Реальная работа гелиосистемы (системы солнечного нагрева воды); реальная работа солнечных коллекторов

Модератор

Пример мониторинга гелиосистем:
1. Система для ГВС и отопления в Германии с плоскими и вакуумными коллекторами, а также твердотопливным котлом: https://gela.ath.cx/dl2/live/data.svg (страницу нужно периодически обновлять)
2. Система для ГВС и отопления в Германии с плоскими коллекторами, тепловым насосом и твердотопливным котлом, работающие на один комбибак: https://heinlan.dyndns.org/dl2/live/data.svg (страницу нужно периодически обновлять)
3. Одна из самых больших гелиосистем (17943 м2 плоских солнечных коллекторов) для ГВС и отопления целого поселка в Дании: http://www.solvarmedata.dk/side2...69.html?anlaeg=2
4. Другие крупные гелиосистемы в Дании: www.solvarmedata.dk

Т.к. графики работы нашей системы мы начали выкладывать в теме "Гелиосистема зимой", а зима закончилась (по крайней мере календарная), продолжим мониторинг системы в этой теме, предварительно повторив все графики, чтобы была полная картина...

(Добавление)
Мы наконец-то сделали мониторинг нашей системе в цехе перемотки электродвигателей (в контроллер вставлена SD-карта памяти, которая накапливает данные). Запись происходит с интервалом в 1 минуту, температуры регистрируются с точностью до целых (без десятых).

К сожалению, чисто солнечных зимних дней в этом году в Запорожье совсем немного, но удалось застать несколько морозных и достаточно солнечных...
Приводим графики за субботу, воскресенье и понедельник (23-25.01.2010).
В понедельник специально сделали принудительную остановку насоса, чтобы проверить максимально-возможную температуру. К сожалению, объект находится в заводской зоне, поэтому присутствует практически постоянная дымка и стекло коллекторов быстро запыляется, также коллекторы находятся не под самым идеальным углом для данного периода, поэтому, в принципе, это не максимально возможная температура...

Система: плоские коллекторы SintSolar CS (в эксплуатации 6 лет) - 3 шт., угол наклона коллекторов - 45о, азимут - 10о(ЮЗ), бак - 400 л (находится в предбаннике), выше середины бака для дублирования находится эл.ТЭН (такой же как в обычных эл.бойлерах)

Вот данные, которые мы получили за три указанных дня:

Теперь более подробно график с остановкой насоса (понедельник 25.01.2010):

После первого включения насоса видно, что датчик зарегистрировал повышение температуры, это связано с тем, что датчик расположен близко к краю коллектора, а более горячий теплоноситель - находится в центре, включив насос, этот теплоноситель подошел к датчику...
Итак: температура коллектора в +124оС при температуре на улице -14оС, вполне оправдана, тем более что стекло грязное, и мощность солнечного излучения в плоскости коллектора 800-850 Вт/м2.
Если бы сейчас было бы лето и температура на улице +30оС, тогда коллектор бы разогрелся до температуры 124+(14+30) = 168оС... Также логичным является: если бы летом было более ясно, и в плоскости коллектора мощность солнечного излучения была бы 1000 Вт/м2, плюс стекло было бы чище, то мы получили бы температуру более 200оС...
Когда же мы включали насос, коллектор начинал резко охлаждаться и приходил в новое равновесное состояние...
Видно, что температура воздуха рядом с баком ниже нуля - так и есть, бак находится в предбаннике, а здание не очень хорошо утеплено, вот, морозы и сделали свое дело... некоторые водопроводные трубы прихватило, но хорошо, что не разморозило...

Этот объект - экспериментальный, мы проверяем на нем разные режимы, контроллеры, подключаем разные баки и т.д. Например, мы специально летом выключали насос, чтобы и коллекторы и теплоноситель разогревались до максимальной температуры в течение нескольких месяцев...
Приведу некоторые фотографии этого объекта...

А вот такое (в этом районе города) в основном бывает стекло...

Два раза в год мы чистим стекла коллекторов (осенью и весной), т.к. от заводов попадают разные вещества и иногда они въедаются так, что обычными способами (чуть позже) смыть просто не возможно...

(Добавление)
Период с 26.01.2010 по 04.02.2010:
В это период присутствовала "борьба" от замерзания труб (как видно на графике - температура воздуха рядом с баком ниже нуля), для этого немного открывали горячую воду и она постоянно текла, примерно 0.7-0.9 л/мин. (т.е. 1000-1200 л/сутки). Также мы переставили датчик температуры теплоносителя на выходе из бака и установили его, чтобы он измерял температуру воды в нижней части бака (переставили 27-го числа)...

Также мы добавили отображение работы насоса гелиоконтура. Контроллер автоматически выбирает на какой мощности работать насосу: чем больше солнечной энергии, тем быстрее работает насос.
Не смотря на то, что солнечных дней практически не было, была очень пасмурная погода (солнечная инсоляция 20-100 Вт/м2), шел снег, снег с дождем... но гелиосистема работала каждый день.
Напоминаю, что для дублирования используется эл.ТЭН, который стоит чуть выше средней части бака, поэтому вода в нижней части бака им не прогревается. В этот период ТЭН не включали на круглосуточную работу, т.к. горячая вода ночью все равно сливалась...
Естественно, т.к. в бак практически постоянно поступает холодная вода с температурой 4-5оС, гелиоколлекторы не могут разогреться до большей температуры (вода интенсивно охлаждает гелиоконтур).

Период с 04.02.2010 по 10.02.2010 (примерно такой же, как и предыдущий период):

(Добавление)
Период с 10 по 17.02.2010 - характеризуется постоянными мелкими снегопадами...

Период с 17.02 по 03.03.2010 (Встречаем весну!) - очень часто в конце февраля бывает несколько достаточно солнечных и теплых деньков, когда кажется что зима уже закончилась...

(в последний день пик - это мы пытались снова ввести коллекторы в стагнацию, но натянуло тучи и температура начала падать...)

=====================================================
НОВОЕ

Мы добавили еще один датчик и температуры теперь пишем с точностью до десятых. Интервал записи - 5 мин.
В данный период водоразбор горячей воды от 50 до 300 л/сутки (в пересчете на 55оС), летом - 300-600 л/сутки.

Более точно схема (датчиков) выглядит так:

Новые графики за первые дни весны (дата указана):

...теперь просто крупнее два динамичных дня:

а вот подробнее последний день - СТАГНАЦИЯ (принудительно выключили насос, чтобы посмотреть до какой температуры разогреются коллекторы)

(коллекторы не протирали, мощность инсоляции не измеряли)

Модератор

К сожалению, одна из SD-карт памяти сбойнула и мы потеряли данные за неделю (11-16.03.2010). Это был очень интересный период: ночью была минусовая температура и шел небольшой снег, а утром уже светило солнце и температура постепенно повышалась до небольшого плюса (так было несколько дней)...

Периодически мы визуально контролируем работу системы, и в этот раз сделали две записи:
15.03. в 10:34 - С коллекторов - 56оС, после бака - 41, бак верх - 60, бак низ - 42, воздух на улице - 5.
16.03. в 15:30 - С коллекторов - 75оС, после бака - 59, бак верх - 69, бак низ - 68, воздух на улице - 7.

На данном графике тоже часть информации отсутствует, т.к. мы снова попробовали поставить ту SD-карту, которая сбойнула ранее...

Мы сделали небольшое изменение: "датчик температуры теплоносителя на выходе из бака" установили так, чтобы он находился в нижней части теплообменника, но внутри бака... Теперь, когда насос работает, он показывает что и раньше, а когда насос выключается, то этот датчик, фактически, начинает показывать температуру еще более нижних слоев воды в баке...

Модератор

Солнечная весна! И системы солнечного отопления работают на Ура!

День со стагнацией отдельно не показываем - все как всегда...

Модератор

Вроде бы и апрель уже, а солнечных дней стало меньше...
(именно поэтому в расчетах гелиосистем используют погодные данные, усредненные за несколько лет (или десятков лет), т.к. год от года и месяц от месяца очень отличаются...)

Модератор

Интересно, что две недели очень похожи...

Модератор

Мы специально сильно подняли температуру воды в верхней части бака, т.к. проводили тепловые испытания. Кстати, обратите внимание, что это практически не повлияло на работу гелиосистемы.

Модератор

На этой неделе апрель нас радовал достаточно солнечной погодой. Расход горячей воды увеличился, а время работы тэна уменьшилось (собственно, он мог вообще не включаться, но мы еще проводили тепловые испытания, поэтому это вынужденная мера)...

Мы вымыли стекло

...а ведь когда-то оно было гладким и прозрачным...
Такая ситуация - это специфика города Запорожья, а точнее его промзоны - химически активные вещества постепенно разъедают гладкую поверхность стекла и превращают ее в матовую... Но для солнечного излучения не так страшна неровная поверхность стекла, как грязь, которая реально препятствует прохождению солнечной энергии...

Модератор

Решили посмотреть какая динамика температур в коллекторах, если слить теплоноситель (фактически, весь этот период было достаточно пасмурно):

Модератор

В мае этого года в Запорожье солнечных дней оказалось даже меньше чем в марте и апреле (именно из-за подобных ситуаций расчеты гелиосистем и делаются на основании усредненных погодных данных за 10-20 лет, т.к. невозможно быть уверенным в абсолютной погодной ситуации конкретного периода...):

Обратите внимание, что на шкале температур увеличили предел (до 120оС)

Модератор

Вступаем в лето с солнечной, но грозовой погодой...