Easy-InstallPanel

“It's  interesting  little  pipe  play  that  can  be  significant  in  improving efficiency  of  the  panel  and  also  keeping  installation  cost  with  risk involved, in check.”

Spain   was   one   of   the most   ambitious   countries   got ahead with solar thermal power. In   this   country   a   significant growth   in   domestic   solar heating   applications   has   been encouraging   to   inventors   for some time and innovations are coming from not  only  industry but also from enthusiasts. In the issue   of   June   2015   our   team represented array configuration of   solar   thermal   panels   which has same targets as this one but with   different   techniques. Where this  will score points on that  system,  will  be  evident  at the end of this article. Now, its clear that we are here for new kind   of   solar   panel,   which   is great for domestic installations. 

As we make it clear here that   most   of   the   systems produced   in   large   arrays   are forced circulated fluid in them, so mustn't be confused with that of   thermo­syphons primarily   in Asian markets.  

   Take a textbook of fluid mechanics   and  head   to   piping chapters, first eyesight is always losses in the pipe. Yes!, The loss of pressure is just unavoidable if we pass fluid through pipe and is   also   proportional   to   the length of pipe. If the circuit is a set   of   pipes   arranged   with different lengths, as is the case for   a   most   solar   panel   array, there is an unequal distribution of   the   volume   of   water circulating   in   each   pipe.   The shorter   travel   and   the   fewer changes of direction (elbows, T couplings,   etc.),   gives   greater volume   of   water.   Therefore   to cause the same volume of water to circulate through each of the different circuits, it is advisable to   compensate   for   losses   of load.   This   is   achieved   with 

balancing valves or by ensuring that the travel of the fluid with changes   of   direction   (elbows, reducers, etc.) along all possible paths throughout the circuit  of the system is exactly the same. 

To   get   this   object,   it   is known to send the heat transfer fluid   through   one   end   of   the solar  panel   and   to   cause   it   to return   through   the   opposite end.  This  require a path  to be produced   outside   the   solar panel   for   sending  or   returning the   heat   transfer   fluid.   There has   been   previous   designs available   with   insulation   on auxiliary  lines that run outside the solar panel.

We are here to solve lot of   problems   that   a   designer faces   when   designing   system lines of fluid. One thing is pretty clear here is, in this system the sending   or   return   of   the   heat transfer fluid must be traveling inside   the   solar   collector.     On other hand, it is acceptable that a   smaller   amount   of   travel outside   the   solar   collector,   but every effort should be made to eliminate   outside   fluid recirculating   parts.   The   effect thus produced firstly eliminates a  large number of  components such   as   pipes,   elbowed couplings,   flanges,   absorption, expansion   and   insulation elements,   etc.   and   secondly,   it eliminates   much   of   the   work force   involved   in   fitting   the recirculation   pipes   to   the connection   and   insulation elements.     

All   of   the   things   were done   by   Spanish   developers here  by   taking  one   factor   into account is that the efficiency of the entire installation is must be increased,   because   the 

insulation   inside   the   collector body(Average   thickness   40   to 60   mm)   is   normally   much thicker than the pipe insulators (Average 20­25 mm). Important factor   to   take   into   account   is that   all   the   parts   inside   the collector   are   protected   from harmful atmospheric conditions, such   as   oxidation,   galvanic corrosion,   cracking,   contact with acids, dirt, etc. 

Don't   get   confused   by statements below, you can come back   and   read   again   to understand   the   meaning   after finishing   article   once.   It   is possible   to   do   partial incorporation   by   integrating only the fluid recirculation pipe and   the   supply   or   return  pipe respectively   plus   the   double connection   elbow   for recirculation   outside   the   solar panel.   However,   total integration   of   the   elements inside   the   collector   is   also possible. We have three possible preferred configurations: 

1)   If   the  array  of   solar panels has three or more solar panels, three configurations are necessary:   the   initial   one (through   which   the   heat transfer fluid enters and leaves), the   intermediate   one   (for circulation   between   the   initial and final solar panels) and the final   solar   panel   of   the installation (where the return of the   fluid   to   the   initial   solar panel begins). 

2)   If   the   solar   panel array has two solar panels, the initial   and   final   configuration will   be   sufficient,   without   the intermediate model. 

3)   If   the   solar   panel array has only one solar panel, it   would   not   need   a configuration that integrates the 

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initial and final solar panel. 

Recirculation PipeUsing   the   sending   pipe 

for   recirculation   is   considered good as the fluid is colder than in the return pipe, and because the   recirculation   pipe   has   less contact   with   the   collecting surface  than  in  the rest  of   the heat absorber   it  has   less effect on its efficiency. It also enables better   integration   of   other elements   such   as   sensors   or steam separators. 

Now, just concentrate on Fig.   1   which   shows   a   rough layout  of   a   typical   solar  panel illustrating which has collecting surface,  and  the pipes   forming the circuit for the heat transfer fluid(water). It can be seen that circuit   has   a   bottom   collector pipe   and   a   top   collector   pipe. Between the two collector pipes multiple   absorber   pipes   are arranged which in this case are parallel   and   connect   the   two collector   pipes   at   bottom   and top. At the structure, doesn't see any   significant   changes   from conventional   systems   and   it provides the heat transfer fluid with   multiple   routes   to   reach top   collector   pipe   by   parallel absorber pipes. Keep the length of parallel absorber pipes same is the advice from the developer. Did  you  ever   find   that  header pipe   is   attached  with  different lenghts   of   absorber pipes/tubes? 

Look   at   the   panel   and first   thought   must   be   ...make bottom   collector   pipe   as   inlet and   top  pipe  as  outlet   for   the panel  permanently.  Although  it is sufficient for the single panel, this will loose when you have to make   an   array.   It   is advantageous   for   forming 

arrays  of  solar  panels   for  each of the collector pipes to have an inlet and an outlet for fluid. In this particular case these inlets and   outlets   of   the   collector pipes are also inlets/outlets for 

the solar panel. 

This   solar   panel   is equipped   with   an   additional recirculation   pipe   which   also has   an   inlet   and   an outlet(simply open ends to use) for the heat transfer fluid. This additional   recirculation   pipe   is the pipe used to return the fluid from the end of the installation to the start point.  Easy way to use   it,   is   for   taking   the   heat transfer fluid to the most distant point  of   the  installation before fluid   circulates   through   the collector   pipes.   Again,   the additional   recirculation   pipe   is actually   placed   in   the   same space as the rest of the pipes in the circuit. 

Let's   start   installing  this panel   in   different configurations.   For   single   solar panel as system, the outlet (the right  end)  of   the   top  collector pipe and the inlet (the left end) of the bottom collector pipe can simply   be   plugged   by   a   cap. Now, the outlet (the right end) of   the bottom collector  pipe  is connected by a double elbow to the outlet (the right end) of the recirculation pipe. At this stage, these   operations   can   be   done outside the solar panel by using necessary   elements.   The   fluid then enters at the left end of the recirculation pipe and gets out as hot from the left end of the top   collector   pipe.   Thought   of different   configuration?   No problem they are possible. Like, to   arrange   the   caps   and   the elbow inside the solar panel and enjoy USP. 

Return PipeNext configuration as in 

Fig.  2  with  an   installation     of three modular solar panels. The caps   and   the   double   elbow which cause the fluid to change direction have also been shown. An   important   note  here,   these are not engineering drawings by any   means.   So,   most   of   the elements   that   piping   should contain   are   not   shown   for reasons   of   clarity   e.g.   the connection accessories between 

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the   corresponding   solar  panels have not been shown. See, there is new return pipe of the heated fluid  has   is   shown outside   the panel. Some designers may opt for   shielding   the   recirculation pipe from being struck directly by the rays of the sun. They can keep   the   recirculation   pipe inside   the   same   space   as   the collecting surface.

Structure   suggests   that the   fluid   enters   through   the inlet,   flows   through   the recirculation pipes and become little   hot.   Next,   fluid   passes through  the  double  elbow and flows  down the absorber  pipes formed   between   the   bottom collector   pipes   to   the   top collector  pipes.  At  the end  top collector pipe can be connected by   an   elbow   to   return   pipe placed outside panel . 

Stopper & direct couplingFig.  3  has  an   improved 

array   compared   to   the   one   in Fig.  2   in which  three different types of solar panel have been used.   Here   also,   the   travel   of the hydraulic circuit outside the solar panels to be minimized as much as possible. 

The   first   type   of   solar panel   corresponds   to   the   solar 

panel to the leftmost of array. In this   type,   a   stopper   on   its collector   pipe   has   been arranged   between   the   first absorber pipe from left and the next   absorber   pipe.   This   first absorber   pipe   has   the   same diameter  as  the collector  pipes (Generally the parallel absorber pipes have a smaller diameter). Note that, only the outlet of the 

top collector pipe is plugged by a cap. 

We   have   four   external caps,   but   they   can   also   be produced inside the solar panel and   even   inside   the   collector pipe.   The   second   type   panel corresponds to the intermediate solar panel and is similar to that in Fig. 1 and 2. The third type corresponds   to   the   rightmost solar panel and has inside  it  a 

direct   internal   connection between   the   recirculation   pipe and the bottom collector pipe.

In this system, the fluid enters   through the  inlet  of   the first   solar   panel.   First,   fluid flows   through  the recirculation pipes and the direct connection and   then   through   the   bottom collector   pipes   to   the   stopper. Fluid   will   rise   to   the   top collector pipes through absorber pipes and finally passes through the   first   parallel   pipe   of   the leftmost   solar   panel   to   the outlet  of   the   solar  panel.  This outlet is the same outlet of the bottom collector pipe since the stopper obstructs the direct exit to the solar panels 2 and 3. 

Here the first solar panel is base of system. You can add as many panels similar in design as that of panel no.2 in between first panel and rightmost panel. 

Series ConnectionIn Fig. 2 and 3 the solar 

panels are mounted in parallel, that   is   to   say,   the   inlet   and outlet   solar   panels   are interconnected.   It   is   also possible   to   connect   them   in series   forcing  the fluid  to  flow through   the   entire   circuit   of each solar panel before entering the next one. 

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Three   solar   panels connected in series can be seen in fig.4.  Developer,  on purpose imported solar  panel  design of first  panel   from Fig.  3,  with a individual stopper added to the all  bottom collector  pipes.  The main point here is that the top collector   pipes   are   not interconnected  and   this   results in   series   connection  of  panels. Every   single   panel   in   this configuration can make system work by removing other panels in array. 

Flexible ModelGo   back   and   see   fig.3 

once again. Did there something to worry about?

Yes, See that first panel, it is different from other panels 

and so,   it's  a special  one.  This needs a different manufacturing method for the first solar panel. To   avoid   this   need   fig.   5   will help. 

It's interesting little pipe play   that   can  be   significant   in improving   efficiency   of   the panel   and   also   keeping installation   cost   with   risk involved, in check.   

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