Конечно, нагревать воду за счёт солнечного тепла люди умеют уже не первое столетие, но современный высокоэффективный гелио-коллектор — продукт уже XX века, но как работает солнечный коллектор, далеко, не все могут себе представить.
Сегодняшняя заключительная публикация gorodinfo.org.ua от том, как работает солнечный коллектор, посвящена правилам, как уберечь солнечный коллектор от стагнации – типовых нарушениях режимов работы.
«Лекарство» от стагнации солнечного коллектора
Стагнация — явление, характерное для гелиосистем при возникновении избытка тепла. В нормальных условиях теплоноситель гелиоконтура отдаёт тепло через теплообменник в накопителе, при этом его температура снижается. Однако в системе иной раз возникает ситуация, когда тепло больше не может поступать в накопитель (например, при превышении заданной температуры воды или теплоносителя в ёмкости), поэтому теплоноситель не остывает — его температура растёт, пока он не закипит. Стагнация также возможна при отключении насоса, когда прекращается отбор тепла из гелиоконтура из¬за остановки циркуляции теплоносителя.
Незакипающая система Vaillant Drain-Back при необходимости опорожнаяет коллекторы, поэтому надежно защищена от стагнации
При стагнации, гелиосистема не в состоянии выполнять свои функции — до тех пор, пока теплоноситель не остынет и не вернётся в жидкую форму снова. Однако временное прекращение подачи тепла — лишь часть проблемы. Такой цикл закипания и конденсации губителен для самого теплоносителя — вплоть до потери его физических свойств. Испорченную жидкость придётся менять.
Особенно остро проблема стагнации стоит в том случае, если система призвана работать не только на ГВС летом, но и на отопление в межсезонье: поскольку гелиополе сформировано «с запасом», чтобы получать больше тепла в менее солнечные дни осенью и весной, то в летний пик инсоляции оно будет производить его очень много, а система отопления в этот период не работает. Хотя и в домах, где коллекторы только греют воду, риск стагнации всё равно сохраняется — она может возникнуть, например, при снижении потребления воды домочадцами из¬за отъезда в отпуск.
Есть несколько путей, позволяющих избежать стагнации гелиоконтура. Первый — утилизация избытков тепла в системе. Для этих целей в систему интегрируют дополнительный теплоаккумулятор, который примет лишнее тепло, когда вода в основной ёмкости уже нагрета до предельно допустимой температуры. Хорошим потребителем избыточного тепла в частном доме может стать бассейн — в этом случае получится даже двойная польза: система будет защищена от стагнации, а вода в бассейне подогреется до более комфортной температуры. Когда для теплоаккумулятора нет места или он по каким¬то причинам не поможет эффективно решить проблему, тепло реально отводить через тепловентиляторы, установленные снаружи здания.
Если ожидаемый избыток тепла невелик, а места для дополнительного теплоаккумулятора нет, можно также попробовать обойтись и одной ёмкостью. При таком способе защиты от стагнации автоматика, управляющая работой гелиоконтура, не прекращает циркуляцию теплоносителя в нём даже при достижении заданной предельной температуры жидкости в бойлере или теплоаккумуляторе. Это позволяет оттянуть время наступления стагнации. Как только поступление тепла в контур уменьшится с наступлением тёмного времени суток, автоматика изменит направление циркуляции теплоносителя в нём так, чтобы тепло из ёмкости поступало в коллектор, а затем — в окружающую среду. Схема позволяет выхолодить теплоаккумулятор за ночь и подготовить его к новому циклу нагрева, который начнётся утром.
Ещё один из простых в реализации способов утилизировать лишнее тепло в системе — сливать часть нагретой воды из теплоаккумулятора или бойлера в канализацию. Однако способ подходит лишь для систем с гелиополем небольшой мощности.
В домах, оснащённых тепловыми насосами, лишнее тепло допустимо отводить через геотермальный зонд — в почву вокруг него. Это также поможет быстрее восстановить запас тепла в земле, истощенный тепловым насосом за зимний период.
Другой способ защиты от стагнации предполагает изоляцию коллектора от солнечных лучей — проще говоря, его надо чем¬то закрыть. Вручную это делать неудобно, а если гелиополе смонтировано не на земле, а на крыше, ещё и небезопасно. Решить проблему автоматического закрытия коллекторов помогут, например, рольставни.
О проблеме стагнации думают и сами производители гелиоколлекторов — некоторые из них реализуют технологии, снижающие риск стагнации за счёт особых свойств компонентов коллектора или гелиосистемы. Физические свойства материалов, из которых изготовлены некоторые модели гелиоколлекторов Viessmann, позволяют коллекторам при сильном нагреве снижать выработку тепла вплоть до «самоотключения». Компания Vaillant предлагает гелиосистемы с самоопорожнением — подход основан на том, что объём теплоносителя в гелиосистеме меньше объёма самой системы и при выключении циркуляции весь теплоноситель стекает вниз, опорожняя гелиоколлекторы. Таким образом теплоноситель защищают от перегрева, а систему — от поступления избыточного тепла.
Заключение
При планировании системы отопления или водоснабжения с использованием гелио¬ коллекторов важно правильно рассчитать мощность гелиополя.
Нужно заранее определить, для чего будут служить коллекторы — только для нагрева воды в системе ГВС летом или также для поддержки системы отопления. В первом случае производительность гелиополя рассчитывают исходя из летнего максимума, когда инсоляция достигает своего пика. Если же, коллекторы будут работать на отопление, гелиополе формируют с расчётом на то, что оно будет показывать высокую производительность в межсезонье, весной и осенью. В эти периоды времени инсоляция не столь велика, как летом, поэтому для достижения поставленной задачи коллекторы приходится устанавливать «с запасом».
Как правило, производители предоставляют таблицы, где собраны данные о мощности модели для разных областей страны и параметров установки. Опираясь на эти сведения, легко рассчитать, какую производительность будет показывать коллектор, а далее уже определить их количество, чтобы покрыть потребности в тепле в необходимый период времени.
