Системы солнечного теплоснабжения

Нагретый в коллекторе теплоноситель может быть использован в системах отопления, горячего водоснабжения и для технических нужд. На рис. показаны примеры систем солнечного горячего водоснабжения. Схема (а) работает по принципу термосифона. Бак с водой в этом случае располагается выше коллектора. Нагретая вода поступает в верхнюю часть бака, а ее место занимает холодная вода из его нижней части. Системы горячего водоснабжения с использованием термосифонного эффекта являются простыми (нет наcoca и системы регулирования) и получили наиболее широкое распространение.

В схеме (б) предусмотрена принудительная циркуляция воды в контуре с помощью насоса. Насос включается автоматически, как только разность температур в верхней части коллектора и в нижней части бака достигает заданного значения. Бак в этой схеме может располагаться ниже коллекторов.

Если система рассчитана на работу в условиях отрицательных температур, используют двухконтурную схему с антифризом в первом контуре. Передача теплоты от антифриза к воде может осуществляться либо в аккумуляторном баке (в), либо в отдельном промежуточном теплообменнике (г).

Как правило, в системах горячего водоснабжения предусматривается вспомогательный источник теплоты (электрический или топливный), который либо встраивается в аккумуляторный бак, либо устанавливается на линии, идущей к нагрузке.

В принципе система теплоснабжения может быть спроектирована таким образом чтобы полностью удовлетворять потребность в теплоте за счет Солнца. Однако экономически такой вариант, как правило оказывается неоправданным, так как в летний период дорогостоящее гелиооборудование оказывается сильно недогруженным.

На основе детального математического моделирования установлена корреляция между долгосрочными характеристиками системы и безразмерными параметрами. Эта корреляция позволяет оценить долю общей тепловой нагрузки, которую целесообразно возложить на солнечную систему теплоснабжения.

Вместимость водяных аккумуляторов в системах отопления с жидкостным теплоносителем составляет обычно от 50 до 100 л в расчете на 1 м2 площади коллектора. Обычно вместимость аккумулятора соответствует стандартной величине 75 л воды на 1 м2 коллектора.

В системах с воздушным теплоносителем стандартная вместимость галечного теплового аккумулятора соответствует 0,25 м3 на 1 м2 площади коллектора, а стандартный расход воздуха через коллектор равен 10 м3/с на 1 м2 площади коллектора. Если указанные значения отличаются от стандартных, то вводятся соответствующие поправки.