온실 난방용 태양열 공기 집열기: 규모, 비용 및 설치를 위한 엔지니어링 가이드

온실 연료 비용을 실제로 절감하는 태양열 공기 난방 시스템 설계 방법 — 크기 계산 공식, 한랭 기후 전략, 일반적인 실수 및 프로젝트를 적절히 견적하기 위해 진지한 공급업체가 필요로 하는 입력 사항 포함.

온실 박공벽에 통합된 태양열 공기 집열기 — Soletks 프로젝트 참조.

온실 난방이 태양열 공기 시스템에 적합한 이유

온실은 일반 건물처럼 단열이 아닌 빛을 들이기 위해 설계되었기 때문에 열이 빠르게 손실됩니다.    필름, 유리 및 폴리카보네이트 덮개는 모두 큰 열 손실 표면을 만듭니다.    동시에 많은 작물, 특히 묘목,    꽃, 채소, 버섯 및 고가 허브는 안정적인 온도 범위를 필요로 합니다.

온실 태양열 공기 난방 시스템의 구성 요소

완전한 시스템에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 태양열 공기 집열기 어레이

• 흡기 또는 재순환 덕트

• 배출 덕트

• 순환 팬

• 차동 온도 조절기

• 공기 분배 출구

• 댐퍼 또는 바이패스 제어장치

• 옵션 열 저장 장치

• 보조 히터

• 온도 및 습도 센서

집열기는 시스템의 한 부분일 뿐입니다.공기 흐름 설계, 제어 및 백업 난방시스템의 성능을 결정합니다.

온실용 태양열 공기 난방 대 태양열 물 난방

온실에 이미 온수 파이프가 설치되어 있다면 수집식 집열기가 적합할 수 있습니다. 온실에 따뜻한 공기나 건조 공기가 필요하다면 태양열 공기 집열기가 더 간단한 경우가 많습니다.

기본 크기 산정: 집열기 개수부터 시작하지 마세요

많은 구매자들이 묻습니다."온실 하나에 집열기가 몇 개 필요한가요?" 더 나은 질문은:"햇빛이 비치는 시간 동안 온실이 사용할 수 있는 유용한 열량은 얼마인가?" 열 손실부터 시작하세요.

1. 외피 열 손실 추정

온실 덮개를 통한 단순화된 열 손실은 다음과 같이 추정할 수 있습니다:

Q_cover = U × A × ΔT

Q_cover = 덮개를 통한 열 손실, W
U       = 덮개의 열전달 계수, W/m²·K
A       = 온실 표면적, m²
ΔT      = 실내 목표 온도 − 실외 온도, K

넓은 표면적과 얇은 덮개를 가진 온실은 외부 온도가 떨어질 때 열이 빠르게 손실됩니다.

2. 환기 또는 침기 열 손실 추정

공기 교환도 열을 제거합니다. 간략한 추정:

Q_air = 0.33 × 기류 × ΔT

Q_air = 유입 공기를 데우는 데 필요한 열량, W
기류 = m³/h
ΔT = 온도 상승, K

온실이 습도나 CO₂ 관리를 위해 신선한 공기를 필요로 하는 경우, 환기 예열은 태양열 공기 집열기의 강력한 활용 사례가 될 수 있습니다.

3. 유용한 태양열 추정

집열기로부터의 유용한 열은 태양 복사와 효율에 따라 달라집니다:

Q_태양열 = 집열기 면적 × 태양 복사량 × 집열기 효율

이는 고정된 숫자가 아닙니다. 계절, 날씨, 설치 각도 및 집열기 온도에 따라 변합니다.겨울 설계는 여름 최고치가 아닌 현실적인 겨울 일사량을 사용해야 합니다.

실용적인 용량 산정 전략

대부분의 온실에서 태양열 공기 시스템은 최대 난방 부하의 100%를 충당하도록 설계되어서는 안 됩니다. 그러면 시스템이 비싸지고 난방 수요가 낮을 때 과열이 발생할 수 있습니다. 더 실용적인 전략은:

1. 겨울철 주간 난방 수요를 계산하십시오.

2. 태양열 기여 목표 선택 — 환기 공기 예열 또는 주간 연료 사용 감소.

3. 맑은 겨울 시간 동안 유용한 열을 위한 집열기 면적 크기.

4. 야간, 눈, 안개 및 장기간 흐린 기간을 위해 백업 난방 시스템을 유지하십시오.

5. 집열기 출구 공기가 유용하지 않을 때 팬을 멈추는 제어 장치를 추가하십시오.

이 접근 방식은 투자 회수 기간을 개선하고 과도한 설계를 방지합니다.

설계 논리 예시

겨울철 주간 난방 지원이 필요한 온실을 상상해 보십시오. 소유주는 온실 옆에 사용 가능한 토지를 보유하고 있으며 현재 연료 히터를 사용하고 있습니다. 목표는 히터를 없애는 것이 아니라 맑은 시간 동안 연료 사용을 줄이는 것입니다.

설계 팀은 다음을 수집해야 합니다:

• 온실 치수;

• 피복 재료;

• 목표 작물 온도;

• 최소 외부 온도;

• 지역 겨울 태양 복사;

• 환기 요구량;

• 기존 히터 용량;

• 사용 가능한 집열기 면적;

• 집열기에서 온실까지의 거리;

• 목표 회수 기간.

그러면 시스템은 현실적인 태양열 분율을 기준으로 설계될 수 있습니다. 온실에서 수확 후 작물 건조가 필요할 경우, 동일한 태양열 공기 시스템이 여러 계절에 걸쳐 가치를 제공할 수 있습니다.

진공관 태양열 공기 집열기가 추운 기후에 도움이 되는 이유

평판 공기 집열기는 온화한 기후와 저온 예열에 적합할 수 있습니다. 더 추운 조건에서는 열 손실이 더 중요해집니다. 진공관 태양열 공기 집열기는 진공 단열을 사용하여 흡수체에서 환경으로의 열 손실을 줄입니다.

Soletks DVC500은 작동 매체로 공기를 사용하는 이중 통과 진공관 설계를 사용합니다. 발표된 특징은 다음과 같습니다:

• 물이나 글리콜이 없는 공기 기반 열 전달;

• 이중 통과 진공관 구조;

• 선택적 코팅 — 태양 흡수율 93% ± 2%;

• 80°C에서 열 방사율 6% ± 2%;

• 적절한 조건에서 80% 이상의 태양열-열 변환;

• 동결 위험 없음.

추운 지역이나 고지대의 온실 프로젝트에서 이러한 특징은 직접적으로 관련이 있습니다.

설치 설계

집열기 방향

북반구 난방의 경우 집열기는 일반적으로 남쪽을 향합니다. 기울기 각도는 겨울 성능을 우선시해야 합니다. 겨울은 난방 가치가 가장 높은 시기입니다.

공기 분배

따뜻한 공기를 한 지점에만 공급해서는 안 됩니다. 분배가 불량하면 온도 차이가 발생합니다. 덕트, 천공 튜브, 팬 또는 공기 배출구를 사용하여 작물 지역 전체에 따뜻한 공기를 분배하십시오.

팬 선택

팬은 집열기 저항, 덕트 압력 강하, 필터, 댐퍼 및 배출구를 극복해야 합니다. 용량이 부족한 팬은 기류를 감소시키고, 용량이 과도한 팬은 전력을 낭비하며 배출 온도를 낮출 수 있습니다.

컨트롤

차등 온도 제어를 사용하십시오. 수집기 출구 공기가 온실 공기보다 유용한 차이만큼 따뜻할 때 팬이 시작되고, 수집기가 더 이상 유용한 열을 생산하지 않을 때 정지해야 합니다.

백업 난방

작물 보호를 위해 항상 예비 난방 장치를 유지하십시오. 태양열 공기 난방은 에너지 사용을 줄이지만, 저장 장치와 결합하지 않으면 야간 난방을 보장하지 않습니다.

습도 및 결로

온실은 습합니다. 덕트, 팬 및 집열기 공기 경로는 결로 손상을 방지하도록 설계되어야 합니다. 온실 공기를 재순환하는 경우, 집열기 루프로 유입되는 먼지와 식물 재료를 줄이기 위해 여과가 필요할 수 있습니다.

비용 요소

온실 태양열 공기 난방 시스템의 비용은 다음에 따라 달라집니다:

• 집열기 유형 및 집열기 면적;

• 설치 구조;

• 덕트 길이 및 단열;

• 팬 용량;

• 제어 장치 및 센서;

• 기존 히터와의 통합;

• 설치 인건비;

• 배송비;

• 현지 풍하중 및 적설하중 요구 사항;

• 열 저장 장치 포함 여부.

일반적인 실수

견적을 위해 어떤 정보를 보내야 하나요?

의미 있는 제안을 받으려면 다음을 보내주세요:

• 국가와 도시;

• 온실 길이, 너비 및 높이;

• 피복 재료;

• 작물 종류와 목표 온도;

• 현재 난방 방식과 연료 비용;

• 겨울철 외부 온도 범위;

• 환기 요구량;

• 설치 가능한 면적;

• 사진 또는 도면;

• 건조도 필요한지 여부;

• 예상 운영 개월 수;

• 목표 예산 또는 투자 회수 기대치.

FAQ

결론

태양열 공기 집열기는 시스템이 실제 열 수요, 공기 흐름 및 운영 일정에 맞게 설계될 때 온실 난방에 강력한 솔루션이 될 수 있습니다. 농업 구매자의 경우, 가장 강력한 비즈니스 사례는 종종 온실 난방, 환기 예열 및 작물 건조를 결합합니다. 온실 프로젝트에 깨끗한 따뜻한 공기와 낮은 유지보수가 필요하다면, Soletks는 평가할 실용적인 집열기입니다.DVC500는 평가할 실용적인 집열기입니다.