Солнечные коллекторы и гелиосистемы
С давних пор древние люди смотрели на солнце и думали о том, как здорово было бы использовать его тепло для жарки яичницы, обогрева жилища и приготовления мамонтов прямо во время охоты. Мылись древние люди редко, поэтому идея нагрева воды для горячего водоснабжения пещер их не привлекала.
Современные инженеры не столь креативны и не любят запаха немытых коллег, поэтому придумали использовать солнечное тепло только для нагрева воды для бытовых нужд. Яичница со времен австралопитеков не потеряла актуальности, но ученые мыслят более высокими категориями. Глупцы.
Итак, гелиосистемы или солнечные коллекторы. (дальше пойдет нудный технический текст, если нет желания вникать, то просто звоните или заходите к нам в Севастополе)
Гелиосистемы – это устройства, основная цель которых заключается в поглощении солнечного света, и передаче его тепла воде. Нагретая таким образом вода может использоваться для нужд горячего водоснабжения, для подогрева бассейна, для технологических нужд, и даже для поддержания отопления в межсезонье. Например, весной, когда воздух на улице еще прохладный, а солнце светит уже достаточно хорошо и световой день длинен, собранного таким образом тепла может быть достаточно и для нагрева горячей воды, и для отопления дома.
Существуют два класса гелиосистем.
Первый класс, простой и дешевый, подходит для горячего водоснабжения дачных домиков и мини-гостиниц в теплый период года. Имеет вид вакуумных солнечных трубок, подсоединенных напрямую к баку горячей воды, устанавливаемому на крыше. Такие системы называют еще одноконтурными, т.к. вода, циркулирующая по трубкам коллектора, – это та же вода, которая позже будет течь из вашего крана.
Циркуляция воды в таком коллекторе происходит естественным путем, за счет разной плотности холодной воды в баке и нагретой воды в вакуумных трубках. Когда вы откроете кран горячей воды в ванной, горячая вода будет поступать именно из этого бака, установленного на кровле. К достоинствам термосифонных гелиосистем можно отнести простую конструкцию и невысокую цену. На недостатках же ее стоит остановиться подробнее:
Содержимое бака и трубок – вода. Когда похолодает, она будет быстро остывать, и не обеспечит вас горячей водой;
На зиму термосифонные системы обязательно надо сливать. Если этого не делать, вода в трубках замерзнет и разорвет коллектор. Этот неудобно;
Вода, поступающая в бак, должна быть чистой и умягченной, иначе накипь снизит КПД, забьет каналы и убьет трубки. Т.е. желательно ставить перед гелиосистемой систему очистки и умягчения, а это дополнительные затраты;
Повышенная коррозия металлических элементов системы ГВС из-за растворенного в воде кислорода;
Всё выше перечисленное не дает использовать тепло, получаемое от таких систем, для нужд отопления.
Второй тип гелиосистем называют двухконтурными. В коллекторах таких систем нагревается не вода, а специальная незамерзающая нетоксичная жидкость с антикоррозийными и антипенными присадками. Обычно для этих целей используют пропиленгликоль, который с помощью насоса циркулирует между гелиоколлектором и бойлером косвенного нагрева Таким образом, холодная вода попадает только в бойлер косвенного нагрева, где нагревается горячим пропилен-гликолем через теплообменник, и на выходе получается горячая вода.
Такая система лишена недостатков термосифонных коллекторов. По сравнению с термосифонными она:
Имеет гораздо больший срок эксплуатации, т.к. в трубках не образуется накипь, пена и воздух;
Удобнее в эксплуатации: не нужно сливать воду перед холодами, т.к. пропилен-гликоль, циркулирующий между солнечными панелями и бойлером не замерзает и не расширяется зимой;
Меньше коррозия труб и элементов системы горячего водоснабжения;
Дает возможность использовать нагретую воду для поддержания отопления;
Минусом таких систем можно считать только то, что они дороже. В системе дополнительно нужен насос, бойлер косвенного нагрева, медные трубки для организации первичного контура и пропиленгликоль для его заполнения, расширительный бачок. Кроме того, сам гелиоколлектор таких систем стоит дороже.
Сами солнечные коллекторы бывают двух видов: плоские и трубчатые. Плоские коллекторы представляют собой пластину из черного светопоглощающего материала, внутри которой циркулирует вода. Пластина поглощает солнечное тепло и передает его протекающей через нее воде.
Трубчатые панели устроены иначе. Внутри трубок располагаются медные стержни, которые воспринимают солнечное тепло и передают его теплоносителю, протекающему через теплообменник коллектора. Стержень отделен от стеклянной колбы, внутри которой расположен, безвоздушным пространством, поэтому теплопередача между нагревающимся стержнем и улицей очень незначительна. Это позволяет нагревать воду даже зимой, когда воздух на улице холодный.
Плоские панели для нагрева воды зимой не годятся, т.к. теплоноситель, проходя через панель на улице, больше остывает, чем нагревается.
Плоские панели дешевле. Трубчатые лучше греют воду зимой и в межсезонье.
О чем хотелось бы сказать в завершение этой нудной статьи. Гелиосистемы важно не только грамотно установить, но и запроектировать. Часто монтажные организации, специализирующиеся на солнечной энергетике, стараются продать как можно больше панелей с целью увеличения своей прибыли. Это, как правило, бывает вредно. Теплоноситель, проходя через гелиосистемы слишком большой мощности, перегревается и вскипает. Такое явление называется стагнацией и представляет собой неприятный и вредный процесс. Во-первых, когда теплоноситель внутри солнечных панелей вскипает, он перестает циркулировать по первичному контуру. Это означает, что нагрев горячей воды прекращается. Остановить процесс кипения теплоносителя в трубках можно только закрыв панель от солнца, т.е. нужно либо лезть на крышу и стелить на панели тряпку, либо ждать ночи. Вновь процесс нагрева воды начнется только утром, когда Ярило-Солнце вновь вылезет на востоке и начнёт жарить ваш коллектор.
Кроме того, стагнация вредна для теплоносителя. Пропиленгликоль, вскипая, вспенивается, пузырится и быстро портится. Каждое такое закипание сокращает срок службы незамерзайки и менять ее в случае неправильно подобранных панелей придется чаще.