태양열 집열기 선택: 성능과 시나리오 간의 균형
의 성능 태양열 공기 소스 온수기 (SAW) 시스템은 핵심 구성 요소인 태양열 집열기의 유형과 효율성에 따라 크게 달라집니다. 전문 엔지니어링 실무에서는 평판 수집기 및 진공관 수집기라는 두 가지 주요 기술이 고려됩니다.
1. 진공관 수집기(ETC)
진공관 기술은 우수한 절연 성능으로 인해 SAW 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다.
원리 장점: 진공관은 관 사이에 고진공층을 활용하여 대류 및 전도성 열 손실을 크게 줄입니다. 이는 주변 온도가 낮거나 태양 복사량이 낮은 경우(예: 흐린 날 또는 겨울)에도 ETC가 높은 수집 효율을 유지하고 물을 더 높은 수준으로 가열할 수 있음을 의미합니다.
적용 가능한 시나리오: 우수한 저온 열 수집 성능으로 인해 진공관 유형은 중국 북부, 추운 기후 및 더 높은 출구 수온이 필요한 상업용 응용 분야에 특히 적합합니다. 공기열원 히트펌프에 고온 예열을 보다 효율적으로 제공하여 히트펌프의 작업 부하를 크게 줄여 겨울철 시스템의 계절 성능 계수(SPF)를 향상시킵니다.
기술적 고려 사항: 최신 진공관 집열기는 종종 히트 파이프 기술을 활용하여 무수 작동 및 간접 열 교환을 가능하게 합니다. 이는 동결 방지를 단순화하고 시스템 신뢰성을 향상시킵니다.
2. 평판 콜렉터(FPC)
평판 컬렉터는 견고한 구조와 열 안정성으로 인해 일부 프로젝트에서 선호됩니다.
구조적 특징: FPC는 흡열판, 투명 커버, 절연층으로 구성됩니다. 컴팩트한 구조로 건물(BIPV, Building Integrated Photovoltaics/Thermal)과의 통합이 용이합니다.
성능 고려사항: 평판 컬렉터는 높은 복사조도 및 주변 온도에서 탁월한 순간 효율을 제공합니다. 그러나 온도 변동이 큰 경우 진공관에 비해 열 손실이 더 큽니다.
적용 시나리오: 평판 수집기는 중국 남부, 일년 내내 햇빛이 풍부한 지역 또는 저렴한 대규모 시스템 통합 솔루션에 더 적합합니다.
전문적인 통합: 태양열 공기원 온수기에서 평판 수집기는 종종 히트펌프 증발기의 예열원 역할을 합니다. 여기서 생성되는 중저온 온수는 증발 온도를 높이고 히트펌프의 COP(성능계수)를 최적화합니다.
히트 펌프 증발기 설계: 매칭 및 효율적인 열 교환
태양열 공기원 온수기 시스템에서 히트펌프의 핵심은 주변 환경으로부터 낮은 등급의 열에너지를 흡수하는 증발기입니다. 복잡한 시스템의 요구 사항을 충족하려면 증발기는 높은 열 교환 효율과 다중 모드 적응성을 충족해야 합니다.
1. 튜브인튜브/쉘 앤 튜브 증발기
이러한 유형의 증발기는 일반적으로 물과 냉매 간의 직접 또는 간접 열 교환과 관련된 응용 분야에 사용됩니다.
기능적 배치: 표준 공기열원 히트펌프(ASHP) 모드에서는 증발기가 공기로부터 열을 흡수합니다. 그러나 태양광 하이브리드 모드에서는 증발기가 다기능 열교환기로 설계될 수 있습니다.
특수 응용 분야: 일부 고급 태양열 공기 소스 시스템은 먼저 태양열 집열기에 의해 가열된 다음 냉매를 보충하기 위해 증발기로 전달되는 중간 매체(예: 부동액 또는 순환수)를 사용합니다. 이 설계에서는 증발기에 우수한 흐름 저항과 열 전달 계수가 필요합니다.
2. 핀 튜브 증발기
이 증발기는 표준 공기열 히트펌프 실외기에 사용되며 주변 공기로부터 직접 열을 흡수합니다.
핵심 기능: 비수기 기간이나 보조 난방 기간 동안 시스템은 주로 핀 튜브 증발기에 의존하여 공기 열을 흡수합니다.
성에 제거 고려 사항: 저온, 고습 환경에서 핀 튜브 증발기는 성애 문제에 직면합니다. 전문적인 태양열 공기 공급원 시스템은 태양열 집열기의 과잉 열을 제상 열원으로도 활용하여 제상 효율을 향상시키고 제상 에너지 소비와 열 펌프 가동 중단 시간을 줄입니다.
결합된 시스템 통합 및 최적화
태양열 공기원 온수기의 전문 기술은 집열기와 증발기 사이의 최적화된 제어 논리와 열역학적 사이클에 있습니다.
에너지 시너지: 이 시스템은 지능형 온도 제어 알고리즘을 사용하여 태양열 예열을 사용할 시기(물 탱크 온도 또는 열 펌프 증발 온도를 높이기 위해)와 순수 열 펌프 모드로 전환할 시기를 정확하게 결정합니다. 이러한 동적 전환은 태양광 우선순위를 보장하고 재생 에너지 활용을 극대화합니다.
성능향상 : 컬렉터에서 제공되는 예열에너지는 히트펌프 압축기의 흡입압력을 대폭 증가시키고 압축비를 감소시켜 순수공기원 히트펌프보다 복합모드의 시스템 COP를 훨씬 높여 에너지의 한계편익을 극대화 시킵니다.
