Saulės šilumos integravimas: termoreguliatorinių voigtų apsauga nuo aukštos temperatūros saugojimo saulės karšto vandens šildymo sistemose

Saulės šiluminiai kolektoriai reguliariai sukuria vandens temperatūrą, kuri sunaikintų įprastą buitinį vožtuvą. Giedro vasaros dieną gerai suprojektuota saulės šiluminė sistema gali padidinti kaupiklio temperatūrą virš 85 °C – o stagnacijos sąlygomis pats kolektorius gali pasiekti 200 °C.
Inžinerinėms MEP sistemoms ir montuotojams tai reiškia, kad kiekvienas vožtuvas, esantis po saulės karšto vandens kaupiklio, turi būti parinktas taip, kad ištvertų temperatūras ir šiluminius smūgius, kuriems įprasti vandentiekio komponentai nebuvo sukurti.

Saulės šiluminės sistemos temperatūrinė realybė

Prieš aptardami vožtuvų specifikacijas, nustatykime faktines eksploatacijos sąlygas:

Pavojingiausia padėtis vožtuvams: sistema vasarą ilgą laiką stovėjo užstovėjusi 95 °C temperatūroje, o tada staiga, atidarant čiaupą, į grandinę patenka šalto vandens iš pagrindinio tiekimo. Šiluminis smūgis – temperatūros pokytis 75 °C per mažiau nei sekundę – gali sutrešinti keramikos diskus, išsivartyti plastikinius vidinius komponentus ir visam laikui deformuoti standartinius EPDM sandarinimus.

Ventiliai saulės šilumos grandinėje

Saulės energijos vandens šildymo sistema reikalauja ventilių trijuose skirtinguose vietose, kiekvienoje – skirtingų šiluminių reikalavimų:

1. Kolektorių grandinės ventiliai

Tai sistemos šiluminėms apkrovoms labiausiai paveikti ventiliai. Kolektorių grandinė perduoda šilumos nešiklį (dažniausiai propilenglikolio ir vandens mišinį) tarp stogo montuojamų kolektorių ir kaupiamosios talpos šilumokaitinio. Šioje grandinėje esantys ventiliai – izoliaciniai ventiliai, grąžintiniai ventiliai ir orui išleisti skirti ventiliai – turi atlaikyti:
• Temperatūros diapazonas: –30 °C iki 200 °C (stagnacijos sąlygomis)
• Skystis: Propilenglikolio/vandens mišinys, kuris yra agresivesnis prie sandarinimo medžiagų nei vanduo
• Slėgis: Pavara sukuriamas slėgis plius statinis slėgis dėl kolektorių aukščio
Kolektorinio ciklo izoliavimui nurodykite pilno skersmens rutulinius vožtuvus su PTFE sėdynėmis ir grafitiniais stabdymo įtaisais. Standartiniai variniai rutuliniai vožtuvai su PTFE sėdynėmis yra pritaikyti iki ~180 °C, kas apima normalią eksploataciją, bet nešildymo sustojimą esant kraštutinėms sąlygoms. Įrenginiams aukštos saulės šviesos klimatuose (Artimieji Rytai, Pietų Europa, Australija) kolektoriniam ciklui rekomenduojami nerūdijančiojo plieno 316 vožtuvai.

2. Šilumos kaupimo talpos vožtuvai (temperatūros nuolatinės išleidimo funkcijos)

Kiekvienai saulės energijos šilumos kaupimo talpai būtina temperatūros ir slėgio nuolatinės išleidimo (T&P) funkcijos vožtuvo įranga, pritaikyta talpos maksimalioms eksploatacinėms sąlygoms. EN 12897 standartas nustato:
• Temperatūros nuolatinės išleidimo nustatymo taškas: 95–99 °C (žemiau virimo taško atmosferos slėgyje)
• Išleidimo našumas: Priderintas prie maksimalaus saulės elektrinės energijos įvesties kiekio
• Išleidimo vamzdis: Metalinis, su nuolatiniu nuolydžiu iki saugaus, matomo išleidimo taško
T ir P vožtuvas, kuris lašo esant 85 °C, yra netinkamai parinktas. Išleidimo temperatūra turi būti aukščiau nei aukščiausia įprasta eksploatacijos temperatūra (paprastai 85 °C vasaros stovėjimo metu), bet žemiau virimo temperatūros. Standartinis nustatymas – 95 °C su ±3 °C tolerancijos juosta saulės šilumos sistemoms.

3. Termostatiniai maišymo vožtuvai (TMV) tiekimo pusėje

Čia inžinerija tampa įdomi. TMV saulės šilumos sistemos karšto vandens tiekimo pusėje atlieka dvi funkcijas:
1. Sumaišyti aukštos temperatūros kaupiamąjį vandenį (65–95 °C) iki saugios padavimo temperatūros (38–46 °C)
2. Apsaugoti save nuo ilgalaikių įeinančios temperatūros reikšmių, kurios gali sugadinti įprasto TMV elementą

TMV parinkimas saulės šilumos sistemoms

Įprastas TMV2 vožtuvas bandomas nuolatine karšto vandens įėjimo temperatūra iki 85 °C. Saulės energija įkraunamoje kaupiamosios talpykloje TMV karštojo įėjimo temperatūra vasarą gali pasiekti 90–95 °C kelias valandas iš eilės. Vožtuvo parinkimas be tokios apkrovos reitingo sukelia:
• Šiluminio elemento nuovargis: Vaškinė termostatinė kapsulė praranda reaktyvumą po ilgalaikio veikimo aukščiau nei numatyta maksimali temperatūra
• Sandarinimo elementų degradacija: EPDM O-žiedai ir diafragmos sukietėja ir įtrūksta
• Spyruoklės atsipalaidavimas: Grąžinimo spyruoklė, kuri uždaro karštojo įleidimo angą, praranda įtempimą, todėl temperatūra nukrypsta
Saulės energijos naudojimui skirtos temperatūros reguliavimo vožtuvo specifikacijų kontrolinis sąrašas:

Xindong gamina TMV2 ir TMV3 sertifikuotus termostatinius maišymo vožtuvus su aukštos temperatūros kasetėmis saulės šilumos taikymams. Mūsų inžinerijos komanda gali pateikti temperatūros sumažėjimo kreives ir medžiagų sertifikatus saulės energijos naudojimo specifikacijoms, remdama MEP konsultantus techniniais pateikimo paketais atnaujinamųjų energijos šaltinių projektams.

Priešaušinimo strategija

Sistemams, kuriuose kaupimo talpos temperatūra nuolat viršija TMV nuolatinio veikimo reitingą, patikimiausias sprendimas yra išankstinio aušinimo šilumos mainų įrenginys tarp kaupimo talpos ir TMV. Mažas plokščiųjų šilumos mainų įrenginys šalto vandens tiekimo linijoje išankstinai aušina karštą vandenį prieš tai patenkant į TMV įėjimą:
• Šaltas miesto vanduo (~15 °C) prateka per vieną plokščių šilumos mainų įrenginio pusę
• Iš saulės energijos kaupimo talpos tekančias 90 °C karštą vandenį prateka per kitą plokščių šilumos mainų įrenginio pusę
• TMV karštojo įėjimo vanduo gaunamas išankstinio aušinimo metu, jo temperatūra – ~70 °C
• Šaltasis vanduo, kuris atliko išankstinį aušinimą, dabar išankstinai pašildomas iki ~35 °C, sumažindamas TMV maišymo apkrovą
Šis išdėstymas žymiai padidina TMV tarnavimo trukmę, sumažina nudegimų riziką, susiaurindamas TMV valdymo maišymo diapazoną, taip pat atgauna šiluminę energiją šaltajame tiekime – nedidelis energijos pranašumas.

Saulės šilumos sistemos paleidimas

Saulės šilumos sistemos paleidimas reikalauja to paties TMV bandymo proceso kaip įprastos sistemos (žr. mūsų sujungtą straipsnį apie BS 7949 paleidimą), su šiais papildymais:
1. Bandymas esant maksimaliai saugyklos temperatūrai: Paleiskite papildomą šildytuvą (jei įrengtas), kad saugyklos talpa pasiektų maksimalią projektinę temperatūrą, tada atlikite visą TMV paleidimo seką. TMV, kuris išlaiko 65 °C, gali nepavykti esant 85 °C.
2. Patikrinkite temperatūros ir slėgio (T&P) vožtuvų išleidimą: Rankiniu būdu pakelkite T&P vožtuvo bandymo svirtį ir patikrinkite laisvą išleidimą. Tai darykite, kai sistema yra šalta – niekada nepakelkite T&P vožtuvo ant karštos, slėgiuoto indo.
3. Stagnacijos modeliavimas: Vasario mėnesio paleidimo metu izoliuokite kolektoriaus kontūro siurblį ir stebėkite kolektoriaus bei indo temperatūras 30 minučių. Patikrinkite, ar sistemos perkarščio apsaugos valdymas aktyvuojasi prieš tai, kai bet kuris vožtuvas viršija jo nustatytą temperatūrą.
4. Dokumentuokite saulės energijos specifinius rodmenis: Be kito standartinės TMV paleidimo duomenų, įrašykite saulės kolektoriaus stagnacijos temperatūrą, saugyklos talpyklos maksimalią temperatūrą, glikolio koncentraciją bei T&P vožtuvo technines charakteristikas ir nustatytą temperatūrą.

Statyba ilgalaikiui

Saulės šiluminė sistema yra 25 metų investicija. Stoguose esantys kolektoriai gali tarnauti tiek ilgai su minimaliu techniniu aptarnavimu, tačiau įrenginių patalpoje esantys vožtuvai bus keičiami bent vieną kartą — nebent jie būtų teisingai parinkti nuo pat pirmos dienos. Aukštos temperatūros saulės energijai pritaikyto TMV įrengimo papildoma kaina yra nepastebima lyginant su kaitrinio elemento keitimo, specialistų iškvietimo darbo ir nuomininkų nepatogumų sąnaudomis viso sistemos eksploatavimo laikotarpiu.

„Zhejiang Xindong Sanitary Ware Co., Ltd.“ gamina vožtuvus visam pasauliniam vandentiekio pramonės sektoriui nuo 1999 m. Įmonė turi daugiau nei 65 patentus, sertifikatus WRAS/CE/ACS/NSF ir mėnesinę gamybos našumą, viršijančią 200 000 rinkinių. Ji tiekia termostatinius maišymo vožtuvus, temperatūros nuleidimo vožtuvus ir izoliacijos vožtuvus, kurie yra suprojektuoti atitikti atsinaujinančių energijos šaltinių sistemų šiluminius reikalavimus. Mūsų techninė komanda palaiko MEP projektuotojus medžiagų sertifikatais, temperatūros klasifikavimo dokumentais ir projektui specifiniais vožtuvų sąrašais.
Saulės šiluminės energijos integravimas nėra niša – tai komercinio vandentiekio kryptis ateityje. Vožtuvų parinkimas pagal jų šiluminį atitikimą yra tyli inžinerinė sprendžiamoji priemonė, kuri apsaugo sistemą dešimtmečiams.

Dėl vožtuvų specifikacijų ir aukštos temperatūros taikymo palaikymo susisiekite su „Xindong“ adresu [ www.cn-xindong.com ](https://www.cn-xindong.com).