Güneş Termal Kollektörü Seçimi: Performans ve Senaryo Arasında Bir Denge
Bir performansı güneş hava kaynaklı su ısıtıcı (SAW) sistemi büyük ölçüde çekirdek bileşeninin tipine ve verimliliğine bağlıdır: güneş termal kollektörü. Profesyonel mühendislik uygulamalarında iki ana teknoloji dikkate alınır: düz plakalı toplayıcılar ve boşaltılmış tüplü toplayıcılar.
1. Boşaltılmış Tüp Toplayıcı (ETC)
Vakumlu tüp teknolojisi, mükemmel yalıtım performansı nedeniyle SAW sistemlerinde önemli bir rol oynar.
Prensip Avantajı: Boşaltılmış tüpler, konvektif ve iletken ısı kaybını önemli ölçüde azaltmak için tüpler arasında yüksek bir vakum katmanı kullanır. Bu, düşük ortam sıcaklıklarında veya düşük güneş ışınımı koşullarında bile (bulutlu günler veya kış gibi) ETC'lerin yüksek toplama verimliliğini koruyabileceği ve suyu daha yüksek bir seviyeye ısıtabileceği anlamına gelir.
Uygulanabilir Senaryolar: Mükemmel düşük sıcaklıkta ısı toplama performansı nedeniyle, boşaltılmış boru tipi özellikle kuzey Çin, soğuk iklimler ve daha yüksek çıkış suyu sıcaklıkları gerektiren ticari uygulamalar için uygundur. Hava kaynaklı ısı pompaları için yüksek sıcaklıkta ön ısıtmayı daha verimli bir şekilde sağlayarak ısı pompasının iş yükünü önemli ölçüde azaltır ve böylece kışın sistemin mevsimsel performans faktörünü (SPF) iyileştirir.
Teknik Hususlar: Modern boşaltılmış borulu toplayıcılar genellikle susuz çalışmaya ve dolaylı ısı değişimine olanak tanıyan ısı borusu teknolojisini kullanır. Bu, donmaya karşı korumayı basitleştirir ve sistem güvenilirliğini artırır.
2. Düz Plaka Toplayıcı (FPC)
Düz Plakalı Kollektörler bazı projelerde sağlam yapıları ve termal stabiliteleri nedeniyle tercih edilmektedir.
Yapısal Özellikler: FPC, ısı emici bir plaka, şeffaf bir kapak ve bir yalıtım katmanından oluşur. Kompakt yapısı binalara (BIPV, Binaya Entegre Fotovoltaik/Termal) entegrasyonu kolaylaştırır.
Performansla İlgili Hususlar: Düz plakalı toplayıcılar, yüksek ışınım ve ortam sıcaklıkları altında mükemmel anlık verimlilik sunar. Ancak büyük sıcaklık dalgalanmaları altında vakum tüplerine kıyasla daha fazla ısı kaybı yaşarlar.
Uygulama Senaryoları: Düz plakalı kollektörler güney Çin, yıl boyunca bol güneş ışığı alan bölgeler veya düşük maliyetli, büyük ölçekli bir sistem entegrasyon çözümü olarak daha uygundur.
Profesyonel Entegrasyon: Güneş enerjili hava kaynaklı su ısıtıcılarında, düz plakalı kolektörler genellikle ısı pompası evaporatörü için bir ön ısıtma kaynağı görevi görür. Ürettikleri orta ve düşük sıcaklıktaki sıcak su, buharlaşma sıcaklığını artırır ve ısı pompasının COP'sini (Performans Katsayısı) optimize eder.
Isı Pompası Evaporatör Tasarımı: Eşleştirme ve Verimli Isı Değişimi
Güneş enerjili hava kaynaklı su ısıtıcı sisteminde, ısı pompasının çekirdeği, ortamdan düşük dereceli ısı enerjisini emen evaporatördür. Karmaşık bir sistemin gereksinimlerini karşılamak için evaporatörün yüksek ısı değişim verimliliğini ve çok modlu uyarlanabilirliği karşılaması gerekir.
1. Tüp İçinde Tüp / Kabuk ve Tüp Evaporatör
Bu tip evaporatör tipik olarak su ve soğutucu akışkan arasında doğrudan veya dolaylı ısı alışverişini içeren uygulamalarda kullanılır.
Fonksiyonel Konumlandırma: Standart hava kaynaklı ısı pompası (ASHP) modunda evaporatör havadaki ısıyı emer. Ancak güneş hibrit modunda evaporatör çok işlevli bir ısı değiştirici olarak tasarlanabilir.
Özel Uygulama: Bazı üst düzey Güneş Enerjili Hava Kaynak sistemleri, önce güneş kolektörleri tarafından ısıtılan ve daha sonra soğutucuyu desteklemek için evaporatöre aktarılan bir ara ortam (antifriz veya sirkülasyon suyu gibi) kullanır. Bu tasarım, evaporatörün mükemmel akış direncine ve ısı transfer katsayısına sahip olmasını gerektirir.
2. Kanatlı Borulu Evaporatör
Bu evaporatör, standart hava kaynaklı ısı pompası dış ünitelerinde kullanılır ve ısıyı doğrudan ortam havasından emer.
Temel Fonksiyon: Sezon dışı dönemlerde veya yardımcı ısıtma sırasında, sistem öncelikle hava ısısını absorbe etmek için kanatlı borulu evaporatöre güvenir.
Buz Çözmeyle İlgili Hususlar: Düşük sıcaklıklı, yüksek nemli ortamlarda, kanatlı borulu evaporatörler donma sorunuyla karşı karşıya kalır. Profesyonel Güneş Enerjili Hava Kaynağı sistemleri, buz çözme ısı kaynağı olarak bile güneş kolektörlerinden gelen fazla ısıyı kullanarak buz çözme verimliliğini artırır ve buz çözme enerji tüketimini ve ısı pompasının arıza süresini azaltır.
Kombine Sistem Entegrasyonu ve Optimizasyonu
Güneş Enerjili Hava Kaynaklı Su Isıtıcısının uzmanlığı, optimize edilmiş kontrol mantığında ve toplayıcı ile evaporatör arasındaki termodinamik döngüde yatmaktadır.
Enerji Sinerjisi: Sistem, güneş enerjisiyle ön ısıtmanın ne zaman kullanılacağını (su tankı sıcaklığını veya ısı pompası buharlaşma sıcaklığını artırmak için) ve ne zaman saf ısı pompası moduna geçileceğini doğru bir şekilde belirlemek için akıllı bir sıcaklık kontrol algoritması kullanır. Bu dinamik anahtarlama, güneş enerjisinin önceliğini sağlar ve yenilenebilir enerjinin kullanımını maksimuma çıkarır.
Performans iyileştirmesi: Kollektör tarafından sağlanan ön ısıtma enerjisi, ısı pompası kompresörünün emme basıncını önemli ölçüde artırır ve sıkıştırma oranını azaltır, böylece sistemin birleşik moddaki COP'sini, saf hava kaynaklı ısı pompasınınkinden çok daha yüksek hale getirerek, enerjinin marjinal faydasını maksimuma çıkarır.
