Солнечные водонагревательные установки

Солнечные водонагревательные установки получили довольно широкое распространение благодаря простоте их конструкции, надежности, быстрой окупаемости. Даже в средней полосе России в течение 6-7 месяцев (апрель - октябрь) использование солнечной водонагревательной установки площадью 2 - 3 м² позволяет нагреть за день 100 литров воды до температуры 45°С.

По принципу работы солнечные водонагревательные установки можно разделить на два типа: установки с естественной (рис. 6.2А) и принудительной циркуляцией теплоносителя (рис. 6.2Б).

 

Рисунок 6.2

В последние годы все больше производится пассивных водонагревателей, которые работают без насоса, следовательно, не потребляют электроэнергию. Они проще в конструктивном отношении, надежнее в эксплуатации, почти не требуют ухода, а по своей эффективности практически не уступают солнечным водонагревательным установкам с принудительной циркуляцией. Солнечная водонагревательная установка с естественной циркуляцией содержит коллектор солнечной энергии. В бак-аккумулятор подводится холодная вода (ХВ), и изего верхней части отводится потребителям горячая вода (ГВ). Перечисленные элементы образуют контур естественной циркуляции воды. По подъемной трубе горячая вода из коллектора солнечной энергии поступает в бак-аккумулятор, а по опускной трубе из бака в коллектор поступает более холодная вода для нагрева за счет поглощенной солнечной энергии. Поскольку средняя температура воды в подъемной трубе выше, чем в опускной, плотность воды, ниже во второй трубе И вследствие этого возникает разность давлений, вызывающая движение воды в контуре циркуляции. Очевидно, что чем больше разность температур воды, тем больше разность давлений и интенсивнее движение воды. Аналогичное влияние оказывает увеличение разности высот контура циркуляции.

Непременным условием эффективной работы солнечной водонагревательной установки термосифонного типа является тепловая изоляция всех нагретых поверхностей - прежде всего бака-аккумулятора, подъемной и опускной труб, патрубка для отвода горячей воды к водоразборным кранам. Во избежание обратного тока воды через коллектор в ночное время днище бака-аккумулятора должно располагаться выше верхней части солнечного коллектора. Теплота в аккумуляторе сохраняется от нескольких часов до нескольких дней. В условиях холодного климата в солнечном коллекторе следует использовать незамерзающий теплоноситель - смесь воды с этилен- или пропиленглиголем. глизантин (смесь воды с глицерином) и др.

Установки с принудительной циркуляцией теплоносителя целесообразно использовать для горячего водоснабжения крупных объектов. В них солнечный коллектор представляет собой большой массив модулей КСЭ (коллекторов солнечной энергии). Эти установки имеют большую теплопроизводительность, но, как правило, они довольно сложны. В подобной установке циркуляция воды в контуре КСЭ происходит с помощью насоса, подачей холодной воды в бак-аккумулятор и регулированием температуры горячей воды, поступающей к потребителю, путем подмешивания холодной воды в смесительном клапане.