أولاً تحقق مما هو متصل داخل المجمع

صف من المجمعات المرتبطة جنبًا إلى جنب ليس بالضرورة سلسلة حرارية حقيقية. بعض المجمعات تحتوي على موزعات ذات أنابيب صاعدة متوازية متعددة. ربط منافذ الموزعات يمكن أن يمدد مشعبًا عبر الصف، بينما تبقى ممرات الامتصاص متصلة بالتوازي.

قبل وصف تخطيط السقف بأنه تسلسلي أو متوازي، تتبع مسار السائل الفعلي من المدخل إلى المخرج. هل يتدفق تدفق الفرع الكامل عبر الممتص الأول ثم الثاني، أم ينقسم بين ممرات الممتص التي تغذيها مجمعات مشتركة؟

اطلب الرسم الهيدروليكي للطراز الدقيق، ومواقع المدخل والمخرج المعتمدة، ومعالجة المنافذ غير المستخدمة، وترتيبات المصفوفة المسموح بها. المظهر الخارجي وعدد المنافذ لا يحددان الدائرة الداخلية.

الترتيبات التسلسلية والمتوازية والمجمعة

تُظهر المخططات التالية الهيكل المبسط فقط. تم حذف الصمامات وأجهزة الاستشعار وحماية التمدد ومكونات التركيب الأخرى.

السلسلة الحقيقية:
الإمداد --> [المجمع 1] --> [المجمع 2] --> [المجمع 3] --> الإرجاع

التوازي:
الإمداد --+--> [المجمع 1] --+--> الإرجاع
         +--> [المجمع 2] --+
         +--> [المجمع 3] --+

فروع متوازية تحتوي على سلاسل قصيرة متتالية:
الإمداد --+--> [م1] --> [م2] --+--> الإرجاع
         +--> [م3] --> [م4] --+
         +--> [م5] --> [م6] --+

للاطلاع على المبادئ الهيدرونيكية العامة وراء المسارات المتوازية والعودة العكسية، راجعدليل نظام التوزيع من كاليفي. أمثلة مشعات الحرارة الخاصة به تثبت مبادئ الأنابيب؛ درجات حرارة المجمع الشمسي وحدود النموذج تتطلب فحوصات منفصلة.

احسب التدفق من نقطة التشغيل المقصودة

توازن الطاقة عبر دائرة سائلة هو:

P = تدفق الكتلة × الحرارة النوعية × ارتفاع درجة الحرارة

مع القدرة بالكيلوواط، وتدفق الكتلة بالكيلوغرام/ثانية، والحرارة النوعية بالكيلوجول/(كجم.كلفن)، تكون الوحدات متسقة. بالنسبة للماء، باستخدام الكثافة التقريبية والسعة الحرارية، نحصل على علاقة الفحص المناسبة:

P (كيلوواط) = 1.163 × تدفق الحجم (م³/ساعة) × ارتفاع درجة الحرارة (كلفن)

ضع في اعتبارك نقطة تصميم افتراضية بقدرة خرج مفيدة تبلغ 20 كيلوواط وارتفاع في درجة الحرارة بمقدار 10 كلفن:

معدل التدفق الحجمي = 20 / (1.163 × 10)
            = حوالي 1.72 م³/ساعة

إذا كانت أربعة فروع متساوية توفر 5 كيلوواط لكل منها عند نفس ارتفاع درجة الحرارة، فإن كل فرع يحمل حوالي 0.43 م³/ساعة. بينما يحمل الخط الرئيسي المشترك 1.72 م³/ساعة.

توضح هذه الأرقام مبدأ حفظ الطاقة. وهي ليست إعداد تدفق موصى به لأي نموذج من طرازات SOLETKS. في الممارسة العملية، يجب على المصمم أيضًا الالتزام بنطاق التدفق المسموح به من قبل الشركة المصنعة والتأكد من أن الخرج المفيد المفترض يمكن تحقيقه في الظروف المقترحة.

بالنسبة لمخاليط الجليكول، استبدل خصائص الماء بكثافة وحرارة نوعية مورد السائل عند التركيز ودرجة الحرارة المناسبين. تحقق من اللزوجة عند حساب انخفاض الضغط، خاصة عند بدء التشغيل البارد.

درجة حرارة المخرج الأعلى لا تثبت إنتاجية أعلى

تساعد معادلة التدفق في تفسير سوء فهم شائع. عند خرج مفترض قدره 20 كيلوواط، فإن تقليل تدفق الماء من 1.72 إلى 0.86 م³/ساعة يغيّر الارتفاع المحسوب في درجة الحرارة من حوالي 10 كلفن إلى 20 كلفن. لا يضاعف ذلك الحرارة المُسلَّمة.

الخرج الحقيقي للمجمع ليس ثابتًا بشكل مستقل عن درجة حرارة التشغيل والتدفق. نظرًا لأن سلسلة متصلة حقيقية تُسخّن السائل، فإن المجمعات في اتجاه المصب تعمل بدرجات حرارة دخول أكثر دفئًا. يجب تقييم خرجها الحراري عند تلك الظروف بدلاً من افتراض أنه مساوٍ لخرج المجمع الأول.

سؤال المشتريات إذن هو: هل يوفر الترتيب الحرارة المفيدة المطلوبة مع البقاء ضمن نطاق التشغيل المسموح به؟ اختيار دائرة فقط لأن المخرج النهائي أكثر سخونة قد يعطي إجابة خاطئة.

استخدم بيانات الأداء الحراري الخاصة بالطراز لنطاق درجة حرارة المشروع. لا تحوّل مثال ارتفاع درجة الحرارة إلى توقع طاقة سنوي.

انخفاض الضغط: العمل على مسار تدفق كامل

بالنسبة لسلسلة متتالية، تُضاف خسائر الضغط للمكونات المتتالية عند نفس تدفق السلسلة. أما بالنسبة للفروع المتوازية، فإن جمع كل خسائر الفروع معًا سيبالغ في تقدير ضغط المضخة المطلوب. قم بتقييم المسارات الكاملة بين مخرج المضخة ومدخلها، بما في ذلك الأنابيب المشتركة.

كمثال توضيحي، افترض أن فرعًا يحتوي على ثلاثة مجمعات حقيقية متتالية. عند تدفق الفرع المحدد:

افترض الآن أربعة فروع متساوية هيدروليكيًا، كل منها بمعدل 0.43 م³/ساعة، وفقدان إضافي قدره 13 كيلو باسكال في الأنابيب والمعدات المشتركة عند التدفق الكلي 1.72 م³/ساعة. الحمل الأولي الناتج هو:

التدفق الكلي = 4 × 0.43 = 1.72 م³/ساعة
فرق الضغط المطلوب = 17 + 13 = 30 كيلو باسكال
الارتفاع المائي المكافئ = 30,000 / (1,000 × 9.81) = حوالي 3.06 متر

هذا ليس 4 × 17 + 13 كيلو باسكال. الفروع هي مسارات متوازية، وليست مكونات متسلسلة.

جميع أرقام فقدان الضغط في هذا المثال هي افتراضية. استبدلها بمنحنيات انخفاض الضغط للمجمعات والصمامات والمبادل الحراري وشبكة الأنابيب الفعلية. حدد المسار المحدد الحقيقي، وراعِ متطلبات التوازن، واختر مضخة باستخدام منحنى تشغيلها.

أقصى ضغط عمل للمجمع هو حد احتواء. لا يخبرك بانخفاض ضغط الدوران ولا يمكنه أن يحل محل منحنى انخفاض الضغط.

العودة العكسية تساعد، لكن التدفق ما زال يحتاج إلى تحقق

في العودة المباشرة، الفرع الذي يصل إليه الإمداد أولاً لديه أيضًا أقصر مسار عودة. في العودة العكسية، أول فرع إمداد لديه أطول مسار عودة. هذا يمكن أن يقلل الفروق بين مقاومات المسار الكلية.

أطوال الأنابيب المتساوية المظهر لا تضمن تدفقًا متساويًا. قد تختلف الفروع في عدد المجمعات، والتجهيزات، وقطر الأنبوب، وإعدادات الصمامات، أو الهواء المحبوس. من كاليفي مقدمة في موازنة الأنظمة الهيدرونيةيشرح لماذا تحدد مقاومة الفرع توزيع التدفق الطبيعي.

قدم طريقة عملية لقياس وضبط تدفقات الفروع. سجل كلاً من تدفق الفرع والتدفق الكلي أثناء التشغيل التجريبي؛ فقد يخفي التدفق الكلي الصحيح صفًا غير مزود بشكل كافٍ.

على سبيل المثال، أربعة فروع تقرأ 0.70 و0.50 و0.30 و0.22 م³/ساعة لا تزال مجموعها 1.72 م³/ساعة. هذا المجموع وحده لا يُظهر أن الفروع الأربعة المتساوية المقصودة متوازنة.

ارتفاع السقف، الحلقات المغلقة، وأنظمة التصريف

في حلقة دوران مغلقة وممتلئة بالكامل، تتوازن الرؤوس الساكنة الصاعدة والهابطة إلى حد كبير. يتم اختيار جهاز التدوير بشكل أساسي للتغلب على مقاومة الدائرة أثناء الدوران. لا يزال ارتفاع المبنى يؤثر على ضغط التعبئة، وتصميم التمدد، والضغط عند أعلى نقطة، وحدود ضغط المكونات.

يختلف شرط بدء التشغيل في نظام الصرف بالجاذبية: يجب أن ترفع المضخة السائل في البداية إلى الدائرة المرتفعة. يتطلب ميل الأنابيب وقابلية التصريف وواجب بدء التشغيل تصميمًا صريحًا. يشرح دليل كاليفي للأنظمة الحرارية الشمسية المشتركة كيف تتغير حالة الدوران مع امتلاء الدائرة وتطور السيفون.

لا تطبق حساب مضخة الدائرة المغلقة على ترتيب الصرف بالجاذبية دون تقييم بدء التشغيل والتصريف.

قائمة مراجعة التصميم لمشتري EPC

قبل الموافقة على الترتيب، احصل على حزمة تجيب على هذه الأسئلة:

1. ما هو المسار الداخلي الدقيق للسائل في المجمع المختار؟

2. ما هي مخططات التوصيل والحد الأقصى لأحجام الصفوف التي يعتمدها المصنع؟

3. ما هو معدل التدفق التصميمي وارتفاع درجة الحرارة وخصائص السائل؟

4. ما هي خسائر الضغط المطبقة عند بدء التشغيل البارد والتشغيل العادي؟

5. كيف يتم موازنة وقياس تدفقات الفروع؟

6. أي الأنابيب تحمل التدفق الكلي، وأيها تحمل التدفق الفرعي؟

7. كيف يتم التعامل مع التمدد الحراري، التعرض للتجمد وظروف عدم التحميل؟

8. أين يمكن تعبئة النظام وتفريغه وتصريفه وصيانته؟

9. أي قياسات التشغيل ستؤكد الافتراضات التصميمية؟

يجب أن يحافظ العزل لأغراض الصيانة على الحماية المطلوبة للتمدد والتنفيس. يجب أن يكون الرسم النهائي وثيقة تركيب هندسية، تشمل جميع المكونات الواقية ومتطلبات الطراز المحددة.

لحساب الحمل والتخزين الأوسع، راجعدليل تحجيم أنظمة المياه الساخنة التجارية بالطاقة الشمسية من SOLETKS. الدليل الصيانةيمكن أن يساعد في تحديد السجلات التي تظل مفيدة بعد التسليم.

الأسئلة المتداولة