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Proyectos de calentamiento solar de agua de girasol en EE. UU.

Número Navegar:5545     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2012-03-19      Origen:motorizado Su mensaje

Este es un gran sistema de drenaje para proporcionar agua caliente doméstica a un edificio de apartamentos de 16 unidades en Pennsylvania.

El sistema fue diseñado y construido por Alan Rushforth, aquí está su descripción del sistema:
& quot; Adjunto hay algunas fotos (antes y después) de un sistema de ACS solar que acabé recientemente. Está en un techo de un edificio de apartamentos de 16 unidades. Es un sistema de drenaje posterior.
Antes de la instalación, el edificio utilizaba $ 4,600 al año en gas natural únicamente para agua caliente doméstica. Se instaló un nuevo calentador de agua a gas Polaris con un 95% de eficiencia junto con este sistema de ACS solar. Sin contar mi trabajo ni la instalación del calentador de gas, el proyecto costó $ 13,645. Entre el nuevo calentador y el sistema SDHW, las facturas de gas se reducirán 2/3. Creo que muchas aplicaciones SDHW comerciales pueden tener más sentido financiero que las aplicaciones residenciales con las mayores economías de escala. He adoptado el ACS solar comercial como un pasatiempo, y me encantaría ayudar a cualquier persona que tenga preguntas. & quot;
Realmente un buen trabajo. ¡Muchas gracias a Alan por proporcionar todas las fotos y los subtítulos detallados!
Las imágenes muestran la mayoría de los detalles de construcción.
Visión general:
Instalación de colectores solares y soportes (6)
Hay 3 filas de 3Colector solar de tubo de vacío solar de girasol. (6 x 30 colectores de tubos y 3 x 20 colectores de tubos).
Instalación de colectores solares y soportes:
Instalación de colectores solares y soportes (3)
Aquí está el marco en proceso. Las bases de la pirámide de acero son 1/8 & quot; placa de acero. Algunos cortes y las curvas se hicieron en Fazzio's (un gran patio de metal en el sur de Jersey). Hice los cortes de ángulo y soldadura. Se atornillaron en las vigas de madera del techo y luego se cubrieron con la antorcha hacia abajo para que el mantenimiento fuera prácticamente nulo. El resto del marco es todo de aluminio con tornillos inoxidables. El plano horizontal de todo el marco se fija en una ligera inclinación diagonal, de modo que cuando se montan los colectores, todo se inclinará hacia el tanque. Si el techo fuera más plano / todo en un solo paso, podría haber sido más fácil y más barato montar los marcos directamente en el techo, sin embargo, el marco elevado aquí permite un fácil mantenimiento del techo y también crea un buen ángulo de drenaje. Las vigas principales son tubos cuadrados de aluminio de 3x3x1 / 8 "x 24 'de largo. Los miembros transversales longitudinales eran tubos cuadrados de aluminio 2x2x20'x1 / 8. El refuerzo diagonal es 1 1/2 x 1 1/2 x 1/8 ángulo de aluminio. El marco salió como yo quería. No inflable. No sobrevalorado. El acero galvanizado también habría funcionado y habría sido más barato, pero el aluminio debería durar más y es más fácil trabajar con él.
Instalación de tanques de plomería y almacenamiento para sistema de calefacción solar (6)
Arriba está el primer plano de 6 2'x2 'x 1/8 & quot; Bases piramidales de acero. El 7/8 & quot; las varillas roscadas facilitaron el ajuste del paso, aunque cortar y soldar las bases fue un trabajo. El acero de calibre algo más ligero (como el calibre 14) probablemente hubiera sido adecuado.
Instalación de colectores solares y soportes
Aquí hemos instalado colectores de tubos de evacuación y estamos uniendo la disposición junto con tuberías de cobre. Las secciones cortas de la manguera de caucho de silicona de alta temperatura (de Fitch Consulting) funcionaron bien para sujetar los colectores con una manguera. 1 & quot; Se instaló aislamiento de tubería gruesa armaflex sobre la tubería. Instalar los tubos es lo último que hay que hacer. No desea crear inadvertidamente una situación de estancamiento con los tubos instalados antes de que las bombas y el controlador estén listos para encenderse.
Instalación de tanques de plomería y almacenamiento para sistema de calefacción solar (5)
Para proteger el Armaflex del sol y el deterioro de los rayos UV (este sistema debería durar décadas) lo envolví en un aislamiento de conducto de espuma con revestimiento de aluminio de Home Depot. No era tan resistente y pegajoso como quería, así que lo envolví de nuevo (foto más adelante) con techos Peal y Seal de 12 pies de ancho, que es un producto de techo autoadhesivo con revestimiento de lámina más durable.
Instalación de colectores solares y soportes (5)
Arriba aún no está envuelto con Peel y Seal. Los conductos de tubería de cobre que se extienden entre los bancos de colectores deben apoyarse para que no se hundan y creen un problema de drenaje. Instalé un tubo cuadrado de aluminio de 2 x2 x 20 'en la parte superior de cada recorrido, para evitar el hundimiento. Luego lo cubrimos todo con Peel y Seal.
Instalación de tanques de fontanería y almacenamiento para sistema de calefacción solar.
Producto terminado todo envuelto y listo para muchos años de abuso en los elementos.
Instalación de tanques de fontanería y almacenamiento:
Instalación de colectores solares y soportes (3)
Aquí está el techo antes de empezar. La chimenea en el medio ya no se usaba ya que se instalaron bombas de calor separadas en cada apartamento y el calentador de agua se reemplazó por un calentador Polaris con 95% con ventilación de pared. Así que pudimos derribar los pies superiores y convertirlo en una persecución de tubería.
Instalación de tanques de plomería y almacenamiento para sistema de calefacción solar (3)
Aquí están los 1 & quot; líneas pex / al / pex cubiertas en 1 & quot; armaflex bajando por la tubería de persecución (chimenea antigua). La madera contrachapada, la lata de espuma y el techo fueron sellados en la abertura.
Instalación de tanques de plomería y almacenamiento para sistema de calefacción solar (2)
Aquí está el sótano antes de empezar. Un poco desordenado.
Aquí hay un tanque STSS de 822 galones. Puedes ver el forro de EPDM doblado. Detrás de ella hay 2 & quot; Tablero aislante de espuma. La piel de aluminio lo mantiene todo unido. El tanque se aplana en forma ovalada, en una caja de aproximadamente 4 1/2 'de alto, 11' de largo y 18 '' amplio. Lo deshicimos, retiramos la tapa del interior, envolvimos el tanque aplanado con un poco de cartón y cuerda para proteger los bordes y lo arrastramos por las estrechas escaleras del sótano. Una vez hacia abajo, lo inclinamos hacia arriba, lo abrimos en un círculo, levantamos un borde y deslizamos el círculo inferior del panel de aislamiento, ¡y teníamos un tanque! El tubo naranja es 1 & quot; pex / al / pex (que es un material bastante impresionante, probablemente mejor que el cobre en muchos aspectos). Terminamos convirtiendo el pex / al / pex a cobre antes de entrar al tanque. Los accesorios especiales de compresión de latón de www.Plumbinggoods.com hicieron el truco. La línea de retorno se descarga en la parte superior sobre la línea de agua. Lo convertimos en cobre justo fuera del tanque para colocar una válvula de bola que pensé que sería necesaria para modular el flujo. Resulta que la válvula no era necesaria. La otra línea era la línea de succión para las bombas que ingresan al tanque por encima de la línea de agua pero que descienden hacia abajo para extraer el agua del fondo del tanque.
Aquí está el tanque con la tapa aislada y la tubería completa. Suspendido dentro del tanque es un 1 1/2 & quot; Bobina de cobre x 120 '. Utilicé la bobina de diámetro sobredimensionado para un poco de efecto de tanque dentro de la bobina; contiene 10 galones de agua caliente. Cuando un inquilino abre un grifo de agua caliente, el agua fría a presión de la calle fluye a través de esta bobina sumergida en su camino hacia el calentador y se calienta en su camino. El agua que entra en el calentador se calienta parcial o totalmente cuando llega al calentador, y el calentador se enciende mucho menos. En un trabajo repetido, en lugar de usar una bobina de gran diámetro, podría usar varias bobinas más pequeñas en paralelo que podrían funcionar igual de bien y costar menos. La línea negra superior es el retorno de los colectores solares. La línea negra que baja a las dos bombas en el piso es la línea de succión de cobre que va desde el fondo del tanque hasta los colectores. Hay una cosa llamada bomba de cavitación. Como lo entiendo, bajo la succión dentro de la bomba, el agua (especialmente el agua caliente) puede vaporizarse (esencialmente hervir) dentro de la bomba haciendo ruido y acortando la vida útil de la bomba. Tener una presión adecuada en el lado de entrada de la bomba puede eliminar la cavitación, al igual que restringir el flujo en el lado de salida de las bombas. Para maximizar la presión de entrada en las bombas, las mantuve lo más bajas posible en el suelo. La cavitación no fue un problema.
Aquí hay 2 bombas de latón Taco 009. Las bombas de latón cuestan más que el hierro, pero como el tanque está ventilado y expuesto al oxígeno, el latón es mejor porque no se oxida.
En esta foto puede ver que la válvula de bola de la mano derecha está estrangulada a mitad de camino para obtener el flujo de alrededor de 10 gpm hacia abajo donde la queremos, aproximadamente 4.5 gpm (.5 gpm por colector). El controlador Goldline GL30 necesita que el agua de retorno esté al menos 4 grados más caliente que el agua de alimentación o apagará las bombas. Si uno dejara el flujo a 10 gpm, el controlador activaría y desactivaría regularmente las bombas. Como refinamiento posterior, en lugar de reducir el flujo hacia abajo, conecté un retardo en el temporizador que apaga una bomba después de un par de minutos (una vez que se establece el flujo de retorno con efecto de sifón). Con las válvulas completamente abiertas, el flujo cae de 10 gpm a 4.5 gpm, justo donde lo queremos.
Aquí puede ver el Goldline GL30 en la pared, muy sencillo de cablear. La cosa rectangular de metal / vidrio a la derecha es un medidor de flujo. Hay varios fabricantes. La clave es obtener una clasificación para temperaturas más altas, como 180F, con una escala de flujo adecuada. Originalmente lo tenía montado más abajo, pero luego lo moví hacia arriba centrado al nivel de la línea de agua en el tanque. De esa manera, cuando las bombas se apagan y el agua termina de drenar hacia atrás, muestra dónde está la línea de agua del tanque, lo que es bueno.
LECCIONES APRENDIDAS:
RACKS: Los racks pueden ser un gasto importante de mano de obra y materiales. Estaba buscando cero bastidores de mantenimiento, que no evitarían las reparaciones o el mantenimiento del techo. El diseño de bastidor elevado que utilicé logra eso, pero fue MUCHO trabajo. Un beneficio adicional de este diseño de bastidor fue que pude inclinar el plano de los bastidores para facilitar el drenaje del agua al tanque cuando el controlador apagó la bomba. Los racks montados en el techo ahorrarían dinero pero habrían sido menos convenientes para el techo y habrían planteado desafíos por separado para lograr esa inclinación crítica del drenaje.
COLECTORES:
Ellos eran dewww.sunflower-solar.com. Bill Fitch está muy bien informado y fue muy útil con los problemas técnicos. El tiempo dirá cuánto se reduce la factura del gas, pero parecen estar funcionando bien. En el primer día completo de operación, el tanque de 822 galones pasó de 86F a 119F. Dado que ese día estaba a pleno sol y que la bobina aún no tenía válvula, accidentalmente proporcionó una buena prueba. 6.855 libras de agua se elevaron 33 grados, lo que equivale a aproximadamente 226,000 btu netos depositados en el tanque en un día o algo más de 28,000 btu / 30 colectores de tubos (ignorando las pérdidas de tuberías y tanques). Una palabra o precaución: los colectores de tubos de evacuación contienen un millón (parece que sí) pequeñas piezas para ensamblar. Permitir trabajo extra. También el boxeo para los tubos de vidrio es bastante escaso. Manéjelo con cuidado y no se apoye en el extremo. El empaque del extremo de espuma delgada no amortigua las puntas adecuadamente en el extremo de los tubos de vidrio. Al final, cuando se estaba instalando, se rompieron 3 tubos de los 240, pero no fue un gran problema. Bill suministró un tubo de repuesto con cada colector.
ZAPATILLAS:
Si se necesita bombear agua 50 'hacia arriba usando bombas de circulación que solo tienen una cabeza de 33', en teoría 2 en serie debería ser la solución. La teoría demostró ser correcta: juntos hacen el trabajo. Para bombear el agua más fría desde la parte inferior del tanque, se puede cortar un accesorio en la parte inferior, o teóricamente, también se puede extraer por encima de la línea de agua desde un tubo de inmersión. Esa teoría también funcionó.
TAMAÑO DEL TUBO:
No sobredimensione las tuberías. A efectos de costos y de pérdida de calor, más grande no es necesariamente mejor. En este sistema de tamaño, si la cabeza fuera más baja y solo se usara una bomba, o si una iba a dejar ambas bombas encendidas, 3/4 & quot; la tubería sería adecuada (en lugar del 1 & quot; que usé). El uso de la tubería más pequeña que hará el trabajo, ayudará a reducir los costos de aislamiento de la tubería y también reducirá un poco la pérdida de calor en el área de la superficie.
TUBO DE COBRE vs. PEX .:
La sabiduría común es que debe usar cobre para las líneas de un lado a otro de los colectores para manejar altas temperaturas de estancamiento. Sentí en un sistema de drenaje trasero, donde durante el estancamiento, no hay líquido en los colectores, Pex / al / pex (pex premium con una capa de aluminio en el interior) debe funcionar para todo el recorrido, excepto los últimos dos pies hasta el colector, donde Usted podría recoger más de ese calor de estancamiento. Resulta que Pex / al / pex es una pipa muy impresionante. El aluminio incrustado en el pex parece ser aproximadamente 1/32 & quot; de espesor y la tubería está clasificada para 80 psi a 200F. Hasta ahora está funcionando bien, y tengo confianza en que continuará haciéndolo. Nota: pex / al / pex tiene un diámetro ligeramente más grande que el pex normal y utiliza sus propios accesorios de compresión especiales. No necesita comprar un plegador pex para usarlo, solo los accesorios de compresión correctos. (Lo aprendí de la manera difícil).
AISLAMIENTO DE TUBERÍAS:
1 & quot; armaflex (extra grueso especial pedido de un suministro de HVAC) funcionó bien. El techo de Peel and Seal funcionó bien para envolverlo y protegerlo de los elementos. Para aumentar el aislamiento del tanque, (especialmente deseable en los tanques de mayor tamaño) se puede recoger 2) 4x8x 2 & quot; láminas de espuma y colóquelas primero debajo del tanque antes de la instalación, para duplicar el aislamiento del fondo. Siempre se pueden envolver los lados y luego rematar con aislamiento adicional si se desea.
TAMAÑO DEL TANQUE:
Creo que en este tipo de sistema, donde el tanque es un artículo simple, no presurizado y de costo relativamente bajo, que comprende un pequeño porcentaje del costo total del sistema (menos del 15%), se puede permitir un tanque más grande que contenga más galones por persona. que normalmente se recomienda. Usé 822 galones con 51 galones por apartamento (generalmente una persona en cada uno de estos apartamentos). Aunque esto es más almacenado de lo que a menudo recomiendan los 20 a 30 galones por persona, todavía no brindó tanto 'efecto de volante' como esperaba. Desde los controles al azar, las temperaturas de los tanques de noviembre rebotaron desde mediados de los 70 hasta los 120 superiores. Si volviera a hacerlo, y si el tanque encajara, aumentaría el tamaño del tanque para proporcionar 80 galones o más por unidad, lo que creo que absorbería mejor el calor de los hechizos de sol, lo transportaría a los hechizos nublados, mejorando el rendimiento general.
DETALLES DEL TANQUE:
Al pedir un tanque STSS, uno especifica cuántos manguitos de entrada del tanque se desean instalar. En este caso, fue 4 en total, 1 para la alimentación del colector, 1 para el retorno del colector, 1 para la alimentación de presión en la calle de la bobina, y uno para la salida de la bobina al calentador de gas. A menos que especifique lo contrario, los 4 se montarán todos en una fila espaciada alrededor de 6 & quot; aparte. Para una ejecución óptima de las tuberías, necesitaba una en el lado opuesto del tanque, así que quité una, la moví y reparé el orificio (todo sobre la línea de agua). Si volviera a hacerlo, sería mejor planear y especificar las ubicaciones de entrada de la tubería del tanque, o al menos ordenar un accesorio de manguito adicional o 2 en caso de que se desee una modificación de campo.


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