Costruire una base efficiente: progetto di progettazione per un sistema di riscaldamento solare dell'aria AFPC ad alte prestazioni

Costruire una base efficiente: progetto di progetto per un sistema di riscaldamento solare ad aria AFPC ad alte prestazioni

In Cina, c'è un luogo conosciuto come la "Città del Sole": Dezhou, nello Shandong. In questa terra piena di sole e vitalità, Dezhou BTE Solar Co., Ltd. è impegnata in un viaggio alla ricerca di luce e calore dal 2009. Da oltre un decennio, questa azienda non solo produce prodotti, ma tesse anche una rete globale di utilizzo dell'energia solare termica. Con una ricerca pressoché rigorosa della qualità, il nome di BTE Solar è diventato sinonimo di affidabilità ed efficienza, conquistando la fiducia e l'apprezzamento dei clienti in tutto il mondo. Non si tratta semplicemente di stabilimenti di assemblaggio di apparecchiature, ma di una piattaforma innovativa che integra profondamente ricerca e sviluppo all'avanguardia con una produzione snella, impegnata a fornire soluzioni di energia pulita accessibili per il mondo.

Aprire il manuale del prodotto BTE Solar è come leggere un'enciclopedia della tecnologia di utilizzo del solare termico. Dagli efficienti tubi a vuoto che costituiscono la pietra angolare del sistema agli scaldacqua solari a pressione o non in pressione che possono adattarsi alle diverse esigenze domestiche, tutti dimostrano la loro profonda competenza tecnica. Ciò che è ancora più notevole è che la loro esplorazione non si è mai fermata e si è estesa al campo all’avanguardia della tecnologia integrata fotovoltaica/fototermica (PVT) in grado di generare contemporaneamente elettricità e calore. È questa disposizione globale e l’accumulo a lungo termine su diversi percorsi tecnologici che fornisce le basi più solide per intraprendere un nuovo capitolo del riscaldamento solare dell’aria. La nascita dei collettori d'aria delle serie ATPC e AFPC è la cristallizzazione degli anni di conoscenza accumulata da BTE Solar nella scienza dei materiali, nella termodinamica e nell'integrazione dei sistemi. Incarnano l'impegno fondamentale di BTE Solar per la qualità, la durabilità e lo sviluppo sostenibile, descrivendo per noi un bellissimo futuro che utilizza la luce solare per dissipare il freddo e proteggere il cielo blu.    

Per utilizzare con successo il collettore AFPC di Dezhou BTE Solar e realizzare un sistema di riscaldamento solare dell'aria commerciale su larga scala, la sua importanza va ben oltre il semplice fissaggio dei pannelli alla parete. Ciò richiede una metodologia di progettazione rigorosa e sistematica per garantire che il sistema non solo funzioni in modo efficiente, ma si integri anche perfettamente con l'infrastruttura esistente dell'edificio, liberando così il massimo potenziale di risparmio energetico. Per architetti, ingegneri HVAC e consulenti energetici, padroneggiare i seguenti principi di progettazione chiave è un'abilità essenziale per creare questo "progetto efficiente".

1. Rilievo del sito e ottimizzazione dell'orientamento: catturare ogni raggio di sole. Il fondamento di qualsiasi progetto solare di successo risiede nella massimizzazione della cattura della radiazione solare. La "casa" ideale per i pannelli AFPC è una parete verticale aperta, libera e rivolta a sud (nell'emisfero settentrionale). Questo orientamento può "abbracciare" al meglio il sole basso in inverno, abbinandosi perfettamente al periodo di picco della domanda di riscaldamento dell'edificio.

Azimut: l'allineamento dell'array deve essere il più a sud possibile. Anche in caso di deviazione, questa deve essere mantenuta entro 45 gradi per garantire che le prestazioni non subiscano un peggioramento significativo.

Angolo di inclinazione: per l'installazione a parete, l'angolo di inclinazione è fissato a 90 gradi. Per l'installazione su un tetto o un pavimento, l'angolo di inclinazione ottimale è solitamente la latitudine locale più 15 gradi. Quest'angolo più ripido non solo è vantaggioso per la raccolta del calore invernale, ma aiuta anche la neve a scivolare naturalmente verso il basso.

Analisi delle ombre: questo è un passaggio cruciale che non può essere omesso. È necessario condurre un'analisi delle ombre sul sito 24 ore su 24, soprattutto in inverno, in base all'angolazione del sole. Qualsiasi oggetto che possa ostruire il sistema durante le ore di massima luce solare (di solito dalle 9:00 alle 15:00), come edifici vicini, alberi o apparecchiature sul tetto, comprometterà l'efficienza del sistema.

2. Modellazione del sistema e gestione del flusso d'aria: trovare il punto di equilibrio ottimale, calcolare con precisione l'area dell'array e abbinare ventole adatte sono gli aspetti tecnici più importanti della progettazione.

Superficie del collettore: quale dimensione del collettore è necessaria? Dipende da due parametri fondamentali: la portata di ventilazione dell'edificio (misurata in CFM o m³/h) e l'aumento di temperatura dell'aria previsto (ΔT). Sebbene calcoli precisi possano essere effettuati con l'ausilio di software professionali di simulazione energetica, una regola pratica è che per ogni metro quadrato di superficie del collettore, vi è un volume d'aria corrispondente di circa 120-240 metri cubi all'ora.

Selezione del ventilatore: il sistema richiede un "cuore" potente, un ventilatore industriale alimentato dalla rete elettrica, la cui potenza deve essere sufficiente a superare tutta la resistenza generata dal flusso d'aria attraverso il collettore e le tubazioni interne dell'edificio. La selezione dei ventilatori deve garantire che possano fornire una pressione statica sufficiente al volume d'aria progettato. Si consiglia vivamente di dotare il ventilatore di un azionamento a frequenza variabile (VFD), che consenta al sistema di regolare in modo intelligente la velocità del vento in base all'intensità della luce solare, proprio come un cambio automatico in un'auto, mantenendo sempre lo stato operativo ottimale.

L'arte dell'equilibrio del flusso d'aria: è un processo che mira a trovare il punto di equilibrio ottimale tra "temperatura" ed "efficienza". Una bassa velocità del vento e un'elevata temperatura dell'aria in uscita causano un surriscaldamento del collettore, con conseguente aumento della perdita di calore e una diminuzione dell'efficienza complessiva; un'elevata velocità del vento migliora l'efficienza, ma la temperatura dell'aria in uscita potrebbe non essere sufficientemente elevata. La portata ottimale è solitamente il punto in grado di garantire un aumento significativo della temperatura per i sistemi HVAC degli edifici, mantenendo al contempo un'elevata efficienza del sistema.

3. Integrazione del sistema e controllo intelligente: la perfetta integrazione del sistema con un "cervello" è la chiave per ottenere un funzionamento automatizzato e intelligente del sistema. La pratica più comune è quella di collegare l'aria calda generata dall'array AFPC alla presa d'aria esterna dell'unità di trattamento aria principale (UTA) o dell'unità rooftop (RTU) dell'edificio tramite tubazioni.

Progettazione delle tubazioni: tutte le tubazioni di collegamento devono essere sottoposte a un buon trattamento di isolamento (ad esempio, un livello di isolamento non inferiore a R-8) per evitare perdite di calore prezioso durante il trasporto. Anche il diametro della tubazione deve essere attentamente calcolato per garantire che la resistenza al flusso d'aria sia ridotta al minimo entro il volume d'aria previsto.

Logica di controllo: il sistema AFPC dovrebbe essere incorporato nel "cervello" dell'edificio - Building Automation System (BAS). Una logica di controllo semplice ed efficiente richiede in genere due sonde di temperatura: una per misurare la temperatura ambiente esterna e una per misurare la temperatura di uscita dell'array AFPC. Il programma di controllo è il seguente:

Quando il sistema HVAC di un edificio emette un comando di riscaldamento, e

Quando la temperatura di uscita dell'AFPC è significativamente superiore alla temperatura esterna (ad esempio 5 °C in più),

Il BAS avvierà la ventola AFPC, aprirà la valvola dell'aria corrispondente e inizierà a immettere aria fresca preriscaldata dall'energia solare.

In caso contrario, il sistema AFPC rimane in standby mentre l'UTA aspira aria fresca dal canale di mandata. Questa logica garantisce che il sistema si attivi solo quando può apportare benefici netti in termini di risparmio energetico, sfruttando così ogni centesimo di energia solare disponibile sulla pala.

Progettare un sistema di riscaldamento solare dell'aria AFPC ad alte prestazioni è un'attività scientifica che combina l'ingegneria solare con la tradizionale progettazione HVAC. Attraverso un'attenta valutazione delle condizioni del sito, l'ottimizzazione precisa dell'orientamento dei collettori, il calcolo preciso della scala del sistema e del flusso d'aria e un controllo intelligente integrato con i sistemi di automazione degli edifici, gli ingegneri possono elaborare un "progetto di efficienza" pratico e fattibile per qualsiasi edificio. Un sistema AFPC accuratamente progettato, basato sui collettori di alta qualità di Dezhou BTE Solar, diventerà una risorsa a lungo termine per un edificio, creando costantemente un significativo valore economico e ambientale nei prossimi decenni.