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Sonnenblumen-Solarwasser-Heizungsprojekte in den USA

Anzahl Durchsuchen:5545     Autor:Site Editor     veröffentlichen Zeit: 2012-03-19      Herkunft:Powered erkundigen

Dies ist ein großes Drainbacksystem, das Warmwasser für ein Wohngebäude mit 16 Einheiten in Pennsylvania liefert.

Das System wurde von Alan Rushforth entworfen und gebaut - hier ist seine Beschreibung des Systems:
"Anbei sind einige Fotos (davor und danach) eines Solar-Warmwassersystems, das ich kürzlich fertiggestellt habe. Es befindet sich auf einem Dach eines 16 Wohnblocks. Es ist ein Rücklaufsystem.
Vor der Installation verbrauchte das Gebäude 4.600 USD pro Jahr ausschließlich für Brauchwarmwasser. Zusammen mit dieser solaren Trinkwassererwärmungsanlage wurde ein neuer Polaris-Gas-Wassererhitzer mit einem Wirkungsgrad von 95% installiert. Abgesehen von meiner Arbeit oder der Gasheizungsinstallation kostete das Projekt 13.645 $. Zwischen dem neuen Heizgerät und dem SDHW-System werden die Gasrechnungen hoffentlich um 2/3 gesenkt. Ich glaube, dass viele kommerzielle SDHW-Anwendungen finanziell sinnvoller sind als Wohnanwendungen mit zunehmenden Skaleneffekten. Ich habe kommerzielles Solar-Warmwasser als Hobby angenommen und würde gerne jedem helfen, der Fragen hat. & quot;
Wirklich eine schöne Arbeit - vielen Dank an Alan für die Bereitstellung aller Bilder und detaillierten Bildunterschriften!
Die Bilder zeigen den Großteil der Konstruktionsdetails.
Überblick:
Installation und Unterstützung von Solarkollektoren (6)
Es gibt 3 Reihen von 3Sunflower Solar-Vakuumröhrenkollektoren (6 x 30 Röhrenkollektoren und 3 x 20 Röhrenkollektoren).
Solar Collector Installation und Unterstützung:
Installation und Unterstützung von Solarkollektoren (3)
Hier ist der Rahmen in Arbeit. Die Stahlpyramidenbasen sind 1/8 ". Stahlplatte. Einige Schnitte und die Kurven wurden von einem Fazzio (einem tollen Metallplatz in South Jersey) gemacht. Ich habe die Winkelschnitte und das Schweißen gemacht. Sie wurden in Holzdachbalken festgeschraubt und dann mit einer Fackelüberdachung überdacht, um sie nahezu wartungsfrei zu machen. Der Rest des Rahmens besteht aus Aluminium mit rostfreien Bolzen. Die horizontale Ebene des gesamten Rahmens ist in einer leichten diagonalen Neigung festgelegt, sodass bei der Montage der Kollektoren alles zum Tank zurückkippt. Wenn das Dach flacher wäre / alles eine Einheit wäre, wäre es vielleicht einfacher und billiger gewesen, die Rahmen direkt auf dem Dach zu montieren. Der erhöhte Rahmen hier ermöglicht jedoch eine einfache Wartung des Daches und schafft außerdem eine schöne Drainback-Neigung. Die Hauptträger sind 3x3x1 / 8 "x 24 '" langes quadratisches Aluminiumrohr. Längsquerträger waren 2x2x20'x1 / 8 Aluminium-Vierkantrohr. Diagonalverstrebung ist 1 1/2 x 1 1/2 x 1/8 Aluminiumwinkel. Der Rahmen kam so heraus, wie ich es wollte. Nicht federnd. Nicht zu viel. Verzinkter Stahl hätte auch funktioniert und wäre billiger gewesen, aber Aluminium sollte länger halten und ist leichter zu verarbeiten.
Installation von Wasser- und Speicherbecken für Solarheizungssysteme (6)
Oben ist eine Nahaufnahme von 6 2 'x 2' x 1/8 ". Stahlpyramidenbasen. Die 7/8 & quot; Gewindestangen machten das Einstellen der Steigung einfach, obwohl das Aufschneiden und Schweißen der Sockel eine Arbeit war. Etwas leichtere Stahlsorten (wie zB Spur 14) wären wahrscheinlich ausreichend gewesen.
Installation und Unterstützung von Solarkollektoren
Hier haben wir evakuierte Rohrverteiler installiert und bündeln die Anordnung zusammen mit Kupferrohren. Kurze Abschnitte des Hochtemperatur-Silikonkautschukschlauches (von Fitch Consulting) funktionierten gut, um die Verteilerrohre zusammenzuklemmen. 1 & quot; Eine dicke Armaflex-Rohrisolierung wurde über den Rohrleitungen installiert. Das Installieren der Röhren ist das letzte, was getan werden muss. Sie möchten nicht versehentlich eine Stagnationssituation erzeugen, wenn die Schläuche installiert sind, bevor die Pumpen und die Steuerung einschaltbereit sind.
Installation von Wasser- und Speicherbecken für Solarheizungssysteme (5)
Um den Armaflex vor Sonne und UV-Strahlung zu schützen (dieses System sollte jahrzehntelang halten), habe ich es mit foliengesichteter Schaumstoffisolierung von Home Depot umwickelt. Es war nicht so robust und klebrig, wie ich wollte, deshalb wickelte ich es erneut (später Foto) mit einem 12 Zoll breiten Peal and Seal-Dach ein, das ein haltbareres selbstklebendes Dachprodukt mit Folie ist.
Installation und Unterstützung von Solarkollektoren (5)
Oben ist noch nicht mit Peel und Seal umwickelt. Die Kupferrohrleitungen, die sich zwischen den Kollektorreihen erstrecken, müssen unterstützt werden, damit sie nicht durchhängen und ein Abflussproblem verursachen. Ich habe ein quadratisches Aluminiumrohr von 2 x 2 x 20 'oben an jedem Lauf angebracht, um ein Durchhängen zu verhindern. Dann alles mit Peel und Seal bedeckt.
Installation von Sanitär- und Lagertanks für Solarheizungssystem
Fertigprodukt alles verpackt und bereit für viele Jahre des Missbrauchs in den Elementen.
Installation von Sanitär- und Lagertanks:
Installation und Unterstützung von Solarkollektoren (3)
Hier ist das Dach, bevor wir angefangen haben. Der mittlere Schornstein wurde nicht mehr verwendet, da in jeder Wohnung separate Wärmepumpen installiert wurden und der Warmwasserbereiter durch einen 95% igen Polaris-Heizer ersetzt wurde. So konnten wir die obersten paar Fuß runter nehmen und es in eine Verfolgungsjagd verwandeln.
Installation von Wasser- und Speicherbecken für Solarheizungssysteme (3)
Hier sind die 1 & quot; pex / al / pex-Zeilen, die unter 1 " Armaflex läuft die Verfolgungsjagd hinunter (alter Schornstein). Sperrholz, Dosenschaum und Dacheindeckung wurden in der Öffnung versiegelt.
Installation von Wasser- und Speicherbecken für Solarheizungssysteme (2)
Hier ist der Keller, bevor wir angefangen haben. Ein bisschen Chaos.
Hier ist ein 822-Gallonen-STSS-Tank. Sie können den gefalteten EPDM-Liner sehen. Dahinter ist 2 & quot; Dämmplatte aus Schaumstoff. Die Aluminiumhaut hält alles zusammen. Der Tank wird in eine ovale Form abgeflacht, in einer Kiste mit einer Höhe von 4 1/2 ', einer Länge von 11' 'und einer Länge von 18' '. breit. Wir entkramen es nicht, entfernten den Deckel von innen, wickelten den abgeflachten Tank in etwas Pappe und Seil ein, um die Kanten zu schützen, und zerrten ihn die enge Kellertreppe hinunter. Sobald wir unten waren, kippten wir es hoch, öffneten es zu einem Kreis, hoben eine Kante an und schoben den unteren Kreis der Dämmplatte unter, und wir hatten einen Tank! Das orangefarbene Rohr ist 1 & quot; pex / al / pex (was ziemlich beeindruckend ist, wahrscheinlich in vieler Hinsicht besser als Kupfer). Am Ende haben wir den pex / al / pex in Kupfer umgewandelt, bevor er in den Tank gelangte. Die speziellen Klemmverschraubungen aus Messing von www.Plumbinggoods.com haben es geschafft. Die Rücklaufleitung kippt oberhalb der Wasserlinie nach oben. Wir haben es außerhalb des Tanks in Kupfer umgewandelt, um einen Kugelhahn zu montieren, von dem ich dachte, dass er zur Modulation des Flusses notwendig wäre. Es stellt sich heraus, dass das Ventil nicht benötigt wurde. Die andere Leitung war die Saugleitung für die Pumpen, die oberhalb der Wasserleitung in den Tank eindringt, aber nach unten abfällt, um Wasser vom Boden des Tanks abzusaugen.
Hier ist der Tank mit dem isolierten Deckel auf und die Installation komplett. Innerhalb des Tanks ist ein 1 1/2 "-Zustand ausgesetzt. x 120 'Kupferspule. Ich habe die Spule mit übergroßem Durchmesser für ein bisschen Tankeffekt in der Spule verwendet - sie enthält 10 Gallonen heißes Wasser. Wenn ein Mieter einen Warmwasserhahn öffnet, strömt unter Druck stehendes kaltes Wasser von der Straße durch dieses untergetauchte Rohr auf seinem Weg zum Heizgerät und erwärmt sich auf seinem Weg. Das Wasser, das in die Heizung eintritt, ist bis zu der Zeit, in der es die Heizung erreicht, teilweise oder vollständig erhitzt, und die Heizung wird viel weniger eingeschaltet. Bei einem Wiederholungsauftrag verwende ich möglicherweise nicht mehrere große Spulen, sondern mehrere kleinere Spulen, die gleich gut funktionieren und weniger kosten. Die obere schwarze Linie ist der Ertrag der Sonnenkollektoren. Die schwarze Linie, die zu den beiden Pumpen am Boden führt, ist die Kupfer-Saugleitung, die vom Boden des Tanks bis zu den Kollektoren führt. Es gibt eine Sache, die Pumpenkavitation genannt wird. Soweit ich es verstehe, kann Wasser (vor allem heißes Wasser) unter Saugwirkung in der Pumpe verdunsten (im Wesentlichen sieden), was Geräusche verursacht und die Lebensdauer der Pumpe verkürzt. Ein ausreichender Druck auf der Einlassseite der Pumpe kann Kavitation beseitigen und den Durchfluss auf der Auslassseite der Pumpen einschränken. Um den Einlassdruck in den Pumpen zu maximieren, habe ich sie so nahe wie möglich am Boden gehalten. Kavitation war kein Problem.
Hier sind 2 Messingpumpen Taco 009. Messingpumpen kosten mehr als Eisen, aber da der Tank entlüftet ist und Sauerstoff ausgesetzt ist, ist Messing am besten, weil es nicht rostet.
Auf diesem Foto können Sie sehen, dass der rechte Kugelhahn auf halbem Weg gedrosselt wird, um den Durchfluss von etwa 10 g / min dahin zu bringen, wo wir ihn haben wollen - etwa 4,5 g / min (0,5 g / s pro Sammler). Die Goldline GL30-Steuerung benötigt mindestens vier Grad heißeres Rücklaufwasser als das Speisewasser, oder die Pumpen werden heruntergefahren. Wenn man den Durchfluss bei 10 g / min verlässt, schaltet der Controller die Pumpen regelmäßig ein und aus. Als weitere Verfeinerung, anstatt den Fluss zu drosseln, habe ich eine Verzögerung des Timers angeschlossen, die eine Pumpe nach ein paar Minuten abschaltet (wenn der Rückfluss mit Siphoneffekt hergestellt ist). Bei weit geöffneten Ventilen sinkt der Durchfluss von 10 bis 4,5 gpm genau dort, wo wir ihn haben wollen.
Hier kann man die Goldline GL30 an der Wand sehen - ziemlich einfach zu verkabeln. Das rechteckige Metall / Glas-Ding auf der rechten Seite ist ein Durchflussmesser. Es gibt mehrere Hersteller. Der Schlüssel ist für höhere Temperaturen, wie 180F, mit einer geeigneten Durchflussskala bewertet. Ich hatte es ursprünglich tiefer montiert, aber dann auf Höhe der Wasserlinie im Tank nach oben verschoben. Auf diese Weise zeigt die Pumpe, wenn die Pumpen abgestellt sind und das Wasser vollständig abgelaufen ist, wo sich die Wasserleitung des Tanks befindet, was schön ist.
GEWONNENE ERKENNTNISSE:
GEPÄCKTRÄGER: Gestelle können einen erheblichen Arbeits- und Materialaufwand verursachen. Ich suchte nach Zero-Maintenance-Racks, die Dachreparaturen oder -wartungen nicht verhindern würden. Das hochgezogene Rack-Design, das ich verwendet habe, hat dies erreicht, aber es war eine Menge Arbeit. Ein weiterer Vorteil dieses Gestelldesigns war, dass ich die Ebene der Gestelle neigen konnte, um das Abfließen des Wassers in den Tank zu erleichtern, wenn der Controller die Pumpe abschaltete. Racks, die flach auf dem Dach montiert sind, sparen Geld, wären aber für das Dach weniger geeignet gewesen und hätten andere Herausforderungen hinsichtlich der Erreichung dieser kritischen Rückführneigung gestellt.
SAMMLER:
Sie kamen auswww.sunflower-solar.com. Bill Fitch dort ist sehr kenntnisreich und war bei technischen Problemen sehr hilfreich. Die Zeit wird zeigen, wie viel die Gasrechnung gesenkt wird, aber sie scheinen gut zu funktionieren. Am ersten vollen Betriebstag stieg der 822-Gallonen-Tank von 86 ° F auf 119 ° F. Da an diesem Tag volle Sonne herrschte und die Spule noch nicht betätigt wurde, bot sie versehentlich einen guten Test. 6.855 lbs Wasser wurden um 33 Grad angehoben, was etwa 226.000 btu an einem Tag in den Tank oder etwas mehr als 28.000 btu / 30-Röhrenkollektoren (ohne Berücksichtigung von Rohrleitungen und Tankverlusten) entspricht. Ein Wort oder Vorsicht - Evac-Röhrenkollektoren enthalten eine Million (scheint es) kleine Teile zu montieren. Erlaube zusätzliche Arbeit. Auch das Boxen für die Glasröhren ist ziemlich knapp. Vorsichtig handhaben und nicht am Ende stehen - dünne Schaumstoff-Endverpackungen dämpfen die Spitzen am Ende der Glasröhrchen nicht ausreichend. Zum Zeitpunkt der Installation waren am Ende 3 von 240 Röhren gerissen - aber das war kein großes Problem. Bill lieferte mit jedem Verteiler ein Ersatzrohr.
PUMPS:
Wenn Sie Wasser 50 'mit Umwälzpumpen, die nur einen 33' Kopf haben, aufpumpen müssen, sollten theoretisch 2 in Reihe den Trick ausführen. Die Theorie hat sich als richtig erwiesen - gemeinsam erledigen sie die Arbeit. Um das kühlste Wasser aus dem Boden des Tanks zu pumpen, könnte man eine Armatur in den Boden einschneiden oder theoretisch auch über einem Wasserrohr oberhalb der Wasserleitung ziehen. Diese Theorie hat auch funktioniert.
PIPE SIZING:
Überdimensionieren Sie die Rohre nicht. Aus Kosten- und Wärmeverlustgründen ist größer nicht unbedingt besser. Wenn bei diesem Größensystem der Kopf niedriger war und nur eine Pumpe verwendet wurde oder wenn beide Pumpen eingeschaltet bleiben würden, war 3/4 ". Rohr wäre ausreichend (anstelle der 1 ", die ich verwendete). Die Verwendung des kleinsten Rohrs, das die Aufgabe erfüllt, trägt dazu bei, die Kosten für die Isolierung von Rohren und Rohrleitungen niedrig zu halten und den Wärmeverlust an der Oberfläche ein wenig zu reduzieren.
KUPFERRIPPE vs. PEX .:
Die allgemeine Weisheit ist, dass Sie Kupfer für die Hin- und Rückleitungen der Kollektoren verwenden müssen, um hohe Stagnationstemperaturen zu bewältigen. Ich fühlte mich auf einem Rücklaufsystem, wo während der Stagnation keine Flüssigkeit in den Kollektoren ist. Pex / al / pex (Premium-Pex mit einer Aluminiumschicht im Inneren) sollte für den gesamten Lauf außer den letzten paar Fuß zum Kollektor funktionieren Sie könnten mehr von dieser Stagnationswärme aufnehmen. Es stellt sich heraus, dass Pex / al / pex eine sehr beeindruckende Pfeife ist. Das im Pex eingebettete Aluminium scheint etwa 1/32 Zoll zu sein. dick und das Rohr ist für 80 psi bei 200F ausgelegt. Bisher funktioniert es gut, und ich bin zuversichtlich, dass dies auch weiterhin so sein wird. Hinweis: pex / al / pex hat einen etwas größeren Durchmesser als reguläres pex und verwendet seine eigenen speziellen Klemmverschraubungen. Sie müssen keine pex-Bördelmaschine kaufen, um sie zu verwenden - nur die richtigen Klemmverschraubungen. (Ich habe das auf die harte Tour gelernt).
ROHRISOLIERUNG:
1 & quot; Armaflex (extra dick - Spezialprodukt aus dem Bereich HVAC) hat gut funktioniert. Das Peel and Seal-Dach funktionierte gut, um es einzuwickeln und vor den Elementen zu schützen. Um die Tankisolation zu verstärken (besonders bei übergroßen Tanks erwünscht), könnte man 2) 4x8x 2 '' Schaumplatten und legen Sie sie vor dem Einbau zuerst unter den Tank, um die untere Isolierung zu verdoppeln. Wenn gewünscht, kann man die Seiten und das Dach später immer mit zusätzlicher Isolierung umwickeln.
TANKGRÖSSE:
Ich glaube, bei diesem Typensystem, bei dem der Tank ein einfacher, nicht druckbeaufschlagter, relativ kostengünstiger Artikel ist, der einen kleinen Prozentsatz der gesamten Systemkosten (weniger als 15%) ausmacht, kann man es sich leisten, für einen größeren Tank zu springen, der mehr Gallonen pro Person enthält als normalerweise empfohlen. Ich habe 822 Gallonen mit 51 Gallonen pro Wohnung (normalerweise eine Person in jeder dieser Wohnungen) verwendet. Obwohl dies mehr Speicherplatz als die oft empfohlenen 20 bis 30 Gallonen pro Person ist, hat es immer noch nicht so viel "Schwungradeffekt", wie ich gehofft hatte. Bei den Stichproben stieg die Panzertemperatur im November von Mitte der 70er Jahre auf die oberen 120er. Wenn ich es noch einmal tun würde und der Tank passen würde, würde ich die Tankgröße erhöhen, um 80 Gallonen oder mehr pro Einheit bereitzustellen, die meiner Meinung nach die Wärme von sonnigen Zaubersprüchen besser absorbieren, in wolkige Zaubersprüche tragen und die Gesamtleistung verbessern würde.
TANK DETAILS:
Bei der Bestellung eines STSS-Tanks wird angegeben, wie viele Tankeinlasshülsen installiert werden sollen. In diesem Fall waren es insgesamt 4, 1 für die Kollektorzuführung, 1 für den Kollektorrücklauf, 1 für die Straßendruckzuführung zur Spule und eine für den Ausgang der Spule zum Gasheizgerät. Wenn Sie nichts anderes angeben, werden alle 4 in einer Reihe im Abstand von etwa 6 Zoll montiert. ein Teil. Für optimale Pipe-Läufe benötigte ich einen auf der gegenüberliegenden Seite des Tanks. Ich entfernte einen, bewegte ihn und flickte das Loch (alles über der Wasserlinie). Wenn ich es noch einmal tun würde, wäre es besser, die Positionen der Eintrittsstellen für die Tankrohre zu planen und festzulegen oder zumindest eine zusätzliche Muffe oder 2 zu bestellen, falls eine Feldänderung gewünscht wird.


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