Солнечный контроллер

Солнечный контроллер — это электронное устройство, которое управляет циркуляционным насосом в солнечной системе горячего водоснабжения, чтобы собрать как можно больше тепла от солнечных панелей и защитить систему от перегрева. включать циркуляционный насос при наличии тепла в панелях, перемещая рабочую жидкость через панели к теплообменнику теплоаккумулятора Основная задача контроллера – . Тепло доступно всякий раз, когда температура солнечной панели превышает температуру воды в теплообменнике. Защита от перегрева достигается за счет отключения насоса, когда в хранилище достигается максимальная температура, а иногда и за счет охлаждения хранилища путем включения насоса, когда температура в хранилище выше, чем панели.

Большинство коммерческих контроллеров отображают температуру горячей воды в магазине и предоставляют общую информацию о состоянии системы, включая общее производство энергии.

Компоненты

В простейшей схеме солнечного контроллера используется компаратор с двумя температурными входами: один на солнечной панели и один на теплообменнике теплоаккумулятора , а также выход для управления насосом. Коммерческие контроллеры используют микропроцессор , обычно с ЖК-дисплеем и простым пользовательским интерфейсом с несколькими кнопками. Питание контроллера и насоса может осуществляться от сети электропитания или от фотоэлектрического (PV) модуля.

Функция

Основная функция контроллера – включение или выключение циркуляционного насоса. Насос обычно включается, когда солнечная панель горячее, чем вода в теплообменнике магазина, и выключается, когда панель холоднее. Включение насоса передает тепло из панели в аккумулятор. Отключение его при остывании панелей предотвращает обратный процесс и потерю тепла из хранилища. Контроллер измеряет и сравнивает температуры в панели и теплообменнике каждые несколько секунд.

Коммерческие контроллеры не включают насос до тех пор, пока разница температур между панелями и водой в теплообменнике не станет достаточной для обеспечения значительно большего количества энергии, чем потребляется насосом. Эта разница температур называется дифференциалом включения (обычно 4–15 °C). Насос выключают, когда панели перестают нагреваться достаточно, чтобы обеспечить значительное количество тепла в хранилище ( дифференциал выключения ). Чем шире разница между этими перепадами, тем тем меньше будет циклов включения-выключения насоса. Эти коэффициенты обычно устанавливаются установщиком солнечной системы в зависимости от конкретной установки, особенно в зависимости от эффективности теплообменника и производственной мощности панелей.

Контроллеры обеспечивают время выбега для извлечения части тепловой энергии, оставшейся в соединительных трубах после остывания панелей. Они также могут реализовать определенные функции безопасности, такие как охлаждение хранилища, когда оно превышает заданную температуру, например 65 °C, путем отправки избыточного тепла обратно на панели для отдачи в окружающую среду.

Контроллер солнечной энергии с фотоэлектрическим питанием

Контроллер солнечной энергии с фотоэлектрическим (PV) питанием использует солнечную электроэнергию, вырабатываемую на месте, для запуска насоса, который доставляет нагретую солнечной энергией перекачивающую жидкость в хранилище горячей воды.

Одним из заявленных преимуществ фотоэлектрической энергии является то, что она снижает общие выбросы углерода, связанные с работой системы, поскольку позволяет избежать необходимости поставлять эту энергию из ископаемых источников. Однако энергия, необходимая для работы системы, очень мала по сравнению с энергией, производимой системой, и сокращением выбросов углекислого газа за счет добавления дробной фотоэлектрической энергии.

Наиболее практичным преимуществом контроллера с фотоэлектрическим питанием является простота всей системы. Вместо использования сложных алгоритмов, основанных на температуре хранилища и панели, насос приводится в действие непосредственно фотоэлектрической панелью: когда светит солнце, насос работает. На практике этот практический алгоритм управления почти (90-99%) столь же эффективен, как и большинство других, и имеет очевидные преимущества в плане снижения сложности системы.

Недостаток фотоэлектрического подхода заключается в том, что насос останавливается сразу после закрытия Солнца. Солнечные панели с вакуумными трубками и тепловыми трубками могут хранить значительное количество энергии в каждой трубке в момент захода солнца. Чтобы избежать перегрева трубок, необходимо либо накачивать контур в течение короткого времени после захода солнца, или же создать большой резервуар для жидкости в коллекторе над трубками. Ни один из этих вариантов на самом деле несовместим с простым подходом с прямым фотоэлектрическим насосом, поэтому такие системы ограничиваются использованием менее эффективных плоских коллекторов.

Контроллер с фотоэлектрическим питанием может содержать небольшой аккумулятор электроэнергии, позволяющий контроллеру оставаться включенным и отображать температуру в ночное время, когда нет солнечного света. Этот аккумулятор электроэнергии обычно имеет форму суперконденсаторов , поскольку они имеют гораздо более длительный срок службы, чем батареи .

Преимущества солнечного контроллера с фотоэлектрическим питанием достигаются за счет снижения производительности системы в диапазоне 1-10%. Это происходит из-за потерь тепла в периоды, когда панель может быть горячее, чем резервуар для воды, но солнечного света недостаточно для питания насоса. Это происходит в основном в жаркие дни, когда горячая вода, скорее всего, будет в избытке, поэтому потенциальное снижение будет менее значительным, чем в периоды, когда в магазине было прохладнее.

Дальнейшее чтение

• Мартин С., Уотсон М. (2002). « Дальнейшие испытания систем солнечного нагрева воды » ( PDF ). Министерство торговли и промышленности Соединенного Королевства. Проверено 4 августа 2007 г.

Внешние ссылки

• Ассоциация солнечной торговли