Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЗАМЕРЗАНИЯ КОЛЛЕКТОРА И ВСКИПАНИЯ АНТИФРИЗНЫХ РАСТВОРОВ

Необходимо тщательно предусмотреть все детали, касающие­ся проектирования, монтажа и систем контроля солнечных кол­лекторов, чтобы они на протяжении длительного срока (не менее 15 лет) работали бесперебойно и не выходили из строя. По­мимо повреждений коллекторов в результате их замерзания, что является наиболее распространенным бедствием, не меньшие трудности создают явления вибрации труб и самого коллектора, их поломки, а также ухудшение качества селективно-поглощаю­щих пленок в результате резкого повышения температуры по­глощающих панелей при отсутствии отвода тепла. Большие неприятности приносит загрязнение стеклянных поверхностей коллекторов, образование налетов при дегазации связующих ве­ществ теплоизоляции, а также появление ржавчины на трубах, корпусе и опорных подставках.

При замерзании воды в трубах в результате изменения ее объема независимо от материалов, из которых сделаны трубы, происходит их поломка. В отличие от водонагревателей солнеч­ные коллекторы работают под давлением, и, поскольку та часть трубопровода, по которой циркулирет вода, является сборной, не всегда возможно использовать антифризные растворы.

На рис. 2.27 показаны способы, при помощи которых пред­отвращают замерзание воды. Способы 1, а и б основаны на есте - схвенном сливе воды: когда коллекторные насосы перестают работать, вся вода из коллектора и трубопроводов свободно стекает в аккумуляторный бак с открытым (или закрытым) отбо­ром воды. Необходимо выбрать правильный наклон системы труб и проследить, чтобы они не имели неровностей. Следует также постоянно иметь в виду, что вследствие провисания труб (от их растяжения или в результате действия внешних факто­ров) может быть нарушен сток воды. В самой верхней точке системы нужно установить воздушный клапан, а внутри резер­вуара сделать отверстие для выпуска воды, обеспечивающее водосбор.

Способ П - принудительная циркуляция воды. При появле­нии опасности замерзания воды в коллекторе принимают меры по предотвращению этого явления путем включения циркуля­ционного насоса (при постоянном измерении температуры теп­ловоспринимающей панели). Однако в этом случае тепловые потери велики. При выключении тока насос перестает работать и принудительная циркуляция останавливается.

Наиболее надежный способ Ш - использование антифризных растворов. Недостаток его в том, что помимо строгого контроля за использованием таких растворов необходим теплообменник, что снижает общий КПД системы.

Способ IV - принудительная откачка воды. При появлении опасности замерзания воды необходимо отключить систему кол­лекторных труб аккумуляторного бака и при помощи электро­магнитного или низкотемпературного клапана выпустить всю воду.

Поскольку замерзание воды вызывает очень серьезные по­вреждения коллектора, необходимо одновременно с использова­нием антифризных растворов принимать и другие меры пред­осторожности. Для контроля температуры воды необходимо вмонтировать в систему коллектора термостат. Ночью под влия­нием охлаждения путем излучения в ночное небо температура воздуха понижается до 5-6°С, так что возникает опасность за­мерзания воды.

Летом, в ясные солнечные дни, панели плоских коллекторов с селективно-поглощающей пленкой нагреваются свыше 180°С, а температура вакуумированных трубчатых коллекторов подни­мается до 250°С. При таких температурах возможно вскипание теплоносителя, начинается вибрация коллекторов, и иногда жидкость выливается наружу. Если при выключении тока и ре­монте коллектора в трубах остаются воздух и вода, то при вклю­чении тока возникает эффект "парового молота", в результате чего в коллекторе и трубах происходят разрушения. Кроме того, Раскаленная масса воздуха и горячей воды затрудняют как эксплуатацию, так и работу коллекторов: высокая температура этой массы ухудшает качество селективных пленок и оказывает отрицательное влияние на свойства контактной резины и изоля - ' Чионных материалов.

Когда падает нагрузка потребления, возникают излишки тепла в аккумуляторных баках. При этом появляется ряд новых проблем: выдержат ли материалы аккумуляторного бака новую нагрузку, не откажут ли в работе насосы, не появится mt опас-

—(2 -»—ІЗ

4 5

Ж

Ж

РИС. 2.27. МЕРЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАМЕРЗАНИЯ ЖИДКОГО ТЕПЛОНОСИ­ТЕЛЯ

1 - схема с естественным сливом воды: а — обычный способ: 1 — коллектор; 2 — вход воды; 3 — к потребителю; 4 — коллекторный насос; 5 — аккумуляторный бак (с открытым отбором воды); б — с использованием сливной емкости: 1 - коллектор;

2 — сливной бак; 3 — к потребителю; 4 — коллекторный насос; 5 — вход воды; 6 - обратный трубопровод; 7 — аккумуляторный бак (с закрытым отбором воды); 11 — схема с принудительной циркуляцией воды: 1 — коллектор; 2 — расширительный бак; 3 — к потребителю; 4 — вход воды; 5 — коллекторный насос; 6 — аккумулятор­ный бак (с закрытым отбором воды); Ш - схема с использованием антифризных растворов: 1 — коллектор; 2 — расширительный резервуар; 3 — к потребителю; 4 — аккумуляторный бак (с закрытым отбором воды); 5 — коллекторный насос; 6 — бак

1І

Ность загорания в системе горячего водоснабжения и т. п. Для предотвращения возможных нарушений в системе следует уста­новить механизм отключения коллекторных насосов на случай повышения температуры сверх установленной нормы. Необходи­мо также принять во внимание возможность перегрева коллек­тора при отсутствии отвода тепла.

Во избежание появления ржавчины в трубах рекомендуется применять только такие металлы и сплавы, как медь и сталь определенных марок; кроме того, следует использовать антикор­розионные средства. Установлено, что при скорости циркуляции воды менее 1,5 м/с ржавчина в трубах не образуется. Если в сис­теме горячего водоснабжения используется жесткая вода или вода с большим содержанием микроорганизмов и солей, следует для безопасности применять двухконтурную схему нагрева. Можно применять теплообменник, расположенный в аккумуля­торном баке.