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太阳能热液复合系统的设计和安装必须符合最高的质量和可靠性标准。有许多方法可以接近太阳能/水力加热和许多设计细节和选择。为了对这些选择进行分类,有一些方法可以过滤出最好的想法。一种设计哲学,如果你愿意的话。
几年前,在回顾了我多年来所做的所有安装、维修、重建和调整中最好和最糟糕的记忆后,我注意到一个明确的模式,从最成功的安装中浮现出来。我将成功的太阳能/水力设计的这些方面整理成一个清单,最初是为我自己使用,我称之为“良好的太阳能水力设计的六个原则”。我发现,所有这六个原则必须包含在一个平衡的组合中,一个装置才能在长期内取得完全的成功。
后来,我意识到这些原则可以总结为一个简短的声明,我认为这是“最高指导原则”,如下所示。此外,我们注意到,在我们近年来最成功的组合系统安装中,“验证”问题是高效性能和用户满意度的最终关键。这就是第七条原则。以下是对“主要指令”和“优秀设计原则”的简要总结。
太阳能加热的首要指令
总是设计和安装太阳能加热设备,至少要像它所取代的传统系统一样可靠和无故障。只要有可能,提供优于传统替代品的性能、寿命和控制。换句话说,它必须是一个升级。
优秀设计的七个原则
为了达到最高指导原则,试着遵循以下七条原则,大致按其重要性排序:
可靠、有效、兼容、优雅、可服务、高效、可验证。
任何太阳能循环加热装置的成功都取决于这些原则之间经常发生冲突的平衡。找到它们之间的平衡定义了太阳能供暖设计的艺术。
原则1:可靠性
让它长期可靠。当系统停止工作时,没有“太阳能回报”,也没有任何好处。如果太阳能加热设备在其正常寿命期间因任何原因意外发生故障,则在系统可以修复之前,燃油节省和所有其他好处都将暂停。随着太阳能供暖的广泛应用,安装的系统必须至少与传统的水力锅炉系统一样可靠,并且至少具有与最好的锅炉供暖系统相同的保修服务。与太阳能加热组件相关的溢价必须被视为物有所值,而随着时间的推移,可靠性是发展这种观念的关键。
原则2:有效性
想想用户满意度。“有效性”包括所有者对系统感到满意所需的一切。如果太阳能供暖系统长期运行有效,就不会有投诉。初始成本必须合理且合理(成本效益高)。从低碳排放和其他环境效益、太阳能税收优惠或其他与供暖系统性能无关的无形收益来看,部分成本可能是合理的。但最重要的是,它必须是一个良好的供暖系统,提供供暖舒适和按需热水,低燃料消耗,合理的运行成本,低维护,无需特别注意和简单的用户控制。太阳能和可再生供暖系统只有在比更熟悉的传统技术更有效的情况下才会得到广泛接受。
原则3:兼容性
尽可能使它与现有系统兼容。如果要大规模实施太阳能/可再生水力加热,并对建筑物的能源效率产生重大影响,就必须以与建筑物实际建造方式兼容的方式进行。本专栏中经常描述的新标准太阳能组合系统完全基于现有的方法和技术,这些方法和技术在近几十年来被流体工业充分证明。
水循环锅炉和辐射加热地板与闭环水循环太阳能加热集热器系统完美兼容。太阳能集热器可以以多种方式安装,包括地面安装,屋顶安装和墙壁安装。这使得它们的应用具有灵活性,因此无需进一步的技术开发即可与现有和新建筑兼容。主动式太阳能加热系统的组装、操作和维护方式与水力锅炉系统大致相同,使其与我们现有安装人员的技能兼容。
原则4:优雅
用更少的设备做更多的事情。更少的部件意味着更低的成本和更少的故障。“保持简单”的座右铭尤其适用于主动太阳能加热。如果我能实现相同的功能和可靠性,我总是抓住机会去掉一个组件或替换一些不那么复杂的组件。但请记住,我们的目标不仅仅是让事情变得简单;它们必须功能齐全。
阿尔伯特·爱因斯坦说过一句话:“一切都应该尽可能简单,但不能更简单。”新的标准组合系统使用以可重复模式排列的组件,旨在集中体现这一理念。它尽可能简单,不会消除或限制各种互连热源和热负荷所需的智能控制功能。
原则5:可服务性
便于安装、维修和调整。隔离阀很便宜。当出现问题时,快速而经济的修理对于降低成本和保持业主的信心至关重要。当购买太阳能加热系统时,买家通常会施加压力以获得更低的价格。但是,取消关键的球阀、排水管、通风口、止回阀、接头和其他允许快速填充、排水、排除空气或部件更换的设备是不经济的。如果可维护性设计不当,只需要几分钟的事情可能需要几个小时才能完成。使用预制管道模块可能是一个很好的解决方案。这些模块通常包含泵、隔离阀、排水管、压力表、止回阀、安全阀、通风口和其他已经预先组装好的组件。使用预制管道模块可以显著降低安装的人工成本,同时提供已经内置的服务功能。当然,控制和电气元件也必须是可维修的,易于调整和易于更换。
原则6:效率
更多地利用所使用的能源,包括热能和电能。太阳能水力组合系统背后的整个想法是减少传统的能源消耗,所以我们不要忘记我们可以做到的所有方法。使用好的太阳能集热器会让你在正确的方向上开始,提供良好的太阳能热性能。查看太阳能评级和认证公司的网页,了解美国市场上所有太阳能集热器的当前测试评级列表。如果你安装了一个高效的备用系统,并适当地控制它,优先使用太阳能和可再生热能,那么你提供热效率的工作就可以完成了。
但是不要忘记系统组件的电力消耗。如果你用一个200瓦的循环泵去做一个只需要20瓦的工作,那么你可能错过了机会。通过适当的尺寸和控制泵,消除变压器,仔细选择区域阀以及采取其他措施来减少电力使用,也称为寄生能量,通常可以将加热系统的电力消耗减少一半(甚至高达80%)。太阳能设备、电气元件和控制装置必须一起工作,以提供高能效,并有一些方法来验证它。
原则7:验证
可演示的性能,监控,数据记录和远程控制。过去困扰太阳能供暖行业的一个长期问题是,很难验证一个复杂的太阳能组合系统每天和每季度都能正常工作。在老式的控制系统中,人们可能会花几个小时在机械室里思考大量的手动控制设置,并观察适当的系统响应。如今,数据记录仪用于记录温度和系统状态,以便长期记录性能,以便做出更明智的诊断。但最常见的数据记录器仍然需要前往现场收集数据。
如果该系统的主要目的是节省传统燃料(并减少碳排放),那么必须有一种方法来证明这一点,以证明这些节省已经完成,并允许在需要时进行适当的调整。在SolarLogic,我们开发了SolarLogic集成控制(SLIC)系统,专门为我们自己的项目提供这样的解决方案。万博手机版登录本官网这是一个集成的控制系统,包括可通过互联网访问的连续数据记录。它还通过Internet提供实时远程监控和远程控制。
能源计量是内置的,有一个仪表板显示,以及所有智能控制功能和能力,需要控制一个组合系统在一个单一的控制盒,不需要编程。
的冲突
你可能已经注意到,这七项原则有时会彼此直接冲突。如果你过于专注于一个目标,你可能无法满足其他目标。例如,一个过于简单的优雅策略可能无法有效地满足消费者的期望。一个非常高效的设计可能与一般的建筑实践不兼容。从长远来看,最节能的设计策略可能不是最可靠的。我们的目标是在相互冲突的目标之间取得合理的平衡,并最终得到一个在价格、功能、性能和寿命方面令业主满意的系统。这本质上定义了太阳能和可再生能源组合系统设计的艺术。近年来,我们最成功的安装都是按照使用SLIC互联网控制的新标准管道配置进行建模的。
最后指出
这些文章针对的是小于10,000平方英尺的住宅和小型商业建筑。重点是加压乙二醇/水力系统,因为这些系统可以应用于各种建筑几何形状和方向,几乎没有限制。这些文章中提到的品牌名称、组织、供应商和制造商仅为说明和讨论提供示例,不构成任何推荐或认可。l
布里斯托尔斯蒂克尼已经设计,制造,维修和安装太阳能水力加热系统超过30年。他拥有机械工程学士学位,是新墨西哥州的许可机械承包商。他是位于新墨西哥州圣达菲的SolarLogic LLC的首席技术官,在那里他参与开发太阳能加热控制系统和为太阳能加热专业人员设计工具。访问www.solarlogicllc.com了解更多信息。