Aurinkolämmön integrointi: Termostaattisten venttiilien suojaaminen korkean lämpötilan varastoinnista aurinkovesikuumennusjärjestelmissä

Aurinkolämmön kerääjät tuottavat tavallisesti veden lämpötiloja, jotka tuhoaisivat tavallisen kotitalousventtiilin. Selkeänä kesäpäivänä hyvin suunniteltu aurinkolämmön järjestelmä voi nostaa kuumavesivaraston lämpötilan yli 85 °C:n – ja pysähtymistilanteissa itse kerääjä voi saavuttaa 200 °C:n.
LVI-insinöörille ja asentajalle tämä tarkoittaa, että kaikki aurinkolämmön kuumavesivaraston jälkeen sijaitsevat venttiilit on määriteltävä niin korkeille lämpötiloille ja lämpöshokeille, ettei tavallisia vesikokoonpanokomponentteja ole koskaan suunniteltu kestämään.

Aurinkolämmön lämpötilatodellisuus

Selvitetään ensin todelliset käyttöolosuhteet ennen venttiilimäärittelyjen käsittelemistä:

Vaarallisimpia tilanteita venttiileille: järjestelmä on ollut kesällä lepovaiheessa 95 °C:n lämpötilassa, ja yhtäkkiä kylmä käyttövesi virtaa piiriin hanan avautuessa. Lämpöshokki — 75 °C:n lämpötilan vaihtelu alle sekunnissa — voi rikkoa keraamisia kiekkoja, vääntää muoviosia ja pysyvästi muuttaa tavallisten EPDM-tiivistysten muotoa.

Venttiilit aurinkolämmön piirissä

Aurinkovesilämmitysjärjestelmä vaatii venttiilejä kolmessa eri paikassa, joissa kussakin on erilaiset lämpövaatimukset:

1. Keräinpiirin venttiilit

Nämä ovat järjestelmän lämpökuormitukseltaan voimakkaimmin rasittuneet venttiilit. Keräinpiiri kuljettaa lämmönsiirtonesteitä (yleensä propyleeniglykooli-vesiseos) katolla olevien keräinten ja varastotankin lämmönvaihtimen välillä. Tähän piiriin kuuluvat eristysventtiilit, takaiskuventtiilit ja ilmanpoistimet täytyy kestää:
• Lämpötila-alue: –30 °C–200 °C (käyttötilanteen pysähtymisen aikana)
• Neste: Propyleeniglykooli/vesiseos, joka on kovempaa kuin vesi tiivistimille
• Paine: Pumpun paine plus staattinen paine keräinten korkeudesta
Keräinpiirin eristämiseksi määritellään täyskäyttöiset palloventtiilit PTFE-istukoin ja grafiittitangon tiivistyksin. Standardit messinkiset palloventtiilit PTFE-istukoin on luokiteltu noin 180 °C:n lämpötilaan, mikä kattaa normaalit käyttöolosuhteet, mutta ei äärimmäistä pysähtymistilannetta. Korkean auringonpaisteisuuden alueilla (Lähi-itä, Etelä-Eurooppa, Australia) keräinpiirin venttiileihin tulisi harkita ruostumatonta terästä 316.

2. Varastointisäiliön venttiilit (lämpötilan turvaventtiilit)

Jokainen aurinkoenergian varastointisäiliö vaatii lämpötilan ja paineen turvaventtiilin (T&P), jonka luokitus vastaa säiliön suurimpia käyttöolosuhteita. EN 12897 -standardi edellyttää:
• Lämpötilan turvaventtiilin asetusarvo: 95–99 °C (alle kiehumispisteen ilmanpaineessa)
• Virtauskyky: Sovitettava aurinkopaneelikentän suurimpaan energiantuloon
• Poistoputki: Metallinen, jolla on jatkuva lasku turvalliselle ja näkyvälle poistopaikalle
T&P-venttiili, joka vuotaa 85 °C:n lämpötilassa, on väärin määritelty. Paineventtiilin avautumispiste on oltava korkeammalla kuin korkein normaali käyttölämpötila (yleensä 85 °C kesäaikana, kun vesi ei liiku), mutta kiehumispisteen alapuolella. 95 °C:n asetusarvo ±3 °C:n toleranssialueella on standardi aurinkolämmön käytössä.

3. Jakelupuolen termostaattiset sekoitusventtiilit (TMV:t)

Tässä vaiheessa insinööritöitä tulee mielenkiintoisia. Aurinkolämmön jakelupuolen termostaattisella sekoitusventtiilillä (TMV) on kaksi tehtävää:
1. Sekoittaa korkealämpöistä varastoitua vettä (65–95 °C) turvalliselle käyttölämpötilalle (38–46 °C)
2. Suojata itseään pitkäaikaisilta korkeilta sisääntulevilta lämpötiloilta, jotka heikentäisivät tavallisen TMV-patruunan toimintaa

TMV:n määrittely aurinkolämmön käyttöön

Tavallinen TMV2-venttiili on testattu jatkuville kuumavesisisääntulolämpötiloille enintään 85 °C:seen asti. Aurinkolämmöllä varustetussa varastotankissa TMV:n kuumavesisisääntulo voi saavuttaa 90–95 °C:n lämpötilan useita tunteja kerrallaan kesäaikana. Venttiilin määrittely ilman riittävää arviointia tähän tilanteeseen johtaa seuraaviin ongelmiin:
• Lämmönaiheutettu komponentin väsymys: Vahalla täytetty termostaattinen kapseli menettää herkkyytensä pitkäaikaisen altistumisen jälkeen yli suunnittelun maksimilämpötilan
• Tiivisteen heikkeneminen: EPDM-O-renkaat ja kalvot kovenevat ja halkeavat
• Jousen löyseneminen: Kuumaa lähtöä sulkeva palautusjousi menettää jännityksensä, mikä aiheuttaa lämpötilan poikkeaman
Auringonlämmön käyttöön tarkoitetun lämpötilan säätimen määrittelyluettelo:

Xindong valmistaa TMV2- ja TMV3-sertifioidun termostaattisen sekoitusventtiilin, jossa on korkean lämpötilan kestävät patruunat aurinkolämpösovelluksiin. Tekninen tiimimme voi tarjoaa lämpötilan alentumiskäyrät ja materiaalitodistukset aurinkolämpösovelluksia varten ja tukea MEP-neuvonantajia teknisillä toimituspaketeilla uusiutuvien energialähteiden hankkeisiin.

Esijäähdytysstrategia

Järjestelmissä, joissa varastotankin lämpötilat ylittävät jatkuvasti TMV:n jatkuvan käyttöluokan, luotettavin ratkaisu on esijäähdytyslämmönsiirtimen käyttö varastotankin ja TMV:n välillä. Pieni levylämmönsiirtimen käyttö kylmän veden syöttöpuolella jäähdyttää kuumaa vettä ennen kuin se saavuttaa TMV:n tulopuolen:
• Kylmä päävesi n. 15 °C kulkee levylämmönsiirtimen yhden puolen läpi
• Kuumaa vettä aurinkolämmön säiliöstä (90 °C) ohjataan toiselle puolelle
• TMV:n kuumalle tulolle syötetään esijäähdytettyä vettä noin 70 °C lämpötilassa
• Esijäähdytykseen käytetty kylmä vesi lämpenee nyt esilämmityksessä noin 35 °C:een, mikä vähentää TMV:n sekoitustehtävää
Tämä järjestely pidentää TMV:n käyttöikää huomattavasti, vähentää kuumavesivuodon riskiä supistamalla TMV:n käsittelen välin ja hyödyntää hukkalämmön kylmän veden syöttöön – pieni energiabonus.

Aurinkolämmön järjestelmän käyttöönotto

Aurinkolämmön järjestelmän käyttöönotto vaatii saman TMV-testausmenettelyn kuin perinteinen järjestelmä (katso lisätietoja BS 7949 -käyttöönotosta liittyvässä artikkelissamme), mutta seuraavat lisäykset ovat voimassa:
1. Testaa maksimivarastointilämpötilassa: Käynnistä varalämmitin (jos asennettu), jotta varastosäiliö saavuttaa suunnitellun maksimilämpötilansa, ja suorita täysi TMV-käyttöönottojärjestelmä. TMV, joka läpäisee testin 65 °C:ssa, saattaa epäonnistua 85 °C:ssa.
2. Tarkista lämpö- ja painevuoto: Nosta manuaalisesti T&P-venttiilin testikahvaa ja varmista vapaan virtauksen tapahtuminen. Tee tämä, kun järjestelmä on kylmä — älä koskaan yritä nostaa T&P-venttiiliä kuumassa, paineisessa säiliössä.
3. Kuumentumismallinnus: Kesäisen käyttöönoton aikana erota keräinpiirin pumppu ja seuraa keräimen ja säiliön lämpötiloja 30 minuutin ajan. Varmista, että järjestelmän ylikuumenemissuojaus käynnistyy ennen kuin mikään venttiili ylittää sen nimellislämpötilan.
4. Dokumentoi aurinkoenergiaan liittyvät mittausarvot: Lisäksi standardien TMV-käyttöönoton tiedoista kirjaa aurinkokeräimen kuumentumislämpötila, varastosäiliön korkein lämpötila, glykoolipitoisuus sekä T&P-venttiilin luokiteltu arvo ja asetuspiste.

Rakennetaan pitkäaikaista käyttöä varten

Aurinkolämmön käyttö on 25 vuoden sijoitus. Katolla olevat keräimet voivat kestää niin kauan vähäisellä huollolla, mutta laitoshuoneessa olevat venttiilit täytyy vaihtaa ainakin kerran – ellei niitä valita oikein heti alusta. Korkealämpötilaiseen aurinkolämmöön soveltuvan termostaattisen sekoitusventtiilin (TMV) hankintakustannus on merkityksetön verrattuna patruunavaihtojen, huolto- ja korjaustyön työvoimakustannuksiin sekä asukkaiden häiriöihin järjestelmän koko elinkaaren aikana.

Zhejiang Xindong Sanitary Ware Co., Ltd. on valmistanut venttiilejä maailmanlaajuiselle putkistoteollisuudelle vuodesta 1999 lähtien. Yli 65 patenttia, WRAS/CE/ACS/NSF-sertifikaatit ja kuukausittainen tuotantokapasiteetti yli 200 000 joukkoa ovat osa yrityksen tarjoamaa tuotepohjaista ratkaisua. Tarjoamme termostaattisia sekoitusventtiilejä (TMV), lämpötilan turvaventtiilejä ja erotteluveteliä, jotka on suunniteltu uusiutuvan energian järjestelmien lämpövaatimuksia varten. Tekninen tiimimme tukee MEP-suunnittelijoita materiaalitodistuksilla, lämpötilaluokituksen dokumentoinnilla ja projektiin mukautettuilla venttiililuetteloilla.
Auringonlämmön integrointi ei ole nisukka — se on kaupallisen putkien asennuksen suunta. Venttiilien määrittely, jotka kestävät korkeita lämpötiloja, on hiljainen insinööriratkaisu, joka suojelee järjestelmää vuosikymmenien ajan.

Venttiilispecifikaatioiden ja korkean lämpötilan sovellusten tukemiseksi ota yhteyttä Xindongiin osoitteeseen [ www.cn-xindong.com ](https://www.cn-xindong.com).