным бытовым потребностям, – все они демонстрируют глубокие технические знания компании. Ещё более примечательно то, что их исследования никогда не прекращались и распространились на передовую область интегрированных фотоэлектрических/фототермических (ФВТ) технологий, которые могут одновременно генерировать электроэнергию и тепло. Именно эта комплексная схема и долгосрочное накопление опыта в различных технологических направлениях обеспечивают им прочную основу для начала новой главы в области солнечного воздушного отопления. Рождение воздушных коллекторов серий ATPC и AFPC – это кристаллизация многолетних знаний BTE Solar в области материаловедения, термодинамики и системной интеграции. Они воплощают в себе ключевую приверженность BTE Solar качеству, долговечности и устойчивому развитию, рисуя для нас прекрасное будущее, в котором солнечный свет рассеивает холод и защищает голубое небо. 

Для успешного использования AFPC-коллектора Dezhou BTE Solar и создания крупномасштабной коммерческой системы солнечного воздушного отопления его значение выходит далеко за рамки простого крепления панелей к стене. Для этого требуется строгая и систематическая методология проектирования, гарантирующая не только эффективную работу системы, но и её полную интеграцию в существующую инфраструктуру здания, тем самым раскрывая максимальный потенциал энергосбережения. Для архитекторов, инженеров систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и энергетических консультантов освоение следующих ключевых принципов проектирования является важнейшим навыком для создания такого «эффективного проекта».

1. Обследование участка и оптимизация ориентации: улов каждого солнечного луча. Основа любого успешного солнечного проекта — максимально эффективное улавливание солнечного излучения. Идеальным «домом» для массивов AFPC является открытая, ничем не загороженная вертикальная стена, обращённая на юг (в Северном полушарии). Такая ориентация позволяет наиболее эффективно «принять» низкое солнце зимой, идеально совпадая с пиковым потреблением тепла в здании.

Азимут: антенная решетка должна быть ориентирована как можно южнее. Даже при отклонении от азимута её следует контролировать в пределах 45 градусов, чтобы избежать значительного ухудшения характеристик.

Угол наклона: при настенном монтаже угол наклона фиксирован и составляет 90 градусов. При монтаже на крыше или полу оптимальный угол наклона обычно равен широте местности плюс 15 градусов. Такой более крутой угол не только способствует накоплению тепла зимой, но и способствует естественному сползанию снега.

Анализ теней: это критически важный этап, который нельзя пропустить. Необходимо проводить анализ теней на объекте круглосуточно, особенно зимой под прямым углом к ​​солнцу. Любой объект, который может загораживать антенную решетку в часы пиковой солнечной активности (обычно с 9:00 до 15:00), например, соседние здания, деревья или оборудование на крыше, может существенно снизить эффективность системы.

2. Формирование системы и управление воздушным потоком: поиск оптимальной точки баланса, точный расчет площади массива и подбор подходящих вентиляторов являются важнейшими техническими аспектами проектирования.

Площадь коллектора: Какой размер коллектора необходим? Это зависит от двух основных параметров: интенсивности вентиляции здания (измеряемой в кубических футах в минуту или м3/ч) и ожидаемого повышения температуры воздуха (ΔT). Хотя точные расчёты можно выполнить с помощью профессионального программного обеспечения для моделирования энергопотребления, практическое правило заключается в том, что на каждый квадратный метр площади коллектора приходится примерно от 120 до 240 кубических метров воздуха в час.

Выбор вентилятора: Системе требуется мощное «сердце» – промышленный вентилятор, работающий от сети, производительность которого должна быть достаточной для преодоления всего сопротивления, возникающего при прохождении воздуха через коллекторную решетку и внутренние трубопроводы здания. Выбор вентиляторов должен обеспечивать достаточное статическое давление при расчетном расходе воздуха. Настоятельно рекомендуется оснастить вентилятор частотно-регулируемым приводом (ЧРП), который позволит системе интеллектуально регулировать скорость потока воздуха в зависимости от интенсивности солнечного света, подобно автоматической коробке передач автомобиля, и всегда поддерживать оптимальный режим работы.

Искусство балансировки воздушного потока: это процесс поиска оптимального баланса между «температурой» и «эффективностью». Низкая скорость ветра и высокая температура выходящего воздуха приведут к перегреву самого коллектора, что приведет к увеличению теплопотерь и снижению общей эффективности; высокая скорость ветра повышает эффективность, но температура выходящего воздуха может быть недостаточно высокой. Оптимальный расход воздуха обычно является точкой, которая может обеспечить значительное повышение температуры в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) здания, сохраняя при этом высокую эффективность системы.

3. Системная интеграция и интеллектуальное управление: безупречная интеграция системы с «мозгом» — ключ к достижению автоматизированной и интеллектуальной работы системы. Наиболее распространённой практикой является подключение горячего воздуха, генерируемого массивом AFPC, к воздухозаборнику основного воздухообрабатывающего агрегата (AHU) или крышного блока (RTU) здания посредством трубопроводов.

Конструкция трубопровода: Все соединительные трубопроводы должны иметь качественную изоляцию (например, класс изоляции не ниже R-8) для предотвращения потерь ценного тепла при транспортировке. Диаметр трубопровода также должен быть тщательно рассчитан, чтобы обеспечить минимальное сопротивление потоку воздуха при заданном объёме.

Логика управления: Система AFPC должна быть интегрирована в «мозг» здания — систему автоматизации зданий (BAS). Простая и эффективная логика управления обычно требует двух датчиков температуры: один для измерения температуры наружного воздуха, а другой — для измерения температуры на выходе из массива AFPC. Программа управления выглядит следующим образом:

Когда система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха здания выдает команду на отопление, и

Когда температура на выходе АФПК значительно выше температуры наружного воздуха (например, на 5 °C выше),

BAS включит вентилятор AFPC, откроет соответствующий воздушный клапан и начнет подачу свежего воздуха, предварительно нагретого солнечной энергией.

В противном случае система AFPC остаётся в режиме ожидания, пока вентиляционная установка забирает свежий воздух из основного канала. Такая логика гарантирует, что система запускается только тогда, когда это может принести чистую экономию энергии, тем самым используя каждую копейку солнечной энергии на лопасти.

Проектирование высокоэффективной системы солнечного воздушного отопления AFPC — это системная наука, сочетающая в себе гелиотехнику и традиционный подход к проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК). Благодаря тщательному анализу условий объекта, точной оптимизации ориентации коллекторов, точному расчету масштаба системы и воздушного потока, а также интеллектуальному управлению, интегрированному с системами автоматизации зданий, инженеры могут разработать практичный и реализуемый «план эффективности» для любого здания. Тщательно спроектированная система AFPC на основе высококачественных коллекторов Dezhou BTE Solar станет долгосрочным активом здания, непрерывно создавая значительную экономическую и экологическую ценность в ближайшие десятилетия.