Мы уже рассказывали об основных понятиях, связанных с солнечными коллекторами. И сегодня Национальная энциклопедия строительства ProfiDom.com.ua продолжает обзор основных, принципиальных моментов, которые необходимо знать.
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, из-за 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 форс-мажоры, 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. 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 (из-за 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.
Бывают и инновационные способы защиты от перегрева: 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.
(Окончание следует)
