Солнечный коллектор «Сокол-А»

»

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

2005 г.

1. Назначение и область применения

1.1. Плоский солнечный коллектор «Сокол-А» представляет собой специальный теплообменник, преобразующий энергию солнечного излучения в тепловую энергию и передающий ее теплоносителю – жидкости, движущейся внутри каналов поглощающей панели (абсорбера) коллектора.

Солнечные коллекторы являются основным элементом систем солнечного теплоснабжения или бытовых солнечных водонагревателей и в их составе используются для обеспечения горячей водой жилых зданий, промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов.

Солнечный коллектор «Сокол-А» можно использовать для нагрева не только воды, но и других жидких теплоносителей, совместимых с материалом его поглощающей панели и применяемых в системах отопления, кондиционирования, хладоснабжения и промышленных технологических процессах.

1.2. Солнечный коллектор «Сокол-А» разработан с применением современных материалов и технологий. По своим характеристикам он соответствует уровню лучших зарубежных аналогов.

Поглощающая панель коллектора «Сокол-А» выполнена из расположенных параллельно в одной плоскости десяти алюминиевых профилей в виде труб с плоскими рёбрами. Облучаемая солнечным излучением поверхность ребер имеет специальное оптическое селективное покрытие, которое снижает тепловые потери коллектора и увеличивает его теплопроизводительность на 20-25%.

1.3. Солнечный коллектор «Сокол-А» соответствует требованиям ГОСТ Р «Коллекторы солнечные. Общие технические условия» и основным требованиям стандартов большинства зарубежных стран.

2. Технические характеристики

Габаритные размеры (без патрубков)	мм.	2021×1014×98
Расстояние между осями патрубков, мм.	мм.	1914
Габаритная площадь (без патрубков)	м2	2,05
Апертура	м2	1,90
Масса (сухая)	кг.	49
Объём каналов поглощающей панели,	л.	1,95
Рабочее давление теплоносителя, не более	МПа	0,7
Испытательное давление	МПа	1,0
Характеристики селективного покрытия поглощающей панели: - коэффициент поглощения - степень черноты	¾	a = 0,92…0,95 e = 0,05…0,10
Присоединительные размеры	¾	4 патрубка наружная резьба ¾",
Материал поглощающей панели	¾	профили алюминиевые
Прозрачная изоляция	¾	закаленное стекло, 4 мм.,
Теплоизоляция	¾	мат Rockwool из базальтового волокна, 50 мм.
Корпус коллектора	¾	профили алюминиевые + эмаль порошковая

3. Конструкция коллектора. Материалы и технологии.

3.1. Панель поглощающая (абсорбер)

Основной элемент коллектора. Панель листотрубная выполнена из 10 отдельных труб с плоскими ребрами

3.2. Изоляция прозрачная

В коллекторе используется однослойное прозрачное покрытие из закаленного стекла толщиной 4 мм. Для уплотнения стекла применяется П-образный профиль из атмосферостойкой EPDM резины.

3.3. Тепловая изоляция

Нижняя теплоизоляция представляет собой мат Rockwool из базальтового волокна толщиной 50 мм. покрытый со стороны поглощающей панели алюминиевой фольгой.

3.4. Корпус коллектора

Для этого коллектора специально разработаны два типа алюминиевых профилей (стенка и прижим стекла), которые покрываются стойкой и долговечной порошковой эмалью. В нижней части стенки корпуса имеется встроенное крепление для установки коллектора на монтажные опоры. Головки болтов М10 с размером «под ключ» 17 мм. вставляются в паз на боковой поверхности стенки и могут фиксироваться в любой точке периметра коллектора. Стекло устанавливается в корпус сверху на полки профиля и уплотняется прижимами без применения винтов. Замена поврежденного остекления при эксплуатации производится без демонтажа коллектора.

4. Общие требования к системам солнечного теплоснабжения

4.1. Рекомендуется использовать солнечный коллектор «Сокол-А» в системах, не требующих слива теплоносителя в зимний период. Теплоносителем в коллекторном контуре может быть химически очищенная вода или, при возможности замерзания, рекомендуется использовать антифризы на основе этилен - или пропиленгликоля, применяемые в системах отопления индивидуальных зданий и содержащих ингибиторы коррозии для алюминиевых сплавов.

4.2. Для увеличения срока службы и сохранения высокой эффективности работы в течение всего периода эксплуатации коллекторы «Сокол-А» рекомендуется использовать в системах непрямого нагрева воды, т. е. первом замкнутом контуре двухконтурных систем, имеющих специальный промежуточный теплообменник для передачи тепла в накопительный бак-аккумулятор системы. Прямой нагрев воды в коллекторах не рекомендуется из-за ускорения внутренней коррозии и возможного засорения каналов поглощающей панели механическими взвесями и отложениями солей.

4.3. При использовании коллекторов в системах солнечного теплоснабжения они должны разрабатываться в соответствии с требованиями ВСН 52-86 «Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования.» (Госгражданстрой, М., 1988). Коллекторы, входящие в состав бытовых солнечных водонагревателей, монтируются в соответствии с руководством по эксплуатации этих установок.

4.4. В коллекторном контуре системы необходимо предусматривать установку мембранного расширительного бачка для компенсации увеличения объёма теплоносителя при нагреве и предохранительного клапана для предохранения коллектора от роста давления свыше рабочего.

4.5. Практически все солнечные системы работают в режиме аккумулирования тепла в накопительном баке, поскольку полезно используемое тепло поступает в систему (к коллекторам) только в дневное время, а система должна обеспечивать круглосуточную подачу горячей воды потребителю.

4.6. Солнечные коллекторы могут применяться как в термосифонных системах с естественной циркуляцией теплоносителя первого (коллекторного) контура, так и в системах с принудительной (насосной) циркуляцией теплоносителя.

Особенностью систем является то, что в случае термосифонной системы нижняя точка бака-аккумулятора должна располагаться выше верхней точки коллектора и не далее 3-4 м. от коллекторов, а при насосной циркуляции теплоносителя расположение бака-аккумулятора может быть произвольным.

Установки солнечного горячего водоснабжения с естественной циркуляцией, как правило, следует применять при площади солнечных коллекторов до 10 м2.

Принципиальная схема одноконтурной термосифонной

системы солнечного горячего водоснабжения

 

4.7. Работа одноконтурной термосифонной системы для прямого нагрева воды

Коллекторы, бак-аккумулятор и соединительные трубопроводы системы заполнены холодной водой. Солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (остекление) коллектора нагревает его поглощающую панель и воду в её каналах. При нагреве плотность воды уменьшается и нагретая жидкость начинает перемещаться в верхнюю точку коллектора и далее по трубопроводу – в бак-аккумулятор. В баке нагретая вода перемещается в верхнюю точку, а более холодная вода размещается в нижней части бака, т. е. наблюдается расслоение воды в зависимости от температуры. Более холодная вода из нижней части бака по трубопроводу поступает в нижнюю часть коллектора. Таким образом, при наличии достаточной солнечной радиации, в коллекторном контуре устанавливается постоянная циркуляция, скорость и интенсивность которой зависят от плотности потока солнечного излучения. Постепенно, в течение светового дня, происходит полный прогрев всего бака, при этом отбор воды для использования должен производиться из наиболее горячих слоев воды, располагающихся в верхней части бака. Обычно это делается подачей холодной воды в бак снизу под давлением, которая вытесняет нагретую воду из бака.

Применение коллектора «Сокол-А» в таких схемах не рекомендуется.

Принципиальная схема двухконтурной термосифонной

системы солнечного горячего водоснабжения

 

4.8. Работа двухконтурной термосифонной системы.

Работа такой системы аналогична работе одноконтурной системы, но в системе имеется отдельный замкнутый коллекторный контур, состоящий из коллекторов, трубопроводов и теплообменника в баке-аккумуляторе. Этот контур заправляется специальным (как правило, незамерзающим) теплоносителем. При нагреве теплоносителя в коллекторе он поступает в верхнюю часть теплообменника, отдает тепло воде в баке и охлаждаясь движется вниз ко входу в коллекторы, осуществляя постоянную циркуляцию при наличии солнечной радиации.

Полный прогрев бака происходит постепенно, в течение всего светового дня, но поскольку отбор воды к потребителю производится из наиболее прогретых верхних слоев, пользование горячей водой возможно и до полного прогрева.

Принципиальная схема двухконтурной системы

солнечного горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией

 

4.9. В системах с принудительной циркуляцией в коллекторный контур включается циркуляционный насос, что дает возможность устанавливать бак-аккумулятор в любой части здания. Направление движения теплоносителя должно совпадать с направлением естественной циркуляции в коллекторах. Включение и выключение насоса производится электронным блоком управления, представляющим собой дифференциальное управляющее реле, сравнивающего показания датчиков температуры, установленных на выходе из коллекторов и в баке. Насос включается, если температура в коллекторах выше температуры воды в баке. Существуют блоки, позволяющие менять скорость вращения и подачу насоса, поддерживая постоянную разность температур между коллекторами и баком.

Размещение в здании элементов солнечной системы

горячего водоснабжения

 

2

4.10. Пространственное размещение солнечных коллекторов следует определять с учетом типа застройки, ландшафтных и климатических условий.

Солнечные коллекторы, размещаемые на кровле зданий, должны располагаться на опорах.

Расчет опорных конструкций под солнечные коллекторы следует вести с учётом ветровой и снеговой нагрузок, а также возможных сейсмических воздействий.

5. Подготовка к работе и монтаж коллекторов «Сокол-А»

5.1. Требования к расположению коллектора

5.1.1. Угол наклона солнечного коллектора к горизонту a является постоянным и выбирается по условиям работы системы. Для системы, работающей круглый год угол наклона коллектора равен географической широте данной местности, для работающей только в летний период – широте местности минус 150, а для работающей только в зимний период – широте местности плюс 150.

5.1.2. На месте эксплуатации коллекторы устанавливаются так, чтобы их остекление было направлено на юг с возможными отклонениями на восток до 200, а на запад – до 300. Превышение допускаемых отклонений приводит к снижению теплопроизводительности коллекторов.

5.1.3. Затенение коллектора в течение светового дня окружающими предметами, зданиями или растительностью нежелательно, так как приводит к снижению его теплопроизводительности.

5.2. Требования к монтажу

5.2.1. Патрубки коллектора в рабочем положении должны располагаться горизонтально.

5.2.2. При монтаже системы движение теплоносителя в коллекторе следует предусматривать снизу вверх.

5.2.3. В процессе монтажа и после него, до заполнения системы теплоносителем, необходимо затенять остекление коллектора от солнечного излучения во избежание перегрева сухого коллектора вплоть до равновесной температуры, достигающей 1900С. Затенение остекления производить любым непрозрачным материалом.

5.2.4. Допускается монтировать в один ряд без установки компенсаторов теплового линейного расширения не более 3 коллекторов.

5.2.5. При монтаже на горизонтальной плоскости во избежание взаимного затенения расстояние между рядами солнечных коллекторов следует принимать не менее 1,7 высоты ряда при круглогодичной работе системы и не менее 1,2 высоты ряда при летней работе.

5.2.6. Прокладку магистральных трубопроводов установок солнечного горячего водоснабжения следует предусматривать с уклоном не менее 0,01 – для установок с естественной циркуляцией теплоносителя; 0,002 – для установок с насосной циркуляцией теплоносителя. Уклоны труб подводок к солнечным коллекторам следует принимать равными 5-10 мм. на всю длину подводки.

Расположение трубопроводов и коллекторов в системе должно обеспечивать возможность удаления воздуха из системы в её верхней точке.

5.2.7. Коллектор перед монтажом распаковать, очистить при необходимости от пыли и загрязнений, снять с патрубков технологические заглушки.

5.2.8. Для крепления коллекторов к несущей опорной конструкции вставить в пазы, расположенные по боковой поверхности стенок корпуса, монтажные болты М10 (размер «под ключ» 17 мм.). Количество и расположение монтажных болтов выбирается при разработке опорной конструкции.

5.3. Заправка коллекторов теплоносителем

5.3.1. Заправка теплоносителя производится только в холодные коллекторы во избежание внутреннего теплового удара. Теплоноситель должен поступать в коллекторы снизу. Скорость заполнения должна быть низкой и обеспечить беспрепятственный выход воздушных пробок к воздушному клапану в верхней точке системы.

5.3.2. В течение нескольких рабочих дней необходимо проверять уровень заполнения системы теплоносителем и при необходимости пополнять его. Теплоноситель должен полностью заполнить коллекторы и выпускные трубопроводы системы.

5.3.3. Системы с безнасосной циркуляцией заправляются так, чтобы при остывании теплоносителя и уменьшении его объёма контур оставался полностью заполненным жидкостью.

5.4. Эксплуатация коллекторов

5.4.1. После подключения коллектора к трубопроводам системы, её заправки и проверки герметичности всех соединений необходимо, для снижения тепловых потерь, тщательно теплоизолировать все фитинги и трубопроводы, включая неиспользуемые и заглушенные патрубки коллектора, после чего выполнить наружное влагозащитное покрытие этой изоляции.

5.4.2. При работе в составе систем солнечного теплоснабжения коллекторы «Сокол» не требуют постоянного наблюдения и регулярного обслуживания за исключением периодических внешних осмотров для контроля герметичности соединений не менее одного раза в сезон и периодической промывки остекления по мере его загрязнения для сохранения его светопропускания.

5.4.3. При замене поврежденного стекла и прочих работах при открытой поглощающей панели необходимо тщательно оберегать оптическое селективное покрытие панели от повреждений (царапин, рисок, жировых и масляных пятен и т. д.).

Перед установкой нового стекла взамен повреждённого необходимо тщательно очистить поверхность панели от осколков и мусора, затем тампоном из мягкой влажной хлопчатобумажной ткани, без нажима, удалить с поверхности панели пыль и иные загрязнения. Масляные и жировые пятна удаляются таким же влажным тампоном, смоченном в растворе моющих средств, затем влажным тампоном, смоченным в чистой воде.

После влажной обработки поверхность панели осушить тканью и выдержать до исчезновения следов влаги.

5.6. Замена остекления

5.6.1. Снятие стекла

Для снятия прижимов, фиксирующих стекло, применяется специальный ключ. Чтобы расцепить замки прижима необходимо, начиная с одного из концов любого прижима, вставить выступ ключа под вертикальную полку прижима и повернуть ключ вниз (см. рис.). При этом часть прижима выйдет из зацепления с продольным выступом корпуса. Повторяя эту операцию в нескольких точках по длине прижима его полностью выводят из зацепления и снимают. Для удаления стекла необходимо снять все четыре прижима.

5.6.2. Установка стекла

Надеть на стекло резиновый уплотнитель и уложить его на полки стенок корпуса. Прижим накладывается сверху так, чтобы внутренний выступ прижима вошел в паз стенки корпуса по всей длине. Затем, надавив на прижим сверху вниз, начиная с одного из концов, необходимо равномерно осаживать прижим по всей длине до зацепления замка, определяемого по характерному щелчку. Допускается производить осаживание прижима легкими ударами молотка из неметаллических материалов через прокладку из мягкой ткани. Продольную подгонку положения прижима относительно стенки корпуса также допускается производить ударами указанного молотка.

6. Возможные неисправности и методы их устранения

6.1. Наиболее вероятные причины, влияющие на работу коллектора, указаны в таблице.

Наименование неисправности и её внешнее проявление	Вероятная причина	Способ устранения
1. Длительное снижение температуры теплоносителя на выходе из коллектора.	1.1. Недостаточная плотность потока солнечного излучения.	Нет
1.2. Сильное загрязнение остекления.	Очистить стекло
1.3. Разбито остекление	Заменить стекло
1.4. Повреждение или загрязнение большой площади селективного покрытия (при длительной работе с поврежденным остеклением).	Снять поврежденное стекло, очистить поверхность панели и заменить стекло.
2. Систематическое накопление влаги под остеклением коллектора.	2.1. Негерметичность коллектора к атмосферным осадкам	Снять стекло, удалить воду, просушить, проверить целостность уплотнителя и его укладку. Установить стекло.
2.2. Негерметичность панели	Демонтировать коллектор, разобрать его и произвести восстановительный ремонт по согласованию с изготовителем.

Приложение

ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СИСТЕМ СОЛНЕЧНОГО

ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ КОЛЛЕКТОРОВ «СОКОЛ-А».

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

Объект	Кол-во СК «Сокол-А»	Эффективная площадь СК	Климатическая зона России	Длительность сезона эксплуатации	Макси- мальная суточная производительность по горячей воде	Теплопроизводительность за сезон	Сезонная экономия условного топлива	Предотвращение выбросов углекислого газа за сезон
шт.	м2	мес.	л	кВт-ч	кг	кг
Односемейный жилой дом	2	4	Северо-Запад	8	300	1200	320	750
Центр. зона	10	330	1450	375	940
Среднее Поволжье	10	400	1700	440	1125
Южная зона	12	450	2200	530	1450
Летнее кафе	3	6	Северо-Запад	5	400	1600	500	1100
Центр. зона	5	600	2400	550	1250
Среднее Поволжье	5	700	2800	650	1650
Южная зона	7	750	3000	800	2200
Животноводческая ферма	10	20	Северо-Запад	9	1400	6300	1550	4150
Центр. зона	10	2000	8500	1800	5000
Среднее Поволжье	10	2100	9500	2100	5800
Южная зона	12	2500	12000	3000	8300
Санаторий или пансионат	15	30	Северо-Запад	9	2000	9000	2200	6100
Центр. зона	10	3000	13500	2600	7500
Среднее Поволжье	10	3500	15000	3500	9500
Южная зона	12	4000	18500	4300	11800