Depolama kapasitesinin her litresi kullanılabilir ısıdır

Güneş enerjili ve büyük tampon tanklı ısıtma hidroliği, kazan dönüş asansörü ve dönüş kullanımlı dört devreli sistem

Güneş ısısı kullanılarak ne kadar yakıt tasarruf edilebileceği büyük ölçüde güneş enerjisi depolama tankının gerçek kullanılabilir hacmine bağlıdır. Ayrıca, bağlı ısıtma devreleri farklı sistem sıcaklıklarında çalışıyorsa ve ısı jeneratörü bir dönüş akışı takviyesine ihtiyaç duyuyorsa, hidrolik olarak zorlu hale gelir.

Şekil 1: Çiftçi Ferdinand Schörghuber (solda) güneş ısısını kullanarak yakıt tüketimini neredeyse yarıya indirdi. Sistemin hidroliği, HG Baunach'ın desteğiyle komşusu Walter Grabner (sağda) tarafından geliştirildi.

Açıklayıcı bir örnek olarak Odun talaşı ve Aşağı Avusturya'daki bir tarım işletmesi için güneş ısısı. Cazibesi, alışılmadık bir şekilde üretilen bir güneş enerjisi depolama tankıdır. Sistemin merkezinde, 22.000 litrelik tampon depolama tankını iki bölge prensibine göre yükleyen ve boşaltan ve aynı zamanda dönüş akışının düşük sıcaklıkta sabit zemin ısıtması için kullanılmasını sağlayan iki adet çok yönlü karıştırma manifoldu bulunmaktadır. Odun talaşı ekolojik ve ucuz bir yakıttır, ancak Wolfsbach'lı çiftçi Ferdinand Schörghuber için yakıt maliyetleri işgücü girdisi ve makine kullanımı ile eş anlamlıdır. Mostviertel bölgesindeki domuz yetiştirme çiftliği, yaz aylarında bile sürekli olarak yüksek miktarda odun talaşı tüketiyordu. Bunun nedeni, domuz yavrularının tüm yıl boyunca sabit bir sıcaklığa sahip ısıtmalı bir ahır zeminine ihtiyaç duymalarıdır. Odun yongası kazanını çalışır durumda tutma ihtiyacı yakıt talebini daha da artırdı. Birkaç yüz metre ötede komşusu Walter Grabner'in evi var, o da odunla ısınıyor ama güneş enerjisiyle. Walter Grabner, ısınma için güneş ısısını kullanmanın 30 yıl önce kendisini büyülediğini söylüyor: "Güneş enerjisi, kombi olmadan birkaç gün boyunca ısınabildiğimde bana mantıklı geliyor." Güneş enerjisi sistemi buna göre boyutlandırılmıştır - özel olarak inşa edilmiş bir izleme cihazına monte edilmiş 22 m²'lik güneş kolektörleri, güneşli günlerde bol miktarda enerji ile yaklaşık 4.500 l'lik birleşik depolama hacmine sahip iki tampon tankını doldurmaktadır.

Şekil 2: Büyük tampon tanklı ısıtma ve güneş enerjisi sisteminin hidrolik anahtarlaması için tüm dağıtım ve kontrol sistemi iki rendeMIX çok yönlü karıştırma manifoldundan oluşur ve yaklaşık 1 m² duvar alanına sığar

Grabner, güneş ısısının verimli kullanımı konusundaki bu hevesiyle, odun yongası tüketimini ve dolayısıyla iş miktarını azaltmak isteyen komşu çiftçiyi de etkiledi.

Cömert boyutlandırmanın doğru olduğu kanıtlandı

Günther Muck Reklam rendeMIX Ancak tarımsal mülk için enerji talebi çok daha fazladır. Ahır için 220 m² yaşam alanına sahip bir konutun yanı sıra yaklaşık 300 m² yerden ısıtmaya ve çiftçinin tonlarca işlemek ve taşımak zorunda olduğu odun yongalarını kurutmak için ek bir yerden ısıtma sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Şimdiye kadar 75 kW'lık odun yongası kazanı ısı ihtiyacını tek başına karşılıyordu. Hepsi birlikte Grabner'ın evinden yaklaşık dört kat daha büyüktü. Komşuların da desteğiyle, sonunda alışılmadık türden güneş destekli bir ısıtma sistemine dönüşen bir plan ortaya çıktı. Walter Grabner, güneş enerjisi sisteminin ve tampon depolama hacminin boyutlandırılması için kendi sistem konseptini çiftliğin ihtiyaçlarına göre dört kat artırmıştır. Bu hesaplamanın sonuçları yaklaşık 20.000 l tampon depolama hacmi ve 88 m² güneş kolektörü alanı olmuştur. Bu boyutlandırmada haklı olduğu, daha sonra ortaya çıkacağı gibi, yakıt tüketiminin yarı yarıya azalmasıyla doğrulandı. Çiftçi Ferdinand Schörghuber 2009 sonbaharında "Mart sonunda kazanı kapattık" diye anlatıyor. Ekim başına kadar evin, ahırın ve sıcak suyun ısısını sadece güneş sistemi sağlıyordu.

Atılan kazan vagonu güneş enerjisi depolama tankına dönüşüyor

Ancak öncesinde Grabner ve Schörghuber, gerekli 20.000 l tampon hacminin mümkün olan en düşük maliyetle nasıl gerçekleştirilebileceği sorusuyla karşı karşıya kaldı. Domuz ahırının ek binasındaki yapısal koşullar, yüzey alanı açısından bir depolama tesisi için çok fazla alan sunmuyordu, ancak yükseklik açısından daha da fazla. ÖBB'nin (Avusturya Federal Demiryolları) eski bir ustabaşı olan Walter Grabner'in aklında, o sırada raylar üzerinde yan yola doğru ilerleyen bir çözüm vardı: Planı, atılmış bir kazan vagonunun konteynerini bir güneş enerjisi depolama tankına dönüştürmekti. Bir süre sonra, şasiden ayrılmış ve içi temizlenmiş büyük konteyner Wolfsbach çiftçisinin çiftliğinde duruyordu. Alışılmadık çözümlere olan tutkusu, sağlam inşaat bilgisi ve metal işleme süreçlerindeki becerisiyle Grabner, eski yük vagonu tankını yaklaşık üçte bir oranında kısaltarak dikey duran bir depolama tankı haline getirdi. Isı eşanjörü, tarım makineleri kullanarak spiral şeklindeki ısı eşanjörlerini sarabilmek için özel olarak rulolar halinde sipariş ettiği 28 mm bakır borudan yapılmıştır. Depolama tankının alt kısmında, her biri 2 x 44 m² kolektör alanının yarısı için 7 m² ısı transfer yüzeyine sahip iki spiral borulu ısı eşanjörü kullanılmıştır.

İki bölgeli şarj ve geri dönüş kullanımı

Şekil 3: Güneş tampon tankı 4,5 m yüksekliğindedir ve yaklaşık 22 m³ ısıtma suyu tutar.

Walter Grabner, güneş enerjisi depolama tankını inşa etmenin yanı sıra, tüm ısıtma sisteminin hidrolik devresinin nasıl kurulacağıyla da yoğun bir şekilde ilgilendi. Ortaya iki zorluk çıktı: İlk soru, önce birkaç bin litre ısıtma suyunu ısıtmak zorunda kalmadan tampondan herhangi bir zamanda kullanılabilir ısının nasıl elde edileceğiydi. Sonuçta, tüm içerik yalnızca ılık bir karışım sıcaklığına sahipse, büyük bir depolama hacmi çok az işe yarar. İkinci sorun ise farklı sistem sıcaklıklarıydı: konut binasının radyatör ısıtma devreleri 70/50 °C için tasarlanmışken, ahırın yerden ısıtma sistemi 40/30 °C'de çalışmaktadır. Odun yongası kazanı ısıtma suyunu sabit bir sıcaklıkta sağlamaktadır. Bununla birlikte, odun yongası kazanı 80 °C akış sıcaklığı sağlarken, dönüş sıcaklığı 60 °C'nin altında olmamalıdır. İhtiyaç duyulan şey, ilgili devreleri gerekli sıcaklıklarla güvenilir bir şekilde besleyebilecek bir dağıtım ve kontrol sistemiydi. Walter Grabner'in araştırması onu bir ısıtma teknolojisi ürünleri kataloğu aracılığıyla rendeMIX çok yönlü karıştırma manifolduna götürdü. Tamponun iki bölgeli şarj ve deşarj prensibi ve dönüş akışını kullanma olasılığı konusunda ikna oldu. Buna ek olarak, iki tampon bölgeye dağıtılan yükleme ve boşaltma prensibi, gerekli dönüş akışı artışının aynı anda gerçekleştirilmesini mümkün kılmıştır. Almanya'nın Kuzey Ren-Vestfalya eyaletinde bulunan üretici HG Baunach (www.baunach.net) Grabner ile fikir alışverişinde bulundu ve büyük tampon tankı ve farklı sıcaklık gereksinimleri ile güneş destekli ısıtma sisteminin hidroliği için bir sistem şeması çizdi. Depolama tankında tabakalaşma oluşturmaya ve sıcaklıkları karıştırmaya aynı anda hizmet eden iki rendeMIX çok yönlü karıştırma dağıtıcısı planlanmıştır:
Isı jeneratörü ve tampon tankı arasındaki sistem hidroliği, iki bölgeli tampon yükleme

Odun yongası kazanı tarafından üretilen ısının üst tampon bölgeye beslenmesi (akış sıcaklığı 80 °C).
Katı yakıtlı kazan için, dönüşü tampondan ve gerekirse akıştan gelen ısıtma suyu ile karıştırarak dönüş sıcaklığı artışı. " rendeMIX'i ile2×3"Sabit değerli bir kontrolör aracılığıyla önceden ayarlanan dönüş sıcaklığı, tampon tankının üst üçte birinden veya ortasından karıştırılarak yükseltilir. Tampon içindeki sıcaklık yeterli değilse, karıştırıcı akıştan karıştırmaya geçer.

Tampon tankı ve dört devreli sistem arasındaki sistem hidroliği, iki bölgeli tampon boşaltma

Radyatör ısıtma devreleri ve kullanım sıcak suyu ısıtması için akış sıcaklığının üst ve orta tampon bölgelerden gelen ısıtma suyu ile karıştırılması.
Düşük sıcaklıkta ısıtma (sabit yerden ısıtma) için akış sıcaklığının karıştırılması. Buradaki özellik, rendeMIX tasarımının "3×4"Radyatör ısıtma devrelerinden gelen dönüş sıcaklığı panel ısıtmanın akışını sağlamak için hala yeterliyse, çok yollu karıştırma manifoldu dönüş akışı kullanımına geçer. Bu ısı kaynağı mevcut değilse, karıştırma manifoldu gerekli ısıyı orta tampon bölgesinden alır ve gerekirse tamponun üst kısmından gelen ısıtma suyunu karıştırır.
Tampon tankına geri dönüş: Radyatör ısıtma devrelerini karıştırma manifoldu üzerinden orta tampon bölgeye geri döndürün (panel ısıtma için geri dönüş kullanımı için değilse); panel ısıtmayı alt tampon bölgeye geri döndürün.

Verimli tampon kullanımı

Yalıtımlı tampon tankının ahşap kaplaması

Şekil 4: Walter Grabner, üst, orta ve alt tampon bölgelerdeki sıcaklıkları kontrol etmek için dönüştürülmüş ve yalıtılmış tampon tankın ahşap kaplamasına görüş yüksekliğinde üç termometre entegre etti.

Şekil 5: Walter Grabner, evini besleyen güneş enerjili ısıtma sistemi için hidrolik tahrikli bir takip sistemi tasarladı ve inşa etti.

Güneş enerjisi depolama tankı için kazan vagonu

Şekil 6: Hurdaya çıkmaktan kurtarıldı: ıskartaya çıkarılmış bir ÖBB tank vagonu güneş enerjisi depolama tankına dönüştürüldü.

Tampon depolama tankının doldurulması ve boşaltılması "üstte daha uzun süre sıcak - altta daha hızlı soğuk" ilkesini izler. Dış hava sıcaklığının +9 °C olduğu bir Ekim gününde sahada yapılan bir ziyaret sırasında, çok yönlü karışım manifoldundaki termometreler, tampondaki ısıtma talebinin ve ısı arzının nasıl davrandığını göstermektedir:

Tampon sıcaklığı üst: 68 °C
Tampon sıcaklığı orta: 45 °C
Tampon sıcaklığı aşağıda: 45 °C.

Güneş sistemi, orta tampon bölge üzerinden sabit ısıtma için kullanılan ısıyı aşağıdan sağlar. Aktüatörün konumu, şu anda rendeMIX'in üst tampon bölgeden yaklaşık 1/3 oranında ve orta bölgeden 2/3 oranında ısı çektiğini göstermektedir. 75 kW'lık kazanın tampon içeriğini solar ısı eşanjörü seviyesine kadar ısıtması için yaklaşık 12 saate ihtiyacı vardır. Walter Grabner, "Şimdi 20 kW'lık bir kazan tüm çiftlik için yeterli olacaktır," diye tahmin ediyor. Çiftçi Ferdinand Schörghuber, odun yongalarının üretimi, taşınması ve depolanmasıyla ilgili işlerin kendisi için neredeyse yarı yarıya azalmış olmasından özellikle memnun.

Depolama tankı boyutundan bağımsız çalışma prensibi

Şekil 7: ... ısı eşanjörü, yaklaşık üçte bir oranında kısaltılmış olan depolama tankının içine yerleştirilebilir ve alt kısmı tekrar kaynaklanabilir.

Planlama aşamasında HG Baunach, tampon depolama tankının boyutlarını gösteren bir yan hesaplama yapmıştır: 4,5 m depolama yüksekliği (bir silindir olarak basitleştirilmiştir) 22.000 litre alıyorsa, 15 cm depolama yüksekliği 750 litrelik bir içeriğe karşılık gelir - geleneksel bir müstakil ev güneş depolama tankının ortalama boyutu. Başka bir deyişle, hidrolik açıdan tampon tankının boyutu, ondan kullanılabilecek ısı miktarından daha az önemlidir. Bu sistem örneği, tampon içeriğinin gerçekten verimli bir şekilde kullanılmasının ancak iki bölgeli şarj ve deşarj prensibiyle mümkün olduğunu göstermektedir. Walter Grabner'in evindeki toplam 4.500 litre kapasiteli iki tampon depolama tankının boşaltılmasını sağlayan rendeMIX de aynı prensibe göre çalışıyor. Deneyimlerine göre, cömertçe boyutlandırılmış bir tampon hacmi önemli bir avantaja sahiptir: "Güneş enerjisi kullanımında, kazanın tamponu henüz ısıttığı ve aniden havanın güneş ışığına dönüştüğü her zaman olabilir.

Şekil 8: Walter Grabner'in evindeki rendeMIX, tampon depolama tankları ile radyatörlü ve yerden ısıtmalı çift devreli bir sistem arasındaki geçiş noktasıdır.

O zaman alt tampon bölgede güneş ısısını şarj etmek için hala bolca yer var" diyor Walter Grabner. rendeMIX, alt tampon alanının her zaman soğuk kalmasını sağlar. Çok yönlü karıştırma manifoldlarının aktüatörleri, geleneksel bir ısıtma kontrol sisteminden gelen üç noktalı bir sinyal aracılığıyla kontrol edilir. Walter Grabner, "Yenilikçi ısıtma mühendislerinin rendeMIX'in çalışma şeklini kavraması gerekiyor" diyor.