Применение солнечной энергии

ВКЛЮЧЕНИЕ СОЛНЕЧНОГО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ В СИСТЕМУ. ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ДОМА

Термосифонная система. Основные элементы обычной системы горячего водоснабжения дома показаны на рис. 8.9. Простейшей системой с солнечными коллекто­рами является одноконтурная термосифонная система, показанная на рис. 8.10, с отдельным баком-аккумуля­тором горячей воды, нагретой в солнечной установке. При нагреве воды в коллекторе она поднимается вверх и поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора, а бо­лее холодная вода из нижних слоев поступает в циж* 180

нюю часть коллекторов. Поскольку течение обусловле­но разностью плотностей горячей и холодной воды, должна существовать некоторая разность высот Н меж­ду днищем бака-аккумулятора и верхним краем коллек­тора. При разности этих высот по меньшей мере 600 мм возникновение обратного потока в ночное время мало­вероятно, однако в трубопровод холодной воды может быть встроен и обратный клапан. Чиннери [25] указал, что снижение Я ниже 600 мм приводит к уменьшению общей эффективности работы системы, как показано ниже:

Рис. 8.9. Обычная система го- рячего водоснабжения дома.

в солнечных коллекторах, смешивалась бы вечером с хо­лодной водой в колонке. При наличии отдельного бака - аккумулятора даже небольшое повышение температуры воды обеспечит экономию энергии, поскольку в колонку вместо холодной водопроводной воды будет подаваться подогретая вода. Как показано на рис. 8.11, термоси-

/ плоские солнечные коллекторы; 2 “ герметичный расширительный бак; 3 —
бак-аккумулятор воды, нагретой в солнечных коллекторах; 4 — бак холодной
воды; 5 — колонка горячей воды. На ехеме не показаны дренажные и воздуш-
ные вентили.

фонная система моЖет иметь промежуточный коніур. В этом случае в баке-аккумуляторе устанавливается теплообменник и вода циркулирует по замкнутому конту­ру через коллекторы и теплообменник. Контур включает герметичный расширительный бак, который предотвра­щает попадание в систему свежего кислорода, что за­медляет коррозию. Замкнутый контур может быть за­полнен раствором антифриза, но в этом случае он дол­жен быть полностью герметичен, чтобы исключить попа­дание антифриза в систему водоснабжения. Теплообмен-

ник может представлять собой простой змеевик из мед­ной трубки, и некоторые торговые фирмы рекомендуют в качестве бака-аккумулятора с теплообменником стан­дартную бытовую медную колонку небольшого размера. Однако эти колонки не рассчитаны на работу при более низких значениях разности температур и расходов, ко­торые характерны для солнечных установок. Поэтому гораздо лучше устанавливать в 200-литровом ба­ке-аккумуляторе оребренную медную трубку диаметром 28 мм и длиной около 1 м. В системе с промежуточным кон­туром трубопровод горячей воды от коллекторов следует

Подключить к верхнему патрубку Теплообменника. Систе­ма может работать и при подключении этого трубопровода к нижнему патрубку теплообменника, но при этом эф­фективность ее работы будет значительно меньше, по­скольку существенно снизится расход воды.

Системы с принудительной циркуляцией. Как видно из рис. 8.12, система с принудительной циркуляцией яв­ляется более сложной и управление циркуляционным насосом, в качестве которого можно использовать обыч-

ный небольшой насос системы центрального отопления, должно осуществляться с помощью дифференциально­го терморегулятора. Такие регуляторы поставляются различными изготовителями солнечных коллекторов или могут быть смонтированы из элементов электронных схем [25, 26]. Анализ работы дифференциального тер­морегулятора и проблем, связанных с его применением, был дан О’Коннелом [27], который предупреждает, что в дни со сравнительно низкой интенсивностью солнеч­ной радиации и при переменной облачности система мо­жет постоянно включаться и выключаться, в результате чего может больше энергии потеряно, чем выработано.

Задаваемая разность температур, определяющая вклю­чение и выключение насоса, также важна, как и положе­ние температурных датчиков, которые не должны быть размещены слишком высоко в баке-аккумуляторе.

Возможный способ защиты системы от поломок при замерзании воды показан на рис. 8.13. С помощью элек­тромагнитного дренажного вентиля из коллекторов мо­жет быть слита вся вода. Эта система сложнее других и при ее реализации необходимо обратить внимание на

высоту и расположение различных элементов, чтобы из­бежать опорожнения бака холодной воды при открыва­нии дренажного вентиля.

На рис. 8.14 показана система, в которой отсутству­ет отдельный бак-аккумулятор воды, нагретой в солнеч­ных коллекторах. В бытовую колонку, которая служит одновременно аккумулятором солнечного тепла, встрое­ны два теплообменных змеевика, верхний из которых подключен непосредственно к обычному бойлеру. Пре­имуществом системы является то, что она занимает меньшее пространство и имеет меньшую длину трубо­проводов, но даже при идеальных условиях КПД систе - 13—1240 185

мы будет ниже, чем у системы с отдельным баком-акку­мулятором.

Определенные трудности могут быть связаны с под­соединением трубопровода холодной воды к колонке го­рячей воды. Если холодная вода поступает в вертикаль­ном направлении, она будет смешиваться с нагретой во­дой в верхней части Колонки, быстро охлаждая ее. Этого можно избежать, располагая входной патрубок так, что­бы холодная вода подавалась горизонтально или с неко­торым уклоном к днищу бака. Трубопровод холодной воды нельзя подсоединять к обратному трубопроводу одноконтурной термосифонной системы. В принципе та­кая система удовлетворительно работала бы днем, по­скольку холодная вода нагревалась бы, проходя через солнечный коллектор, но в ночное время холодная во­да также поступала бы в верхнюю часть колонки горя­чей воды, сразу смешиваясь с нагретой водой.