Memilih Kolektor Panas Matahari: Pertukaran Antara Kinerja dan Skenario
Kinerja a pemanas air sumber udara surya (SAW) sistem sangat bergantung pada jenis dan efisiensi komponen intinya: pengumpul panas matahari. Dalam praktik teknik profesional, ada dua teknologi utama yang dipertimbangkan: kolektor pelat datar dan kolektor tabung evakuasi.
1. Kolektor Tabung Evakuasi (ETC)
Teknologi tabung evakuasi memainkan peran penting dalam sistem SAW karena kinerja insulasinya yang sangat baik.
Keuntungan Prinsip: Tabung yang dievakuasi memanfaatkan lapisan vakum tinggi di antara tabung untuk secara signifikan mengurangi kehilangan panas konvektif dan konduktif. Artinya, bahkan dalam suhu lingkungan yang rendah atau radiasi matahari yang rendah (seperti pada hari berawan atau musim dingin), ETC dapat mempertahankan efisiensi pengumpulan yang tinggi dan memanaskan air ke tingkat yang lebih tinggi.
Skenario yang Berlaku: Karena kinerja pengumpulan panas suhu rendah yang sangat baik, jenis tabung evakuasi sangat cocok untuk Tiongkok utara, iklim dingin, dan aplikasi komersial yang memerlukan suhu air keluar lebih tinggi. Ini lebih efisien memberikan pemanasan awal suhu tinggi untuk pompa panas sumber udara, secara signifikan mengurangi beban kerja pompa panas, sehingga meningkatkan faktor kinerja musiman (SPF) sistem di musim dingin.
Pertimbangan Teknis: Kolektor tabung evakuasi modern sering kali menggunakan teknologi pipa panas, sehingga memungkinkan pengoperasian tanpa air dan pertukaran panas tidak langsung. Ini menyederhanakan perlindungan terhadap pembekuan dan meningkatkan keandalan sistem.
2. Kolektor Pelat Datar (FPC)
Kolektor Pelat Datar disukai di beberapa proyek karena strukturnya yang kuat dan stabilitas termal.
Fitur Struktural: FPC terdiri dari pelat penyerap panas, penutup transparan, dan lapisan insulasi. Strukturnya yang kompak memudahkan integrasi dengan bangunan (BIPV, Building Integrated Photovoltaics/Thermal).
Pertimbangan Kinerja: Kolektor pelat datar menawarkan efisiensi seketika yang sangat baik di bawah radiasi tinggi dan suhu sekitar. Namun, mereka mengalami kehilangan panas yang lebih besar dibandingkan dengan tabung vakum di bawah fluktuasi suhu yang besar.
Skenario Aplikasi: Kolektor pelat datar lebih cocok untuk Tiongkok selatan, wilayah dengan sinar matahari berlimpah sepanjang tahun, atau sebagai solusi integrasi sistem berskala besar dan berbiaya rendah.
Integrasi Profesional: Dalam pemanas air sumber udara tenaga surya, kolektor pelat datar sering kali berfungsi sebagai sumber panas awal untuk evaporator pompa panas. Air panas bersuhu sedang dan rendah yang dihasilkannya meningkatkan suhu penguapan dan mengoptimalkan COP (Koefisien Kinerja) pompa panas.
Desain Evaporator Pompa Panas: Pertukaran Panas yang Cocok dan Efisien
Dalam sistem pemanas air sumber udara tenaga surya, inti dari pompa kalor adalah evaporator, yang menyerap energi panas tingkat rendah dari lingkungan. Untuk memenuhi persyaratan sistem yang kompleks, evaporator harus memenuhi efisiensi pertukaran panas yang tinggi dan kemampuan beradaptasi multi-mode.
1. Evaporator Tube-in-Tube / Shell dan Tabung
Evaporator jenis ini biasanya digunakan dalam aplikasi yang melibatkan pertukaran panas langsung atau tidak langsung antara air dan zat pendingin.
Pemosisian Fungsional: Dalam mode pompa panas sumber udara (ASHP) standar, evaporator menyerap panas dari udara. Namun, dalam mode solar hybrid, evaporator dapat dirancang sebagai penukar panas multifungsi.
Aplikasi Khusus: Beberapa sistem Sumber Udara Tenaga Surya kelas atas menggunakan media perantara (seperti antibeku atau air bersirkulasi) yang terlebih dahulu dipanaskan oleh kolektor surya dan kemudian dipindahkan ke evaporator untuk menambah zat pendingin. Desain ini mengharuskan evaporator memiliki ketahanan aliran dan koefisien perpindahan panas yang sangat baik.
2. Evaporator Tabung Bersirip
Evaporator ini digunakan pada unit luar ruangan pompa panas sumber udara standar dan menyerap panas langsung dari udara sekitar.
Fungsi Inti: Selama periode di luar musim atau pemanasan tambahan, sistem ini terutama mengandalkan evaporator tabung sirip untuk menyerap panas udara.
Pertimbangan Pencairan Bunga Es: Di lingkungan bersuhu rendah dan lembab tinggi, evaporator tabung sirip menghadapi masalah pembekuan. Sistem Sumber Udara Tenaga Surya profesional memanfaatkan panas berlebih dari kolektor surya, bahkan sebagai sumber panas pencairan es, sehingga meningkatkan efisiensi pencairan es dan mengurangi konsumsi energi pencairan es serta waktu henti pompa panas.
Integrasi dan Optimasi Sistem Gabungan
Keahlian Pemanas Air Sumber Udara Tenaga Surya terletak pada logika kontrol yang dioptimalkan dan siklus termodinamika antara kolektor dan evaporator.
Sinergi Energi: Sistem ini menggunakan algoritme kontrol suhu cerdas untuk secara akurat menentukan kapan harus menggunakan pemanasan awal tenaga surya (untuk meningkatkan suhu tangki air atau suhu penguapan pompa panas) dan kapan harus beralih ke mode pompa panas murni. Peralihan dinamis ini memastikan prioritas tenaga surya dan memaksimalkan pemanfaatan energi terbarukan.
Peningkatan kinerja: Energi pemanasan awal yang disediakan oleh kolektor secara signifikan meningkatkan tekanan hisap kompresor pompa kalor dan mengurangi rasio kompresi, sehingga membuat COP sistem dalam mode gabungan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan pompa kalor sumber udara murni, sehingga memaksimalkan manfaat marjinal energi.
