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Projets de chauffe-eau solaires de tournesol aux Etats-Unis

Nombre Parcourir:5552     auteur:Éditeur du site     publier Temps: 2012-03-19      origine:Propulsé enquête

Il s’agit d’un vaste système de vidange permettant de fournir de l’eau chaude sanitaire à un immeuble de 16 logements en Pennsylvanie.

Le système a été conçu et construit par Alan Rushforth - voici sa description du système:
"Ci-joint quelques photos (avant et après) d'un système d'ECS solaire que j'ai récemment terminé. C'est sur le toit d'un immeuble de 16 unités. C'est un système de drainage.
Avant l’installation, l’immeuble utilisait 4 600 dollars par an en gaz naturel uniquement pour la production d’eau chaude sanitaire. Un nouveau chauffe-eau à gaz Polaris efficace à 95% a été installé avec ce système d'eau chaude solaire. Sans compter ma main-d’œuvre ou l’installation de chauffage au gaz, le projet a coûté 13 645 $. Entre le nouvel appareil de chauffage et le système SDHW, les factures de gaz seront réduites des deux tiers. Je pense que beaucoup d'applications commerciales SDHW peuvent avoir plus de sens financier que les applications résidentielles avec les économies d'échelle accrues. J'ai adopté l'ECS solaire commerciale comme passe-temps et serais heureux d'aider toute personne ayant des questions. & quot;
Vraiment un bon travail - merci beaucoup à Alan d'avoir fourni toutes les images et les légendes détaillées!
Les images montrent la plupart des détails de construction.
Vue d'ensemble:
Installation et supports de capteurs solaires (6)
Il y a 3 rangées de 3Capteurs solaires à tubes sous vide Sunflower Solar (6 capteurs à 30 tubes et 3 capteurs à 20 tubes).
Installation de capteurs solaires et supports:
Installation et supports de capteurs solaires (3)
Voici le cadre en cours. Les bases de la pyramide en acier sont 1/8 & quot; plaque d'acier. Certaines coupes et les virages ont été faits à Fazzio (un grand chantier de métal dans le sud de Jersey). J'ai fait les coupes d'angle et la soudure. Ils ont été vissés dans des solives de toit en bois, puis recouverts d'un toit à la torche pour les rendre pratiquement sans entretien. Le reste du cadre est tout en aluminium avec des boulons en acier inoxydable. Le plan horizontal de l’ensemble du cadre est légèrement oblique, de sorte que lorsque les capteurs sont montés, tout s’incline vers le réservoir. Si le toit était plat ou dans une pente, il serait peut-être plus facile et moins coûteux de monter des cadres directement sur le toit, mais la structure surélevée permet un entretien aisé du toit et crée également une belle pente de drainage. Les poutres principales sont constituées d'un tube carré en aluminium de 3 x 3 x 1/8 "x 24 'de long. Les traverses longitudinales étaient des tubes carrés en aluminium de 2x2x20'x1 / 8. Le contreventement diagonal correspond à un angle en aluminium de 1 1/2 x 1 1/2 x 1/8. Le cadre est sorti de la façon dont je le voulais. Pas gonflable. Pas trop mal. L'acier galvanisé aurait également fonctionné et aurait été meilleur marché, mais l'aluminium devrait durer plus longtemps et il est plus facile de travailler avec.
Installation de réservoirs de plomberie et de stockage pour système de chauffage solaire (6)
Ci-dessus se trouve un gros plan parmi les 6 2'x2 'x 1/8 " bases de pyramide en acier. Le 7/8 & quot; les tiges filetées facilitent le réglage du pas, bien que couper et souder les bases soit un travail difficile. Un acier de calibre légèrement plus léger (comme le calibre 14) aurait probablement été suffisant.
Installation de capteurs solaires et supports
Ici, nous avons installé des collecteurs de tubes sous vide et raccordons la configuration avec une tuyauterie en cuivre. De courtes sections de tuyau en caoutchouc silicone haute température (de Fitch Consulting) ont bien fonctionné pour le serrage des tuyaux entre les collecteurs. 1 & quot; un épais isolant armaflex a été installé sur la tuyauterie. L'installation des tubes est la dernière chose à faire. Vous ne voulez pas créer par inadvertance une situation de stagnation avec des tubes installés avant que les pompes et le contrôleur ne soient prêts à s'allumer.
Installation de réservoirs de plomberie et de stockage pour système de chauffage solaire (5)
Pour protéger l'Armaflex du soleil et des rayons UV (ce système devrait durer des décennies), je l'ai enveloppé dans un isolant pour conduit en mousse revêtu de feuille d'aluminium de Home Depot. Ce n'était pas aussi solide et collant que je le voulais, alors je l'ai emballé à nouveau (photo suivante) avec une toiture Peal and Seal de 12 'de largeur, qui est un produit de toiture autoadhésif à face adhésive plus durable.
Installation et supports de capteurs solaires (5)
Ci-dessus n'est pas encore emballé avec Peel and Seal. Les conduites en cuivre reliant les rives des collecteurs doivent être soutenues de manière à ne pas s'affaisser et créer un problème de drainage. J'ai attaché un tube carré en aluminium de 2 x 2 x 20 'en haut de chaque passage, pour éviter l'affaissement. Ensuite, couvrez le tout avec Peel and Seal.
Installation de réservoirs de plomberie et de stockage pour système de chauffage solaire
Produit fini entièrement emballé et prêt pour de nombreuses années d'abus dans les éléments.
Installation de la plomberie et du réservoir de stockage:
Installation et supports de capteurs solaires (3)
Voici le toit avant de commencer. La cheminée au milieu n'a plus été utilisée puisque des pompes à chaleur séparées ont été installées dans chaque appartement et que le chauffe-eau a été remplacé par un radiateur mural à 95% Polaris. Nous avons donc pu retirer les quelques pieds du haut et les convertir en poursuite.
Installation de réservoirs de plomberie et de stockage pour système de chauffage solaire (3)
Voici le 1 & quot; Lignes pex / al / pex couvertes dans 1 & quot; armaflex descendant le long du tuyau (vieille cheminée). Du contreplaqué, de la mousse peut et la toiture ont été scellés l'ouverture.
Installation de réservoirs de plomberie et de stockage pour système de chauffage solaire (2)
Voici le sous-sol avant de commencer. Un peu de bordel.
Voici un réservoir de 822 gallons STSS. Vous pouvez voir la doublure EPDM pliée. Derrière, il y a 2 & quot; panneau isolant en mousse. La peau en aluminium tient le tout ensemble. Le réservoir est aplati et ovale, dans une caisse d’environ 4 1/2 pi de haut, 11 pi de long et 18 po. large. Nous l'avons déballé, enlevé le couvercle à l'intérieur, enveloppé le réservoir à plat dans du carton et une corde pour protéger les bords, et traîné dans l'escalier étroit du sous-sol. Une fois en bas, nous l'avons relevé, ouvert en un cercle, levé un bord et glissé le cercle inférieur du panneau isolant vers le bas, et nous avions un réservoir! Le tuyau orange est 1 & quot; pex / al / pex (ce qui est assez impressionnant, probablement meilleur que le cuivre à bien des égards). Nous avons fini par convertir le pex / al / pex en cuivre avant d'entrer dans le réservoir. Les raccords à compression en laiton spéciaux de www.Plumbinggoods.com ont fait l'affaire. La ligne de retour se déverse dans la partie supérieure au-dessus de la ligne d’eau. Nous l'avons converti en cuivre juste à l'extérieur du réservoir pour installer un robinet à tournant sphérique qui, à mon avis, serait nécessaire pour moduler le débit. Il s'avère que la valve n'était pas nécessaire. L'autre conduite était la conduite d'aspiration des pompes qui pénètre dans le réservoir au-dessus de la conduite d'eau mais plonge pour puiser de l'eau au fond du réservoir.
Voici le réservoir avec le couvercle isolé et la plomberie terminée. Suspendu à l’intérieur du réservoir est un 1 1/2 " Bobine de cuivre x 120 '. J'ai utilisé le serpentin de diamètre surdimensionné pour un peu d'effet de réservoir dans le serpentin - il contient 10 gallons d'eau chaude. Lorsqu'un locataire ouvre un robinet d'eau chaude, de l'eau froide sous pression de la rue traverse ce serpentin immergé pour se rendre au chauffage et se réchauffe ensuite. L'eau qui entre dans le chauffe-eau est partiellement ou totalement chauffée au moment où elle atteint le chauffe-eau, et le chauffe-eau s'allume beaucoup moins. Sur un travail répétitif, plutôt que d’utiliser une bobine de grand diamètre, je pourrais utiliser plusieurs bobines plus petites en parallèle qui pourraient fonctionner aussi bien et coûter moins cher. La ligne noire supérieure correspond au retour des capteurs solaires. La ligne noire qui relie les deux pompes à l'étage est la ligne d'aspiration en cuivre qui va du fond du réservoir aux capteurs. Il y a une chose appelée cavitation de la pompe. Si je comprends bien, sous l’aspiration dans la pompe, de l’eau (en particulier de l’eau chaude) peut se vaporiser (essentiellement bouillir) à l’intérieur de la pompe, ce qui peut faire du bruit et raccourcir la durée de vie de la pompe. Une pression adéquate du côté entrée de la pompe peut éliminer la cavitation, tout comme une restriction du débit du côté sortie des pompes. Pour maximiser la pression d'entrée dans les pompes, je les ai maintenues aussi basses que possible par rapport au sol. La cavitation n'était pas un problème.
Voici 2 pompes Taco 009 en laiton. Les pompes en laiton coûtent plus cher que le fer, mais comme le réservoir est ventilé et exposé à l'oxygène, le laiton est préférable car il ne rouille pas.
Sur cette photo, vous pouvez voir que la vanne à boisseau sphérique droite est étranglée à mi-course pour obtenir le débit d’environ 10 gpm, là où nous le voulons - environ 4,5 gpm (0,5 gpm par collecteur). Le contrôleur Goldline GL30 a besoin que l'eau de retour soit au moins 4 degrés plus chaude que l'eau d'alimentation, sinon les pompes seront arrêtées. Si l’on laisse le débit à 10 gpm, le contrôleur allume et éteint régulièrement les pompes. Par la suite, plutôt que d’étouffer le débit, j’ai raccordé un retard à la minuterie qui arrête une pompe au bout de quelques minutes (une fois que le débit de retour avec l’effet siphon est établi). Lorsque les vannes sont grandes ouvertes, le débit passe alors de 10 à 4,5 g / min, exactement où nous le voulons.
Ici, vous pouvez voir le Goldline GL30 sur le mur - assez simple à câbler. Le rectangle en métal / verre à droite est un débitmètre. Il y a plusieurs fabricants. La clé est d'obtenir une cote pour les températures plus élevées, comme 180F, avec une échelle de débit appropriée. Je l'avais initialement monté plus bas, mais ensuite je l'ai déplacé vers le haut, centré au niveau de la ligne de flottaison dans le réservoir. Ainsi, lorsque les pompes s’arrêtent et que l’eau a fini de se vider, elle indique où se trouve la canalisation d’eau du réservoir, ce qui est agréable.
LEÇONS APPRISES:
RACKS: Les racks peuvent représenter une dépense importante en main-d'œuvre et en matériel. Je recherchais des racks sans entretien qui n’empêcheraient pas les réparations ou l’entretien du toit. La conception en rack que j'ai utilisée permet d'atteindre cet objectif, mais a été BEAUCOUP de travail. Un avantage supplémentaire de cette conception de rack était que j'ai été capable d'incliner le plan des rack pour faciliter le retour de l'eau dans le réservoir lorsque le contrôleur a arrêté la pompe. Les racks montés à plat sur le toit permettraient de réaliser des économies, mais auraient été moins pratiques pour la toiture et auraient posé des problèmes distincts quant à la manière de parvenir à cette inclinaison essentielle du système de drainage.
COLLECTEURS:
Ils étaient dewww.sunflower-solar.com. Bill Fitch est très compétent et a été d'une grande aide pour les problèmes techniques. Le temps nous dira combien la facture d'essence est réduite, mais ils semblent bien fonctionner. Lors de la première journée d'opération, le réservoir de 822 gallons est passé de 86F à 119F. Comme ce jour-là était en plein soleil et que la bobine n’était pas encore vidée, elle a accidentellement fourni un bon test. 6 855 lb d’eau ont été levés à 33 degrés, ce qui correspond à environ 226 000 btu nets déposés dans le réservoir en une journée, soit un peu plus de 28 000 btu / capteur à 30 tubes (en tenant compte des pertes de tuyauterie et du réservoir). Un mot ou une mise en garde - les collecteurs de tubes d’évacuation contiennent un million (semble-t-il) de petites pièces à assembler. Permettre un travail supplémentaire. De plus, la boxe pour les tubes de verre est assez maigre. Manipuler avec précaution et ne pas se tenir debout - la garniture en mousse fine n’amortit pas suffisamment les plumes au bout des tubes en verre. Au moment de l'installation, 3 tubes sur 240 étaient fissurés à la fin, mais ce n'était pas un gros problème. Bill a fourni un tube de rechange avec chaque collecteur.
POMPES:
Si vous avez besoin de pomper de l'eau jusqu'à 50 pi en utilisant des pompes de circulation qui n'ont qu'une tête de 33 pi, théoriquement, 2 en série devraient faire l'affaire. La théorie s'est avérée correcte - ensemble, ils font le travail. Pour pomper l'eau la plus froide du fond du réservoir, il est possible de couper un raccord dans le fond ou, théoriquement, de prélever un tuyau au-dessus de la ligne d'eau à l'aide d'un tube plongeur. Cette théorie a également fonctionné.
DIMENSIONNEMENT DES TUYAUX:
Ne surdimensionnez pas les tuyaux. Pour des raisons de coût et de perte de chaleur, plus gros n'est pas nécessairement meilleur. Sur ce système de taille, si la hauteur de la tête était plus basse et si une seule pompe était utilisée, ou si une seule allait laisser les deux pompes allumées, 3/4 " le tuyau serait adéquat (au lieu du 1 "que j’avais utilisé). En utilisant le plus petit tuyau qui fera le travail, vous contribuerez à réduire les coûts d’isolation des tuyaux et des tuyaux, ainsi qu’à réduire légèrement la perte de chaleur par la surface.
PIPE DE CUIVRE vs. PEX .:
La sagesse commune est que vous devez utiliser le cuivre pour les lignes aller-retour des collecteurs afin de gérer les périodes de forte stagnation. Je me suis senti sur un système de drainage, où pendant la stagnation, il n'y a pas de liquide dans les collecteurs, Pex / al / pex (pex premium avec une couche d'aluminium à l'intérieur) devrait fonctionner pour toute la course, sauf les derniers pieds au collecteur, où vous pourriez capter plus de cette chaleur de stagnation. Il s'avère que Pex / al / pex est une pipe très impressionnante. L’aluminium noyé dans le pex semble être d’environ 1/32 " épais et le tuyau est évalué à 80 psi à 200F. Jusqu’à présent, cela fonctionne bien et j’espère que cela continuera. Remarque: pex / al / pex a un diamètre légèrement supérieur à celui de pex standard et utilise ses propres raccords à compression spéciaux. Vous n'avez pas besoin d'acheter une pince à sertir pour l'utiliser - vous avez juste les bons raccords à compression. (J'ai appris ça à la dure).
L'ISOLATION DES TUYAUX:
1 & quot; armaflex (très épais spécialement commandé auprès d’un système de chauffage, de ventilation et de climatisation) a bien fonctionné. La toiture Peel and Seal a bien fonctionné pour l’envelopper et la protéger des éléments. Pour renforcer l’isolation des réservoirs (particulièrement souhaitable sur les réservoirs plus volumineux), on peut choisir 2) 4x8x 2 ". feuilles de mousse et les déposer d'abord sous le réservoir avant l'installation, pour doubler l'isolation inférieure. On peut toujours envelopper les côtés et le dessus plus tard avec une isolation supplémentaire si on le souhaite.
TAILLE DU RESERVOIR:
Je crois en ce type de système où le réservoir est un simple élément non pressurisé et relativement peu coûteux, représentant un faible pourcentage du coût total du système (moins de 15%), on peut se permettre de choisir un réservoir plus volumineux contenant plus de gallons par personne. que normalement recommandé. J'ai utilisé 822 gallons avec 51 gallons par appartement (généralement une personne dans chacun de ces appartements). Bien que ce soit plus de stockage que les 20 à 30 gallons par personne souvent recommandés, cela ne fournissait toujours pas autant «d'effet volant» que je l'avais espéré. D'après les vérifications ponctuelles, les conditions de réservoirs de novembre ont rebondi du milieu des années 70 aux 120 premières. Si je le faisais à nouveau, et si le réservoir y tenait, j'augmenterais la taille du réservoir pour fournir 80 gallons ou plus par unité, ce qui, selon moi, absorberait mieux la chaleur des éclaircies, l'apporterait par temps nuageux, améliorant ainsi la performance globale.
DÉTAILS DU RÉSERVOIR:
Lors de la commande d'un réservoir STSS, on spécifie le nombre de manchons d'entrée de réservoir à installer. Dans ce cas, il était de 4 au total, 1 pour l’alimentation du collecteur, 1 pour le retour du collecteur, 1 pour l’alimentation sous pression par la rue dans la bobine et un pour la sortie de la bobine vers le réchauffeur de gaz. Sauf indication contraire de votre part, les 4 éléments seront montés tous dans une rangée espacée de 6 "environ. une part. Pour obtenir des tuyauteries optimales, il me en fallait un sur le côté opposé du réservoir. Je l'ai donc retiré, déplacé et colmaté le trou (le tout au-dessus de la ligne de flottaison). Si je devais le refaire, il serait préférable de planifier et d'indiquer les emplacements d'entrée des tuyaux de réservoir, ou au moins de commander un raccord de manchon supplémentaire ou 2 si la modification du champ est souhaitée.


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