1-й, везде

2-й, везде

3-й, везде

4-й, везде


Присоединяйтесь к нам в соцсетях

Главные новости /все

Bosch AquaSurf 250 – новая насадка для моек высокого давления для очистки больших плоских поверхностей
0
66
Долгожданная новинка от «Белмаш» – многофункциональный деревообрабатывающий станок Belmash SDMR-2500
0
251
Семинар Stihl для садово-парковых хозяйств «Средства малой механизации для облегчения и оптимизации сезонных работ»
0
100
Stihl – генеральный спонсор выставки MITEX 2017 – приглашает на свой стенд
0
213
Конференция ГК «Внешторг» и презентация бренда Ingco Industrial на выставке MITEX 2017
0
263
Конференция «220 Вольт. Высокое напряжение на рынке» в рамках выставки MITEX 2017 (8 ноября c 14:30 до 17:30)
0
253
Ассоциация РАТПЭ: исследования российского рынка электроинструмента 2017 и актуальные проблемы отрасли
0
542
Инвестиции Al-Ko в приобретение Masport и Solo
0
277
Лужский абразивный завод строит новое производство за 500 млн рублей
0
368
Сетевые новинки Metabo 2017: УШМ WE/ WEPBA 19-180 Quick RT, мультитул MT 400, ЭШМ SXE 150 2,5/ 5,0 BL
0
394
Конференция Milwaukee 2017 в Берлине. Рабочая станция «Новое оборудование Milwaukee для работы по бетону»
0
429
Конференция РАТПЭ на MITEX 2017 – всегда самые актуальные вопросы инструментальной отрасли
0
215
Слёт Мастеровых #14 на инструментальной выставке MITEX 2017
0
239
Компания Fischer презентовала скрытое крепление с повышенной предельной нагрузкой на 4-м Фасадном конгрессе России
0
171
Hilti представляет буры TE-YX (SDS-Max) третьего поколения. Революция в бурении армированного бетона
0
395
Система управления активами Hilti ON!Track. Строительные объекты переходят на новый уровень эффективности
0
299
Тепловые пушки RedVerg: работают не прохлаждаясь. Обзор новинок сезона зима 2017/2018
0
223
Тепловые пушки «Рысь»: дающие тепло. Обзор новинок сезона зима 2017/2018
0
235
Снегоотбрасыватели RedVerg: оружие против снега. Новинки сезона зима 2017/2018
0
304
Снегоотбрасыватели Patriot: покорители снежных просторов
0
422
Как попасть на полку в Леруа Мерлен… и что делать, если уже попал?
0
767
Fischer представляет новый режущий инструмент для быстрой и безопасной резки монтажных шин FLS
0
150
BASF открыл завод по производству строительной химии в Санкт-Петербурге
0
174
«Интерскол» позеленел!
0
1050
ГОСТ Р 52588-2011 (безопасность абразивов): пора менять правила игры!
0
467
Акция Oventrop! Сезонное предложение по универсальной трубе из сшитого полиэтилена Copex PE-Xc
0
192
Конференция Milwaukee 2017 в Берлине. Рабочая станция «Новые строительные уровни, рулетки, линейки, лазерный дальномер LDM 30»
0
388
СТД «Петрович» открывает четвертый строительный центр на юге Московской области
0
667
Конкурс 3М «Предсказуемый результат в непредсказуемых условиях»
0
241
Регистрация на самую крупную в России выставку строительных и отделочных материалов WorldBuild Moscow/MosBuild 2018 открыта – получите билет!
0
1619
ИСМА расширяет производство
0
457
WorldBuild Moscow / MosBuild 2018 – эффективный инструмент привлечения новых клиентов
0
175
Ультра премиальный бренд LG Signature представлен в России
0
286
Особенности национальной уборки: как убираются в разных странах мира
0
325
Хранение инструмента? Не вопрос! Системы хранения инструмента Makita MacPac и Powerpack
0
535
Глобальный ребрендинг Fitt: презентация на выставке Spoga+Gafa 2017
0
359
Fitt представляет новую коллекцию шлангов YoYo на 2018 год
0
305
Инфракрасные кабины b-intense – солнце в доме каждый день
0
251
Новый флагманский магазин BWT в ТРЦ «Рига Молл»
0
241
Новые биметаллические коронки Ridgid HSS стали прочнее и долговечнее
0
258

Лучшие видео /все

Лучшие
мастер-классы /все

Акции /все

Акция Oventrop! Сезонное предложение по универсальной трубе из сшитого полиэтилена Copex PE-Xc
С 02.10.17 по 29.12.17 гг
0
192
Конкурс 3М «Предсказуемый результат в непредсказуемых условиях»
C 1 октября по 15 декабря 2017 года
0
241
Специальное предложение на Knipex и Wera
До 30 июня 2018 года
0
639
Акция: распродажа складских остатков бит Wera
До 29 сентября 2017 года
0
529
Акция «Успей выбрать лучшее» компании «Оптулс» совместно с Knipex Werk GmbH
До 29 сентября 2017 года
0
1739
Свежий выпуск журнала «Потребитель» можно купить через мобильное приложение в App Store и Google Play
Специальная цена 75 рублей до 15 июля 2017 года
0
2562
Участвуй в конкурсе «Лучший объект De Dietrich 2017»
0
4277
Инструменты Red Bull Racing by Wera: ограниченная серия
До окончания акционного товара на складе
0
5438
Акция «Объекты с Comap». Присоединяйтесь!
До конца 2017 года
0
5539
Впервые в России! Новые пильные цепи Husqvarna X-Cut SP33G 64, 66, 72 по уникальным ценам!
Цены действуют до объявления компанией Husqvarna об их изменении
0
6433
Акция от Oventrop: купи комплект фитингов Cofit PDK и Cofit P и получи инструмент в подарок!
С 3 апреля 2017 г.
0
8423
Конкурс для специалистов по монтажу Oventrop Profi 2017
До 31 октября 2017 г.
0
8801
Honda – это не всегда дорого! Коса с 4-тактным двигателем UMK 435 T всего за 25 900 рублей
До окончания акционного товара. Предложение ограничено
0
9781
Распродажа показной техники – скидки до 50%!
До окончания акционного товара. Предложение ограничено
0
9996
Покупателю бензинового культиватора Caiman Neo – телескопический опрыскиватель в подарок
До окончания акционного товара на складе. Предложение ограничено
0
9867
Конкурс от Wilo! Выиграй новый “умный” насос Wilo-Stratos Maxo
С 14 марта по 27 октября 2017 г.
0
4113
Акция «Аккумулируй!» от компании Rothenberger
До окончании акционного товара на складе
0
10557

Опросы

Чьими рекомендациями Вы руководствуетесь при выборе строительного оборудования и материалов?

Результаты опроса

Загрузка ... Загрузка ...

Выставки

Белорусский дом. Осень-2016 - 3-5 ноября 2016

ОСМ 2017 - 24-27 января 2017

Intertool Kiev 2017: 1-3 марта 2017 г., Украина, г. Киев

Дом. Дача. Дизайн 2017: 9-11 марта 2017 г., Беларусь, г. Могилев

Дом и Сад 2017 - 23-26 марта 2017, Москва

Фестиваль Столярного Дела: 15-16 апреля 2017, Москва

КлиматАкваТЭкс 2017: 16-19 мая 2017, Красноярск

Малоэтажное домостроение 2017: 16-19 мая 2017, Красноярск

Строй-Volga-2017: 17-19 мая 2017, Волгоград

Spoga+Gafa 2017: 3-5 сентября, Кельн (Германия)

Фестиваль Столярного Дела 2017: 23-24 сентября, Санкт-Петербург

City Build Russia 2017: 26-27 сентября 2017, Санкт-Петербург

CIHS-2017: 22-24 октября, Шанхай (Китай)

MITEX-2017 - 7-10 ноября 2017, Москва

Слёт Мастеровых #14 на MITEX 2017: 7-10 ноября, Москва

Interlight Moscow 2017: 7-10 ноября 2017, Москва

Ремонт Экспо 2018: 2-4 февраля 2018, Москва

Aquatherm Moscow 2018: 6-9 февраля, Москва

Мир климата 2018: 27 февраля - 2 марта 2018

Ландшафт Экспо 2018: 2-4 марта 2018, Москва

MosBuild, WorldBuild Moscow 2018: 3-6 апреля, Москва

Семинары /все

Конференция ГК «Внешторг» и презентация бренда Ingco Industrial на выставке MITEX 2017
8 и 9 ноября 2017 года, выставка MITEX, с 11:00 до 12:00 часов
0
263
Конференция «220 Вольт. Высокое напряжение на рынке» в рамках выставки MITEX 2017 (8 ноября c 14:30 до 17:30)
8 ноября, выставка MITEX, c 14:30 до 17:30
0
253
Конференция РАТПЭ на MITEX 2017 – всегда самые актуальные вопросы инструментальной отрасли
8 ноября, выставка MITEX, с 10:30 до 15:00
0
215
Слёт Мастеровых #14 на инструментальной выставке MITEX 2017
7 — 10 ноября 2017 года, выставка MITEX
0
239
Осенний демотур Festool 2017. В фокусе – Центр, Поволжье, Урал и Юг России, а также Казахстан
График Демотура Festool с августа по ноябрь 2017
0
442
Фестиваль Столярного Дела в Санкт-Петербурге: 23-24 сентября 2017 года
0
768
График семинаров «Терморос» на I полугодие 2017
С 16 февраля по 25 мая
0
13085
Открыта онлайн-запись на бесплатное обучение «Бош Термотехника» по отопительному оборудованию Bosch
С мая 2016 г.
0
19793
Семинары De Dietrich в Москве в учебном классе на базе МГСУ
По средам по предварительной записи
0
20772

Солнечный коллектор для горячей воды и отопления дома. Решение проблем стагнации

2
13216

Принцип работы солнечных коллекторов уникален. Если в котлах нагрев жидкости происходит за счёт энергии, высвобождающейся при сгорании топлива, а в тепловых насосах — тепла почвы, воздуха или воды, то гелиоколлекторы получают его напрямую от главного источника тепла в Солнечной системе — Солнца. Источник этот неиссякаемый, экологичный, доступный всем на Земле и, что немаловажно, бесплатный. Правда, чтобы эффективно использовать его в бытовых целях для нагрева воды или теплоносителя, понадобится вложиться не только в сами солнечные коллекторы, но и в разнообразное оборудование, обслуживающее их. При этом необходимо заранее учесть ряд специфических нюансов работы гелиоколлекторов и предусмотреть варианты защиты от некоторых из них.

Cолнечный коллектор

Плоский солнечный коллектор на скатной кровле

Характерная черта солнечных коллекторов, отличающая их от других видов теплогенераторов, — их сезонность. Коллектор получает тепловую энергию из солнечных лучей, соответственно, нет солнца — нет тепла. Гелиоколлекторы вносят свой вклад в систему теплоснабжения только в светлое время суток, то есть днём, ночью же они пассивны. Продолжительность светового дня тоже играет роль: чем он короче, тем меньше коллектор получит энергии за сутки. Поэтому один и тот же гелиоколлектор в разное время года будет получать разное количество тепла. Изменение производительности коллектора в зависимости от сезона — один из важнейших факторов, который необходимо учитывать при расчётах.

Пик эффективности солнечных коллекторов совпадает с пиком инсоляции. Больше всего тепла коллекторы приносят в период с мая по август. В межсезонье продуктивность коллекторов падает и достигает минимума к декабрю­январю. Однако у приборов разных типов это снижение эффективности неодинаково. Дело в том, что производительность коллектора зависит от двух параметров — сколько энергии он получит от солнца и сколько тепла при этом потеряет из­за несовершенства конструкции. Поэтому производители принимают меры по повышению теплопоглощения — с одной стороны, и по снижению теплопотерь — с другой.

РАЗНЫЕ КОНСТРУКЦИИ — РАЗНЫЙ КПД

Трубчатые солнечные коллекторы Viessmann Vitosol 200‑T тип SPL

Конструкция вакуумных трубчатых солнечных коллекторов Vitosol 200‑T тип SPL позволяет легко и быстро собирать огромные гелиополя — в качестве коллекторного трубопровода используется стальная труба DN 50, на которую «навешиваются» приборы

На рынке наиболее распространены гелиоколлекторы двух основных конструкций — плоские и вакуумные трубчатые, последние также принято подразделять на прямопроточные и с эффектом «тепловой трубки». Эти различия вызваны как раз поиском решений проблем получения и сохранения тепла солнечного излучения. Проблемы эти кроются в самом принципе работы коллекторов.

Как известно, солнечные лучи нагревают объекты неодинаково, и во многом это зависит от поверхности. Одни покрытия отражают большую часть светового потока, другие, напротив, поглощают. Максимальным коэффициентом поглощения светового излучения обладают поверхности с чёрным покрытием, что и используется в гелиоколлекторах. Основный рабочий элемент в их конструкции — абсорбер (поглотитель), представляющий собой обычно медную пластину с приваренной трубкой. Поверхность абсорбера, обращённая к солнцу, имеет специальное чёрное покрытие, чтобы лучи могли передать ей как можно больше тепловой энергии. Пластина, а с ней и трубка быстро нагреваются, а циркулирующая по трубке жидкость забирает это тепло и транспортирует далее в систему. Но горячая пластина абсорбера начинает сама излучать тепло в окружающую среду и нагревать контактирующий с ней воздух. Чтобы этого не происходило, абсорбер изолируют от открытой атмосферы.

Меры, увеличивающие количество получаемого от солнца тепла, обычно касаются стекла и абсорбера. У обычных стёкол есть ряд недостатков — они могут бликовать (то есть отражать часть солнечного света вместо того, чтобы пропускать его внутрь), к тому же часть лучей не попадает внутрь из­за их недостаточной прозрачности. Поэтому в высокотехнологичных гелиоколлекторах применяются специально разработанные стёкла с пониженным содержанием железа, отличающиеся большей прозрачностью по сравнению с обычными. Они пропускают больше света, а значит, коллектор получит дополнительную тепловую энергию. Помимо этого, стекло часто снабжают антибликовым покрытием — оно уменьшает долю отражённого поверхностью света и тоже способствует увеличению производительности коллектора. Важна также и чистота — запылённое или запотевшее стекло, очевидно, пропускает меньше света. Чтобы внутрь коллектора не забивалась пыль и не попадала влага, его корпус нередко делают герметичным и даже заполняют инертным газом. Правда, эти меры нужны только для плоских коллекторов — у вакуумных моделей, о которых речь пойдёт ниже, таких проблем нет.

Что касается абсорбера, то здесь все технологии направлены на повышение его поглощающей способности. В дешёвых гелиоколлекторах пластину абсорбера нередко просто красят чёрной краской. Эффект от такого решения, конечно, есть, но незначительный, к тому же краска может бликовать, а качество покрытия со временем ухудшается. Более дорогие технологичные модели коллекторов снабжены абсорберами с особым высокоселективным покрытием, которое не бликует, служит долго и очень хорошо поглощает солнечное излучение.

Строение плоского солнечного коллектора Meibes

Схема строения плоского солнечного коллектора на примере солнечной панели Meibes

Но основные различия в конструкциях солнечных коллекторов заключаются в способах теплоизоляции. Плоский коллектор представляет собой прямоугольный металлический короб, закрытый сверху стеклом. Стенки и дно короба теплоизолированы — обычно минеральной ватой. Однако такая изоляция несовершенна, потому что не исключает переноса тепла от абсорбера к стеклу посредством содержащегося внутри коллектора газа, да и минеральная вата тоже не исключает полностью теплопотери через корпус. Поэтому в вопросе сохранения тепла плоским коллектором важное значение имеет разница температур внутри коллектора и снаружи. Летом, когда воздух на улице хорошо прогрет, потери тепла малы, и коллектор почти всю энергию, полученную от солнца, направляет в систему. Но стоит уличной температуре снизиться — и коллектор, который в межсезонье и зимой и так получает меньше тепла, начинает всё больше терять собранной энергии. В результате плоские коллекторы очень эффективны в конце весны и летом, но в холодную погоду собирают крайне мало тепла.

Вакуумные трубчатые коллекторы обладают более совершенной теплоизоляцией. У них абсорберы расположены внутри стеклянных трубок, между стенками которых — вакуум. Перенос тепла газовой средой в таком коллекторе невозможен — ввиду отсутствия самого газа как такового. Поэтому теплопотери вакуумных коллекторов минимальны даже при сильных морозах.

ВОДА ИЛИ ОТОПЛЕНИЕ

В итоге расхождения в свойствах плоских и вакуумных коллекторов определяют их области использования. Плоские модели, очень производительные в летние месяцы, но малоэффективные в более холодные, находят основное применение в приготовлении воды для ГВС летом, подогреве закрытых и открытых бассейнов и т. д. Здесь у них есть важное преимущество — они существенно дешевле вакуумных гелиоколлекторов, поэтому если планируется задействовать солнечную энергию только летом, то нет смысла переплачивать за дорогое оборудование — плоские коллекторы отлично справятся с возложенной задачей. В отоплении же такие коллекторы применяют редко, так как потребности в нём появляются с наступлением холодов — то есть тогда, когда гелиоколлекторы начинают получать мало тепла.

Хорошо подойдут плоские гелиоколлекторы и для такой специфической задачи, как подогрев воды в бассейне. Период открытых бассейнов совпадает по времени с пиком производительности коллекторов, поэтому выгодно использовать для поддержания комфортной температуры воды бесплатное солнечное тепло. В закрытых бассейнах плоские коллекторы тоже «найдут себе дело» в летнее время.

Вакуумные трубчатые коллекторы за счёт своей выдающейся теплоизоляции более универсальны, их сезон не ограничивается лишь несколькими тёплыми месяцами. Если летом такие модели по производительности мало чем отличаются от плоских, то в межсезонье и зимой их эффективность бывает в разы выше — за счёт того, что они сохраняют даже то немногое тепло, что удаётся получить от солнца при рассеянном освещении. А это, в свою очередь, даёт возможность использовать вакуумные гелиоколлекторы не только для ГВС или бассейнов, но и для поддержки отопления.

МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ

Прямая зависимость от солнца диктует свои особые правила эксплуатации гелиоколлекторов. Даже монтаж — и тот подчинён требованию: солнечный коллектор должен получать как можно больше света.

Исходя из этого требования коллекторы должны находиться на открытом пространстве — чтобы их не закрывала тень от деревьев, соседних зданий и других объектов. В северном полушарии самая «солнечная» сторона — южная, поэтому коллектор по возможности должен быть ориентирован на юг. Правда, не всегда условия позволяют соблюсти это правило: иногда в единственно доступном для монтажа месте попросту нельзя повернуть коллектор строго на юг. В таких случаях допускается монтаж коллектора с ориентацией на юго­запад или юго­восток, эффективность останется достаточно высокой, хотя и не максимальной. Эти рекомендации касаются любых коллекторов, устанавливаемых в России. А вот угол наклона корпуса гелиоколлектора — уже величина переменная и зависит от региона, где будет работать оборудование, а точнее — от широты.

Преобразование излучения в коллекторе Viessmann

Преобразование солнечного излучения в коллекторе. Фото: Viessmann

АРИФМЕТИКА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛА

Когда планируется использование солнечных коллекторов в системе теплоснабжения дома, расчёт выполняют с учётом ряда параметров. Среди них — назначение гелиоколлекторов (будут ли они работать для обеспечения ГВС, отопления, бассейна или в комбинации этих задач), потребность объекта в тепле, а также — обязательно — условия установки гелиоколлектора (его расположение в пространстве и климатические условия региона, где находится здание). Высчитать необходимое количество коллекторов для обеспечения системы теплом несложно — ведь производительность каждой модели известна. Компании, выпускающие гелиоколлекторы, а также их партнёры располагают информацией о тепловой мощности этого оборудования в зависимости от географического расположения, ориентации по азимуту, угла наклона, и даже о том, как изменяется эта характеристика от месяца к месяцу. Так что, зная, как и где будет установлен коллектор, можно вычислить, сколько тепловой энергии он в состоянии там получить.

Однако при ведении расчётов важно принимать во внимание некоторые нюансы. Один из них уже был упомянут выше — коллектор получает тепло только при свете солнца. Соответственно, в системах, которые в сезон использования коллекторов будут работать без поддержки котла и других теплогенераторов, запас горячей воды на ночь нужно создавать днём. Это ведёт к тому, что объём бака для нагрева и хранения воды должен быть большим и вмещать столько жидкости, сколько (с учётом последующего разбавления холодной водой) нужно потребителям в сутки, да ещё и с небольшим резервом на экстренные нужды.

Второй нюанс касается баланса между нехваткой и избытком тепла. При расчёте количества коллекторов в системе за номинальную тепловую мощность модели принимают максимально возможное её значение — то есть показатель за самый продуктивный месяц. Это, казалось бы, ведёт к тому, что в менее солнечные месяцы тепла от коллекторов может не хватать и возникнет желание взять их с запасом (например, посчитать их по мощности более холодного месяца). Но тогда на пике производительности в ясную солнечную погоду гелиополе произведёт больше тепла, чем его реально потребить в системе. А это грозит уже перегревом контура и стагнацией со всеми вытекающими последствиями.

Если всё же гелиоколлекторы приходится осознанно подбирать с большим запасом по мощности (например, для поддержки отопления — в этом случае мощность коллекторов рассчитывают по показателям на самый солнечный месяц отопительного сезона), то необходимо предусмотреть пути сброса избытков тепла в летний период.

И наконец, не стоит забывать о том, что даже в благоприятный для гелиоколлекторов летний сезон бывает предостаточно пасмурных, дождливых дней, когда максимальной производительности они не достигнут. В таких случаях понадобятся резервные источники тепла, которые догреют воду до комфортной температуры.

Как обойти проблему стагнации и закипания теплоносителя? Виктория Бариева, инженер Службы поддержки продаж ООО «Бош Термотехника» (бренды Bosch, Buderus): “…Проблема стагнации возникает лишь в тех системах, где оборудование подобрано некорректно — например, неправильно посчитаны нагрузки или используется большое количество коллекторов, либо в случаях, когда система не эксплуатируется длительное время. Есть несколько простых вариантов решения такой проблемы. Первый — использование высокопродуктивных коллекторов с температурой стагнации 210 оС. Второй вариант — увеличение давления в гелиосистеме, так как при давлении 5 бар температура кипения составит уже 150 оС. Наконец, третий вариант — «сбрасывать» излишки тепла, например в бассейн и т. п…”.

Ориентация коллектора ViessmannОСТОРОЖНО! СТАГНАЦИЯ!

Одна из свойственных гелиоколлекторам проблем — стагнация системы. Это явление возникает тогда, когда система теплоснабжения забирает недостаточно тепла из контура гелиоколлекторов. Избыток тепла приводит к перегреву теплоносителя и — в определённый момент — к его закипанию. Это парализует контур геликоллектора — циркуляция прекращается до того времени, когда теплоноситель, остыв, вернётся в жидкое состояние. Правда, не все виды теплоносителя переносят такую трансформацию без последствий. Результатом перегрева жидкости может стать её переход в желеобразное состояние, из­за чего эксплуатация контура станет невозможной — потребуется очистка системы.

Если у газового или дизельного котла можно остановить подачу топлива, а у электрического — отключить питание, то солнце просто «выключить» нельзя. Чтобы негативного эффекта стагнации в системе с гелиоколлекторами не возникало, нужен стабильный отвод производимого ими тепла. Если система теплоснабжения правильно рассчитана и отбор тепла в ней происходит в нормальном порядке, то риск стагнации минимален. Однако даже в таких системах возможны форс­мажоры, когда потребление тепла падает (например, пользователи дома уехали в отпуск и перестали тратить воду из бойлера) или прекращается циркуляция теплоносителя (при поломке насоса). Для таких случаев стоит предусмотреть защиту от перегрева, тем более, что вариантов подобной защиты придумано уже немало.

Один из распространённых и «проверенных временем» способов – резервная ёмкость для накопления тепла. Если температура воды в баке ГВС достигла установленного максимума, а коллекторы продолжают поставлять тепло в систему, автоматика переключает подачу теплоносителя на загрузку второго бака. Тепло накапливается в этой ёмкости и может быть позже использовано для бытовых целей (например, для обеспечения ГВС в пасмурную погоду).

Разработаны технологии защиты от стагнации и на основе одной ёмкости. В этом случае, если температура теплоносителя в контуре гелиоколлекторов опасно растёт, автоматика системы будет направлять тепло в бойлер даже тогда, когда заданная температура воды в нём превышена. Это позволит несколько охладить теплоноситель и не дать ему закипеть. После захода солнца, когда коллекторы перестают нагреваться, циркуляция в контуре продолжится — чтобы удалить излишки тепла через излучение и корпус солнечных коллекторов (так называемое «выхолаживание»). Подобный метод реализован, в частности, в пакетах гелиосистем Meibes.

Солнечные коллекторы Buderus на скатной кровле

Солнечные коллекторы Buderus на скатной кровле частного дома

В частных домах, оборудованных бассейнами, появляется хорошая возможность отводить излишки тепла с пользой — подогревая за их счёт воду. Поскольку объём бассейна больше, чем у любых бытовых накопителей, вода в нём не сможет нагреться настолько сильно, чтобы перестать поглощать тепловую энергию, к тому же часть тепла будет уходить в окружающую среду — ведь бассейн не теплоизолирован.

Если нет возможности использовать лишнее тепло с пользой или его слишком много, есть различные варианты сброса тепла без его накопления. Первый способ достаточно простой — часть нагретой воды из системы можно понемногу сливать в канализацию. При убыли воды в бойлере в него поступает холодная вода, которая понижает температуру в ёмкости и, таким образом, позволяет принять больше энергии от контура гелиоколлекторов. Однако этот вариант подходит для систем с небольшим количеством гелиоколлекторов.

Когда избыток тепла велик (это бывает, например, в системах с большим гелиополем, рассчитанных на высокую производительность или на поддержку отопления в межсезонье), для их утилизации используют теплообменник с вентилятором, смонтированный на улице (это может быть наружный блок вентиляционной установки, фанкойла и т. п.). В систему интегрируется дополнительный контур, заполненный хладагентом и сопряжённый с системой теплоснабжения с помощью теплообменника. При риске перегрева лишнее тепло поступает в этот контур и выбрасывается в воздух через внешний теплообменник, оснащённый вентилятором.

Если в доме, помимо солнечных коллекторов, применяется другое оборудование на основе возобновляемых источников энергии, например геотермальные тепловые насосы, избытки тепла можно направлять в погружённые в скважины зонды. Этот способ утилизации тепла позволяет решить сразу две проблемы — во‑первых, он защищает контур гелиоколлекторов от перегрева, а во‑вторых, восстанавливает запас тепла в почве, истощённый за долгий период работы тепловых насосов в межсезонье и зимой.

Когда никаких других вариантов сброса избытков тепла, продуцируемого гелиоколлекторами, нет, проблему стагнации решают с другой стороны — закрывают коллекторы от солнца. Конечно, забираться на крышу и занавешивать их вручную неудобно, да и рискованно. Куда безопаснее и рациональнее установить над коллекторами заслон (жалюзи, роллеты или тому подобное приспособление) — им можно не только управлять удалённо, не поднимаясь на кровлю, но и подключить его к контроллеру, чтобы коллекторы закрывались автоматически при опасном повышении температуры в контуре.

Ещё одно кардинальное решение проблемы — слив теплоносителя. В этом случае в контур гелиосистемы интегрируют специальную ёмкость и обслуживающий её насос. Если возникает риск перегрева (из­за избытка тепла или внезапного отключения основного насоса контура), система опорожняется — теплоноситель временно сливается в ёмкость. Когда условия снова станут благоприятными (например, возобновится работа насоса или снизится температура в накопителе), насос резервной ёмкости вернёт теплоноситель обратно в контур и работа геликоллекторов возобновится. Такая схема хороша тем, что позволяет избежать перегрева и при поломке насоса, к тому же не требует установки дополнительных больших накопителей или теплообменников для сброса тепла. Но в то же время для неё понадобится усложнить сам контур гелиоколлекторов — разделить его на две части, сопряжённые через теплообменник. В одной его половине будет циркулировать теплоноситель, непосредственно забирающий тепло у коллекторов, во второй — теплоноситель, переносящий тепло в бойлер или накопитель. В результате такого разделения объём жидкости, контактирующей с абсорберами и рискующей вскипеть, будет невелик, а потому и ёмкость для сбора этого теплоносителя понадобится небольшая.

Инновационный вариант защиты от перегрева предлагает Viessmann — в ассортименте этого производителя есть вакуумные трубчатые гелиоколлекторы с особым покрытием абсорбера. Когда температура поверхности достигает 160 оС, свойства покрытия меняются и абсорбер перестаёт поглощать тепло в прежних количествах. В результате поступление энергии в контур падает, и температура теплоносителя попросту не достигает той отметки, когда в нём начинаются необратимые негативные процессы.

Производительность коллекторов Meibes

Летом плоские и вакуумные коллекторы почти одинаково эффективны, но по мере понижения уличной температуры их производительность падает неравномерно. Эту разницу хорошо видно на примере сезонных изменений производительности коллекторов Meibes двух типов — плоского MFK001 и вакуумного MVK001 — для одного региона (Москва)

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Задача гелиоколлектора — собрать тепло, излучаемое солнцем, и передать его циркулирующему по нему теплоносителю. Но для дальнейшей транспортировки этого тепла к потребителям, его накопления, контроля и т. д. требуется создать целую систему, включающую разнообразные по назначению компоненты. Циркуляция в контуре солнечных коллекторов — принудительная, её должен обеспечивать насос. Он может быть установлен отдельно или в составе насосной группы. Производители насосных групп часто предлагают для этих целей специальные адаптированные для гелиосистем гидромодули.

В качестве теплоносителя в контуре гелиоколлектора можно использовать воду или незамерзающие жидкости. Однако вода имеет ряд недостатков. Во‑первых, она замерзает при 0 оС, а коллекторы смонтированы на улице и зимой могут охлаждаться до гораздо более низких температур. Поэтому воду на зиму придётся сливать — иначе замёрзший теплоноситель разорвёт трубки в контуре. Во‑вторых, температура кипения воды тоже не слишком высока, а значит, в случае перегрева системы стагнация наступит быстрее. С другой стороны, вода проходит трансформацию из жидкого состояния в парообразное и обратно без каких­либо негативных последствий. Теплоноситель на основе незамерзающей жидкости — более удобный вариант. Низкая температура замерзания позволяет зимой не опорожнять систему гелиоколлекторов. Температура кипения применяемых в гелиосистемах незамерзающих теплоносителей выше, чем у воды. Однако при перегреве они могут утратить свои свойства и разложиться, поэтому их стоит оберегать от чрезмерного нагрева при стагнации системы.

Чтобы не допустить попадания незамерзающих теплоносителей в санитарную воду, с которой будут контактировать люди, контур гелиоколлекторов изолирован от системы водоснабжения. Нагрев воды происходит через теплообменник. Как правило, для этих целей применяют бак большого объёма с уже встроенным в него теплообменником (бойлер или вспомогательную буферную ёмкость). Чтобы накопленное тепло не терялось попусту, бак теплоизолирован. Теплообменник в такой ёмкости может быть один (моновалентный бак), но для систем с гелиоколлекторами рационально использовать баки с двумя и более теплообменниками (би­- и мультивалентные ёмкости). Дополнительный теплообменник сможет снабжать ёмкость теплом от других источников (котёл, тепловой насос и т. д.) в те периоды, когда коллекторы будут не в состоянии полностью покрыть потребности в энергии для нагрева воды (например, в пасмурную погоду или по окончании сезона).

Важное значение имеет автоматика, которая будет управлять контуром гелиоколлектора. Контроллер анализирует температуру в контуре, в баке, управляет насосом или даже клапанами, перенаправляющими течение теплоносителя в резервные контуры. Если температура в бойлере превысит температуру теплоносителя в коллекторах (а это случается часто — когда с окончанием светового дня или из­за пасмурной погоды абсорбер перестаёт получать тепло и контур остывает), контроллер остановит циркуляцию в контуре, чтобы не выбрасывать накопленное тепло через сами коллекторы. И наоборот, если температура в бойлере достигла предельно допустимого значения, а тепло продолжает поступать, автоматика может дать команду на сброс тепла в дополнительную буферную ёмкость, контур бассейна, уличный воздушный теплообменник и т. д. Современные технологии позволяют не просто автоматизировать работу гелиоколлекторов, но и управлять системой удалённо.

Поскольку работа гелиоколлекторов так или иначе сопряжена с высокими температурами теплоносителя, все компоненты контура, контактирующие с жидкостью, должны быть термостойкими. Так, недопустимы в контуре полимерные трубы (они не рассчитаны на такие экстремальные условия, поэтому начнут плавиться и разрушаться). Если в соединениях труб и арматуры используется уплотнение, то выполнено оно должно быть из специального термостойкого материала. Система также может потребовать расширительный бак в особом исполнении.

На рынке легко найти любой из перечисленных компонентов в различных вариантах, поэтому реально собрать систему любой конфигурации из купленных по отдельности частей. Однако производители предлагают и более простые удобные решения — готовые пакеты, включающие гелиоколлекторы, накопительные ёмкости, насосное оборудование, автоматику и т. д. — вплоть до теплоносителя. Такой комплект не только сэкономит время (потому что не придётся подбирать все детали поштучно), но и даст определённую гарантию, что компоненты подобраны специалистами и их характеристики соответствуют тем задачам, которые будет выполнять именно данная система.

Компании формируют пакеты по тепловой мощности и назначению систем с гелиоколлекторами. Чтобы выбрать подходящий пакет, достаточно понимать, для чего предполагается использовать коллекторы, какая производительность и какой объём бойлера или буферной ёмкости нужен для конкретного объекта.

Статья опубликована в объединённом выпуске «Лето 2015»
журналов «GardenTools»+»Инструменты»+»Всё для стройки и ремонта» серии «Потребитель»

Самое читаемое за месяц

1-й, везде

2-й и 3-й, СДВОЕННЫЙ, везде

4-й, везде