- 현재 이 프로젝트는 주 소유지(Cal Poly Humboldt)에 수역을 배치하는 것과 관련된 규정 및 책임 문제로 인해 취소되었습니다.
소개
CCAT 태양열 온수 욕조는 물 밀도의 특성을 활용합니다. 뜨겁고 화창한 날 작은 물 속으로 천천히 걸어 들어가는 사람은 표면에서 더 깊은 곳으로 갈수록 온도 변화를 느낄 것입니다. 표면 근처에는 뜨거운 물이 있고 그 아래에는 차가운 물이 있습니다. 이는 물의 대류 이동으로 인해 발생하며, 우리의 경우에는 물 펌프가 필요하지 않습니다. 이 속성을 사용하여 저는 예산 에 나열된 재료와 태양열 온수 패널 중 하나 이상을 사용하여 CCAT에서 태양열 온수 욕조를 설계하고 구축할 계획입니다 . 이 온수 욕조는 간접 가열 시스템을 사용할 것으로 예상됩니다. 즉, 태양에 의해 가열된 물이 계속해서 욕조의 물을 가열하게 됩니다. 이는 인간의 스커즈가 튜브 안으로 들어가는 길을 찾지 못하고 효율성을 감소시키기 위한 것입니다. 이러한 위생 문제를 해결하기 위해 필터가 통합될 수 있습니다. 욕조는 4명이 편안하게 들어갈 수 있을 만큼 커야 합니다. 낮에는 열을 돕고 밤에는 열을 유지하며 보안 목적으로 잠금 장치가 있는 일종의 열 덮개도 사용됩니다.
기준
- 이 온수 욕조는 이름에 걸맞게 뜨거워야 합니다. 이 프로젝트의 주요 목표는 화씨 90도 이상의 온도입니다.
- 프로젝트가 CCAT에 있기 때문에 또 다른 주요 목표는 표현 가능한 디자인을 생각해내는 것입니다.
- 주요 목표는 낮 동안 열을 돕고 밤에도 열을 유지하는 일종의 열 덮개를 찾는 것입니다. 규정에 따르면 욕조 상단에는 걸쇠가 있어야 하므로 이 덮개에도 잠금 장치가 있어야 합니다.
- 이 프로젝트를 건설하는 데 드는 비용은 700달러 미만으로 유지되어야 합니다. 이 가격은 일반 가스 구동 온수기 가열 온수 욕조 중에서 제가 찾을 수 있는 가장 낮은 가격입니다. 이것이 또 다른 주요 목표입니다.
예산
| 수량 | 제품 | 위치 | 총 비용 |
|---|---|---|---|
| 2 | 태양열 집열기 (대형 1개, 소형 1개) | CCAT | $0 |
| 1 | 3/4" 와트 L70A-T 저온 나사형 템퍼링 밸브(100°-130°) | pexsupply.com | $76.35 |
| 1 | 3/4" 빨간색 HydroPEX 튜브(100피트 코일) | pexsupply.com | $42.95 |
| 1 | Viega 3/4" Propress 유니온 5개들이 상자 | pexsupply.com | $64.85 |
| 2 | 3/4" 나사식 스윙 체크 밸브 | pexsupply.com | $13.98 |
| ~20 | 2x6 판자 | HSU 건설 현장 | $0??? |
| 2-3 | 링 클램프 | rhtubs.com | $0??? |
설계
잠정 일정
- 3월 8일 주 - 연구
- 3월 15일 주 – 연구. 패널/위치/온수기에 관해 CCAT에 질문하세요. 예산 및 문헌 검토 완료 및 제출. 대략적인 디자인 초안을 개발합니다. 피드백을 위해 디자인을 CCAT에 이메일로 보내세요. 일부 재료를 구입하려면 철물점을 방문할 수도 있습니다.
- 3월 22일 주 – 연구. 그들의 의견/아이디어에 대해 CCAT에 문의하고 온수 욕조 장소를 선택할 수도 있습니다. 재료 획득/주문 중입니다.
- 3월 29일 주 – 연구. 디자인을 마무리합니다. 욕조 레벨링 사이트를 시작합니다.
- 4월 5일 주 -
- 4월 12일 주 -
- 4월 19일 주 -
- 4월 26일 주 -
문헌 검토
태양열 온수기는 오래된 관행입니다. 오늘날의 기술을 사용하여 특정 지역의 기후에 따라 매우 효율적인 시스템을 만들 수 있습니다.
물
- 물의 무게는 갤런당 약 8.4파운드입니다.
- 물은 열을 유지하고 전달하는 데 매우 뛰어나 최고의 태양 유체 중 하나입니다.
- 물을 가열하면 밀도가 낮아지고 차가운 물 위로 올라갑니다. ( 수동 시스템 참조 )
- 물은 얼기 직전에 밀도가 가장 높고, 차가워지면 밀도가 낮아집니다. 이것이 바로 얼음이 뜨는 이유이다.
- 물이 어는 온도 이하로 떨어지면 팽창하여 암석이나 배관 같은 것을 깨뜨릴 가능성이 있습니다.
- 미국의 수돗물에서 나오는 대부분의 물은 "경질"입니다. 즉, 미네랄이 용해되어 있음을 의미합니다. 경수를 가열하면 이러한 미네랄이 응고됩니다. 이는 고체화된 미네랄이 배관, 저장 탱크 등에 저항을 생성하기 때문에 태양열 온수기 시스템에서는 나쁜 현상입니다.
시스템 유형
- 홍수 시스템 에는 항상 물이 있습니다.
- 사용되는 온수가 태양열 집열기에서 가열되는 시스템은 직접 시스템 으로 분류됩니다 . 즉, 사용되는 뜨거운 물은 태양열에 의해 직접 가열됩니다.
- 간접 시스템 에서는 물이나 기타 열 전달 유체가 태양열 집열기에서 가열됩니다. 이 뜨거운 태양 유체는 열 교환기로 이동하여 가정용으로 사용되는 물을 가열합니다.
- 개방형 시스템 은 "새로운" 물이 시스템 내에서 순환되는 시스템입니다.
- 폐쇄 형 시스템은 단순히 개방형 시스템의 반대입니다. 시스템은 외부 물을 얻거나 받지 않습니다.
- 패시브 시스템은 물을 순환시키기 위해 외부 에너지를 사용하지 않는 시스템입니다.
- 또는 펌프 및 제어에 외부 에너지를 사용하는 시스템을 능동 시스템 이라고 합니다 .
태양열 수집기
시스템의 목적과 위치에 따라 다양한 태양열 집열기가 사용됩니다. 이러한 집열 장치에 사용되는 재료는 고온을 견딜 수 있는 것이 중요합니다. 이는 플라스틱이 일반적으로 수집가에게 좋은 생각이 아니라는 것을 의미합니다.
- ICS 장치 - ICS(Integral Collector Storage) 장치는 기본적으로 태양열 집열기와 저장 탱크의 조합입니다. 이 강철 또는 구리 탱크는 태양열을 흡수할 때 온실 역할을 하는 절연 상자에 들어있습니다. 흑색 니켈은 이러한 수집기와 아래 나열된 수집기에 가장 적합한 흡수 코팅 중 하나로 입증되었습니다. ICS 장치는 저장 탱크가 하나만 있는 단일 탱크 종류와 흡수기 상자에 여러 개의 저장 탱크가 있는 튜브 종류로 제공됩니다. 이러한 튜브는 태양에 노출되는 표면적이 더 많기 때문에 더 빨리 가열되고 냉각됩니다. 단일탱크형보다 이 장치는 기온이 영하로 떨어지지 않는 장소에서 흔히 사용됩니다.
- 평판형 집열기 - 이것은 가장 일반적인 태양열 흡수 장치입니다. ICS 장치와 유사한 하우징이 특징입니다. 냉수는 수집기의 한쪽 끝으로 흘러 들어간 후 여러 개의 구리 튜브로 분산되어 가열됩니다. 그러면 뜨거운 물이 하나의 튜브에 모여서 다른 쪽 끝으로 나옵니다. 눈이 쉽게 미끄러지기 때문에 눈이 내리는 기후에서는 현명한 선택입니다.
- 진공관 수집기 - 일련의 튜브가 있는 평판 수집기와 유사한 설정을 갖습니다. 튜브는 유리로 만들어졌으며 각 내부에는 흡수판이 있습니다. 제조 시 절연을 위해 이러한 튜브에 진공이 생성됩니다. 이러한 우수한 단열 성능으로 인해 이러한 수집기의 물은 위험할 정도로 뜨거운 온도에 도달할 수 있습니다.
관
다양한 등급과 두께의 구리 배관은 고온을 견딜 수 있고 설치가 쉽기 때문에 온수 시스템의 표준입니다. 시스템의 가장 뜨거운 위치에서는 구리 배관이 가장 내구성이 뛰어난 재료인 것 같습니다. PEX와 같은 플라스틱 대안은 시스템에서 작동하지만 풍화, 열 손상 등에 대한 저항력은 떨어집니다. 또한 파이프 단열재는 고온을 견디고 유지할 수 있을 만큼 내구성이 있어야 합니다. 실외 적용의 경우 고무 절연체가 좋은 선택이지만 이를 최대한 활용하고 가장 오래 지속되도록 하려면 PVC 또는 알루미늄 재킷과 같은 재킷이 필요합니다.
다른 부분
- 저장 탱크 - 이 잘 단열된 탱크는 하루 중 어두운 시간에 뜨거운 물이 필요할 때 유용합니다. 단열재는 대부분 탱크 외부의 폼 재킷과 내부의 유리 라이닝입니다. 일부 탱크에는 강철 본체가 있고 최신 탱크에는 유리 섬유 본체가 있습니다. 유리섬유 탱크는 강철 탱크처럼 부식되거나 녹슬지 않습니다. 강철 탱크에는 열 교환기가 내장되어 있을 수도 있습니다. 이는 편리하지만 외부 열교환기만큼 효율적이지는 않습니다. 열 교환기가 없는 탱크가 더 일반적으로 사용됩니다.
- 열 교환기 - 다양한 디자인이 있지만 기본적으로 모두 별도의 파이프를 통해 물과 태양 유체가 반대 방향으로 서로 지나서 물을 가열합니다.
- 팽창 탱크 - 단단한 금속 파이프에서 물이 가열되어 팽창하면 뭔가가 발생합니다. 팽창 탱크는 탱크 내부의 블래더 내부 공기를 사용하는 데 도움이 될 수 있습니다. 압력이 높아지면 물이 탱크를 채우고 공기를 압축할 수 있습니다.
- 압력 릴리프 밸브 - 스프링 작동 밸브입니다. 시스템에 충분한 압력이 형성되고 스프링이 압축되면 밸브가 열리고 압력이 해제됩니다. 뜨거운 증기가 이 개구부에서 분출될 수 있으므로 압력 방출 개구부가 취약한 물체가 있는 곳에서 멀리 향하는 것이 중요합니다.
- 유니온 - 배관을 다른 시스템 구성 요소에 연결하는 부분입니다. 이러한 퀵 릴리스 유니온을 사용하면 파이프를 절단하지 않고도 시스템을 분해할 수 있습니다.
- 체크 밸브 - 물이 한 방향으로만 흐르도록 합니다. 그들은 물이 잘못된 방향으로 흐르기 시작하면 닫히는 흔들리는 금속 캡을 사용하여 이를 수행합니다. 이러한 스윙 도어형 체크 밸브는 흐름이 비스듬히 아래로 흐르는 위치에 배치되면 작동하지 않습니다. 체크 밸브의 또 다른 유형은 물의 흐름이 스프링을 압축하여 열린 흐름을 생성하는 스프링 유형입니다. 물이 잘못된 방향으로 흐를 때 스프링이 압축을 풀어 흐름을 차단합니다. 이러한 유형의 체크 밸브는 모든 구성에서 작동하지만 스프링은 일반적으로 단단하고 시스템에 저항을 생성합니다.
- 템퍼링 밸브 - 온수와 냉수를 혼합하여 밸브의 다이얼을 사용하여 특정 이상적인 온도로 설정합니다.
태양열 온수 욕조
태양열 온수 욕조는 일반적으로 이미 존재하는 태양열 온수 시스템의 덤프 부하에 대한 필요성으로 인해 만들어집니다.
상담한 작품
- 너즈(Nusz), 벤저민, 밥 램로우(Bob Ramlow). 태양열 온수기: 태양열 온수 및 공간 난방 시스템에 대한 종합 가이드(Mother Earth News Wiser Living 시리즈). 가브리올라 아일랜드, BC: New Society 출판사, 2006.
- 매개변수. "Rubatex.com - Rubatex International, LLC - 홈." Rubatex.com - Rubatex International, LLC. [1]
결론
Plant Ops와 논의한 후, 주 소유지(Cal Poly Humboldt)에 수역을 배치하는 것과 관련된 규정 및 책임 문제로 인해 프로젝트가 취소되었습니다.