Системы солнечного горячего водоснабжения с пассивной циркуляцией теплоносителя

В этой статье описаны разновидности термосифонных гелиоколлекторов, указаны их различия, преимущества и недостатки. Такие системы не требуют дополнительных комплектующих, которые необходимы для всесезонных систем, здесь нет насосов, расширительных баков, теплоносителей. Вся конструкция довольно проста, что позволяет быстро подключить такой коллектор к любому водопроводу и организовать бесплатное горячее водоснабжение на период тёплого время года, с ранней весны до поздней осени, до появления первых заморозков. Это является хорошим решением для дач, кемпингов, коттеджей, строительных площадок, спортивных баз, пансионатов, баз отдыха. Использование термосифонных гелиоколлекторов только в тёплое время года обусловлено их конструкцией. Нагрев воды в баке в таких системах происходит напрямую или через теплообменник.

Вся конструкция обычно располагаются снаружи, но могут быть системы с расположением бака в погодозащищенном помещении. Термосифонные системы могут дополнительно комплектоваться электрическим водонагревателем и контроллером, который осуществляет интеллектуальный контроль и обеспечивает автоматическую работу системы. На цветном дисплее отображается уровень и температура воды, режим работы электронагревателя, а также другие показатели. Термосифонные трубчатые коллекторы бывают безнапорные, напорные с теплообменником и напорные с трубками heat pipe (тепловая трубка). 

Одноконтурные и двухконтурные системы солнечного горячего водоснабжения

Работа одноконтурной термосифонной системы для прямого нагрева воды

Коллекторы, бак-аккумулятор и соединительные трубопроводы системы заполнены холодной водой. Солнечное излучение, проходя через прозрачное покрытие (остекление) коллектора нагревает его поглощающую панель и воду в её каналах. При нагреве плотность воды уменьшается и нагретая жидкость начинает перемещаться в верхнюю точку коллектора и далее по трубопроводу – в бак-аккумулятор. В баке нагретая вода перемещается в верхнюю точку, а более холодная вода размещается в нижней части бака, т.е. наблюдается расслоение воды в зависимости от температуры. Более холодная вода из нижней части бака по трубопроводу поступает в нижнюю часть коллектора. Таким образом, при наличии достаточной солнечной радиации, в коллекторном контуре устанавливается постоянная циркуляция, скорость и интенсивность которой зависят от плотности потока солнечного излучения. Постепенно, в течение светового дня, происходит полный прогрев всего бака, при этом отбор воды для использования должен производиться из наиболее горячих слоев воды, располагающихся в верхней части бака. Обычно это делается подачей холодной воды в бак снизу под давлением, которая вытесняет нагретую воду из бака.

Принципиальная схема одноконтурной термосифонной системы солнечного горячего водоснабжения

Особенностью систем является то, что в случае термосифонной системы нижняя точка бака-аккумулятора должна располагаться выше верхней точки коллектора и не далее 3-4 м. от коллекторов, а при насосной циркуляции теплоносителя расположение бака-аккумулятора может быть произвольным.

Применение плоских коллекторов в таких схемах не рекомендуется, т.к. обычно в них быстро забиваются отложениями трубки коллектора.

Двухконтурные системы с пассивной циркуляцией теплоносителя

Работа двухконтурной термосифонной системы.

Работа такой системы аналогична работе одноконтурной системы, но в системе имеется отдельный замкнутый коллекторный контур, состоящий из коллекторов, трубопроводов и теплообменника в баке-аккумуляторе. Этот контур заправляется специальным (как правило, незамерзающим) теплоносителем. При нагреве теплоносителя в коллекторе он поступает в верхнюю часть теплообменника, отдает тепло воде в баке и охлаждаясь движется вниз ко входу в коллекторы, осуществляя постоянную циркуляцию при наличии солнечной радиации.

Полный прогрев бака происходит постепенно, в течение всего дня.

Виды термосифонных солнечных водонагревателей

Безнапорные термосифонные гелиоколлекторы 

Безнапорные термосифонные гелиоколлекторы используют трубки без конденсаторов, в них свободно циркулирует вода. Принцип работы прост: вода в трубке под воздействием солнечной энергии нагревается, и обладая меньшей плотностью, устремляется вверх трубки, поступает в бак, вытесняя холодную воду, которая наоборот устремляется вниз трубки. В результате такой циркуляции происходит накопление нагретой воды в баке. Из-за того, что в таком коллекторе нагрев воды происходит в самой трубке, к нему исключена возможность подключить водопровод под давлением. Наполнение бака происходит через клапан автоматически, принцип работы напоминает работу сливного бачка туалета. Вода из бака к потребителю поступает благодаря земной гравитации, для чего следует устанавливать его выше потребителя. Из-за простоты конструкции безнапорные системы самые доступные по цене. Неприятным моментом для таких систем является то, что если трубка разбита, то придётся сливать всю систему. 

Достоинства:

• Низкая цена
• Простота конструкции

Недостатки:

• Коллектор не может работать под высоким давлением
• Коллектор работает только в теплое время года
• При повреждении или замене трубки необходимо сливать всю воду с системы.

Безнапорные термосифонные гелиоколлекторы с напорным теплообменником

В таких системах нагрев воды осуществляется через встроенный в бак теплообменник в виде спиральной трубы. С одной стороны теплообменника осуществляется подача холодной воды, с другой стороны осуществляется забор подогретой воды. Вода в баке выполняет роль аккумулятора тепла. Пополнение бака происходит так же, как и в безнапорных системах – автоматически. Благодаря такой системе исключено воздействие давления на трубки, что позволяет подключить систему к централизованной системе водоснабжения объекта. Такое решение делает коллектор дороже, но позволяет использовать всё те же недорогие трубки без конденсаторов. По ценовой категории такие гелиоколлекторы находятся между безнапорными системами и напорными, использующие вакуумные тепловые трубки с конденсатором.  

Достоинства:

• Может работать под давлением
• Возможность расположения не только на крыше, но и на земле.

Недостатки:

• Коллектор работает только в теплое время года
• При повреждении или замене трубки необходимо сливать всю воду с системы.

Напорные системы с тепловой трубкой heat pipe

Такие системы используют другой тип вакуумных трубок, где нагрев воды происходит не внутри трубок напрямую, а при контакте с медными гильзами, которые вставляются в трубки «Heat Pipe», поэтому такой коллектор можно подключать к водопроводу под напором. Это позволяет устанавливать систему не только на крыше, но и на земле. Давление воды на выходе из бака зависит от давления воды на входе в него из Вашей системы холодного водоснабжения. Одно из преимуществ перед безнапорными системами и системами с теплообменником, является то, что система будет работать даже после выхода из строя нескольких трубок.   Достоинства:

• Работает под давлением
• Возможность расположения не только на крыше, но и на земле.
• Может работать при минусовой температуре при соблюдении рекомендаций в инструкции.
• Возможность дальнейшей эксплуатации при повреждённой трубке. При замене трубок, нет необходимости сливать воду.

Недостатки:

• Цена выше, чем у безнапорных систем и систем с теплообменником.

Эта статья прочитана 8906 раз(а)!

Продолжить чтение