能源多樣化和節約研究所( IDAE )和太陽能熱工業協會( ASIT ) 修訂、更新和擴展了太陽能熱能技術指南,以應對最近所做的修改到建築技術規範的HE4部分。
太陽能熱能行業的專業人士需要經過驗證和認可的信息,以便在調整、設計、執行、運營和維護設施時作為良好實踐的指南。到目前為止,技術參考信息是上述現行立法的固有部分,僅限于最低技術要求。“太陽能熱能技術指南超越了建立最低技術規範的目标,并根據近年來獲得的經驗提供了更多信息,這對于該領域的專業人士來說無疑是一個附加值”,他們從 ASIT 解釋說。
該指南旨在提高建築物中太陽能裝置的質量,并促進太陽能熱能的所有可能應用,不僅可以用于生活熱水,還可以滿足安裝太陽能熱能的建築物的供暖和制冷需求。
在西班牙進行的太陽能熱裝置獲得的經驗涵蓋了 40 多年的時間,從本質上講,可以認為在世紀之交時分了兩個階段。第一階段通過投資援助和其他财政支持措施鼓勵在現有建築物中推廣太陽能裝置,始終針對用戶。第二階段開始于太陽能市政條例的生效,以及後來的建築技術規範的批準,該規範确定了生産衛生熱水 (DHW) 或泳池供暖所需的一部分能源需求在新建築中應該使用太陽能熱能,
随着法規的技術内容越來越簡化,法規本身預見到使用已被定義為非法規性技術文件的公認文件,這些文件可能包含規範、技術指南或良好實踐規範等内容,包括熱力裝置的設計、尺寸标注、組裝、維護、使用或檢查程序,以及熱力裝置的評估方法、解決方案模型、計算機程序和統計數據。IDAE和ASIT《指南》正是為此服務的。正因為如此,
該指南規定了太陽能熱能裝置的安全性、效率、質量、可靠性和耐用性要求,并為此:• 它設定了技術條件,使裝置在其整個使用壽命期間都能正常運行,并盡可能耐用。• 為安裝的所有階段提供标準:設計、計算、組件選擇、組裝、操作、使用和維護。14 章,295 頁第 1 章介紹了執行摘要,其中包含在 ACS 的太陽能熱裝置 (ST) 中應考慮的是最最重要的技術标準。從第2章到第9章,包含了完全涵蓋生活熱水供暖ST應用的内容,并進行了詳細的分析和描述;從使用預制系統制作的裝置到由任何尺寸的元件構成的裝置。ACS 太陽能裝置的大部分規範可用于本文其餘部分分析的其餘應用。
從第 10 章到第 13 章,納入了對 TS 在建築中其餘應用具體觀察:遊泳池的水加熱、加熱、冷卻和城市空調系統。最後,第 14 章包括參考文檔、要使用的格式、數據等。
用于水加熱的 ST 裝置有許多共同點,乍一看可能與管道和供暖系統非常相似。然而,它們存在顯着差異,影響與可達到的最高溫度和必須知道的安全性相關的方面。這些最高溫度的産生是因為熱發生器、太陽能集熱場的運行不能像鍋爐那樣适應需求,但相反,隻要有熱量,它總是會産生熱量。輻射。太陽能。
必須考慮的與設施設計和運行相關的兩個要點是:• 具有水密主回路:當主回路完全防水且沒有損失時,可實現最大的設施使用可靠性和可用性. 流體。• 有足夠的監視和維護協議:這些操作通常比看起來簡單得多,而且通常會在設計或執行不佳的設施中出現問題。設置裝置的配置是其适應使用需求并達到足夠的技術經濟平衡的關鍵方面。可以考慮以下建議:• 小于 7 kW (10 m2) 的安裝:- 使用預制系統可消除設計不良的風險并簡化組裝。- 選擇熱虹吸系統還是強制循環系統取決于建築物的結構特性以及太陽輻射和安裝位置的溫度,這會影響其性能。
• 7 到 70 kW(10 到 100 平方米)之間的中型裝置:- 出于經濟原因和減少維護,對于較小的裝置(7 到 35 kW),在儲罐内使用熱交換系統。- 在較大的安裝中,建議使用外部交換系統(35 至 70 kW)。使用闆式換熱器時,必須考慮到它們的清潔需求,以避免在硬水的情況下出現鈣質結殼。
• 中型或大型裝置,大于 70 kW (100 m2):- 使用慣性蓄能器代替家用熱水蓄能器可以經濟地補償尺寸增加以降低投資成本(慣性蓄能器的成本越低補償交換器和泵的額外成本),減少體積以防止軍團菌病并減少維護需求。對于多戶住宅的安裝,最有效、運營成本更低、投資更少的配置是太陽能安裝和支持系統完全集中的配置,隻要它們設計和執行得當。通過這種配置,應該設想一個自動流量測量和費用分配系統。組件和材料正确選擇材料和組件将确保安裝最适合所提供應用的使用條件,并确保其長期耐用。對于 DHW 應用,很難證明使用低溫集熱器(通常是扁平的)以外的集熱器是合理的。在為其餘應用選擇太陽能集熱器類型時,必須主要考慮工作溫度是多少,而工作溫度又與其将要供應的應用相關聯。高工作溫度将需要使用具有更好性能曲線的集熱器,以提供顯着的熱躍變。
對于 ACS 的太陽能蓄電池,需要特别注意内部保護塗層所能承受的最高溫度,并評估與所用材料的電阻和耐用性相關的保證。在選擇其餘組件并考慮完整的安裝圖之前,有必要定義溫度和壓力,最大和最小,将在回路的每個部分以及部分相同的和将位于外面的組件。
尤其要注意絕緣材料的選擇及其對外界因素(紫外線輻射、雨水、動物活動等)的防護。還需要檢查所有組件和材料與将要使用的工作流體的兼容性,無論是來自主管道的水還是防凍混合物。工作環境太陽能裝置與其他熱能裝置之間的根本區别與工作條件有關,包括溫度和壓力。設計者定義了極端操作條件,包括最大值和最小值,通過采取适當的措施,安裝在任何情況下都可以達到而不會超過這些條件,并且不會影響正常運行。出于這些目的,關于允許或不允許在初級回路中形成蒸汽的可能性做出的決定很重要,因為要使用的材料、控制策略等将在很大程度上取決于該決定。
塑料材料的使用需要特别小心,因為極端溫度和壓力條件的綜合作用會對它們産生影響。為此,不僅需要考慮管道的阻力和耐用性,還需要考慮連接附件的密封性、日常高溫變化以及回路中可能産生蒸汽的事實。如主回路,無論是常規的還是自動排水系統,都是封閉的水密回路,無需更換,防凍液稀釋、供氧等問題就可以避免。如果必須使用防凍液,
要考慮的方面之一就是所謂的逆流。這是因為太陽能蓄電池的溫度高于其所在環境的溫度,并且因為它可以通過自然循環驅動流體運動,如果不采取必要措施,這會增加其熱損失,從而導緻讓它冷卻。太陽能裝置可以在高于 60ºC 的溫度下産生 DHW,因此必須使用防止高溫的用戶保護裝置,例如保護配電線路和用戶的恒溫混合閥。另一方面,太陽能收集器必須被限制在一個技術區域内,隻有授權的技術人員才能接觸到。集成到建築物中理想情況下,太陽能裝置應該是建築物的一個組成部分,甚至可以提高其美感。對于建築物中小型裝置的充分建築集成,有必要考慮:
•為集水區尋找一個持續陽光充足的地方,并盡可能靠近蓄水系統、支持系統和消費點。•盡可能将太陽能集熱器朝向地理南方,努力實現最佳的建築整合,并且知道相對于南方高達 ± 45º 的偏差不會顯着影響安裝的性能。• 設計捕獲場的布置,使其沒有陰影,從而避免操作問題。建議使用簡化的工具進行對齊。為了實現大型設施的充分架構集成,必須補充說,收集系統必須盡可能安排在相同大小的電池中,這些電池必須均勻分布在可用空間中。為了更好地集成到 DHW 生産系統中,支持設備應始終與太陽能設備串聯,以便支持系統的入口溫度是太陽能部分的出口溫度。
CHEQ4 驗證程序屏幕
MetaSol 是一種計算設施整體性能的方法,該方法與 CHEQ4 軟件一起開發用于驗證符合技術建築規範 HE4 要求的最小太陽能貢獻。
液壓和熱設計
收集系統• 統一收集場的布置:最合适的做法是使用電池和相同的線路。考慮制造商的标準,優化電池傳感器的數量和它們之間的連接類型。• 盡量減少初級電路的路線:成本更低、損耗更少、問題更少。• 将主閥減少到必要的最小值,因為它幾乎總是安裝在外面。累積系統它必須有足夠的體積來儲存太陽能收集系統每天捕獲的所有能量,并且建議至少有一個以升為單位的累積體積 V 與以 m2 為單位的收集器面積 A 的比值 V / A = 75 升/平方米。建議将整個蓄能器布置在安裝在建築物内的單個垂直蓄能器中。在必須使用多個蓄能器的情況下,必須詳細研究操作,并且必須分析哪種類型的液壓連接更合适,串聯或并聯。交換系統外部交換器的設計參數的正确定義,如功率、流量、各回路的熱躍變等,必須根據其應用進行選擇,并且為了不降低裝置的性能,它是重要的是其有效性不低于0.7。
在内部交換器的情況下,交換功率與太陽能水箱中的交換器表面成正比。每平方米集水區的推薦交換面積必須大于 0.2 平方米。
在多住宅建築的分布式交換系統中,确保每個單獨的交換器在初級中相應的标稱流量是非常重要的,以确保交換器中的正确熱跳,盡管分配回路的總流量是通過應用相應的同時性系數來計算。液壓回路有必要強調與液壓回路的設計和尺寸确定相關的一些方面:• 需要通過正确确定循環泵的尺寸來使泵的電力消耗合理化。• 僅使用被認為對正确維護必不可少的閥門。• 自來水加注系統必須有一個必須保持常閉的截止閥,那些負責手動或自動引入混合物的防凍劑加注系統不得有任何直接加注自來水的回路系統。• 建議使用手動吹掃系統。避免使用自動機器,如果使用自動機器,請安裝保持關閉狀态的截止閥,以防止蒸汽逸出或空氣進入。設計人員必須建立必要的傳感器以确保正确操作,并能夠正确監控、評估和維護安裝。能源性能計算這些設施必須具有足夠的性能才能使其在經濟上可行。必須通過基于客觀可靠的計算對其能源性能進行充分評估來确定什麼。在這裡,值得區分兩個目标:一方面符合當地、區域或國家法規制定的最低要求(如果存在),另一方面是優化和比較不同類型的太陽能熱裝置。為了驗證是否符合法規制定的最低要求,必須定義标準和程序,以便對化石和可再生熱能生産技術進行評估和比較。
有充分驗證的模拟和計算方法可用于比較使用相同起始數據的不同技術,盡管在實踐中,将傾向于對每種技術使用特定的簡化方法,這些方法的有效性必須進行對比以确定它們的有效性等價。簡化的計算方法 f-Chart 和 Metasol 被認為是最具代表性和适用于太陽能裝置尺寸的方法,因為它們是簡單的程序,但具有足夠的精度。組裝、測試和調試裝配是必須特别注意的關鍵階段。焊縫的正确選擇、設備的錨固和位置、電路的坡度等,是保證其正确運行的關鍵。在開始安裝安裝之前,有必要進行适當的布局,監控是否符合項目規範、現行法規和每個組件制造商的指示。組裝完成後,必須進行法規、規範等規定的所有測試和調整,然後才能進行啟動。值得強調的是,進行所有液壓回路的密封性試驗和一次回路的滞止試驗的重要性。
測試完成後,必須特别注意清潔、填充、空氣吹掃和加壓電路才能開始工作。一旦啟動,執行所有檢查和調整,以及所有功能測試:日常開關、日常溫度變化、熱水輸送和保護系統。操作、使用和維護必須正确使用、操作和維護以最大限度地利用能源、提高其可用性并延長其使用壽命。有的太陽能裝置已經工作了 30 多年,并且得到了充分的維護,而其他一些被忽視的裝置在幾年後就毫無用處了。一個例子是防凍劑用完并且收集器因霜凍而損壞的情況。
應該強調需要有一個合适的說明手冊,其中包含用戶和維護人員必須擁有的所有信息。監視計劃建立了監視操作的方法,以确保操作值正确并預見預期收益與預測一緻。
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