Примеры применения солнечных установок

Главным моментом проектирования узла подогрева воды с помощью солнечных коллекторов является обеспечение поступления тепловой энергии для подогрева горячей воды от источника теплоты. Возможны различные решения. Ниже представлены три типичные схемы подогрева воды. В первой схеме на рис. 13.13 применена система с котлом центрального отопления. Данное технологическое решение чаще всего применяют в новых частных односемейных домах. Подобные решения применяют также при модернизации систем ГВС существующих зданий [И]. Основные элементы этого решения:

- батарея солнечных коллекторов К;

- насосная группа (подключающе-предохраняющая);

- бак-аккумулятор с двумя теплообменными спиралями и с электрическим нагревателем Z;

- два регулятора, один взаимодействующий с коллекторами R1, второй - с котлом R.

Регулятор R1 Solar в зависимости от разницы температуры между коллектором и горячей водой в баке-аккумуляторе включает циркуляционный насос, размещенный в контуре коллектора. Теплоноситель нагревается в коллекторе К и передает теплоту воде через теплообменную спираль, размещенную в нижней части бака Z. Спираль, раположенная в верхней части подогревателя, нагревается источником теплоты, обеспечивающим отопление дома (на рисунке представлен котел центрального отопления). Регулятор котла имеет функцию регулирования температуры горячей воды. Если температура горячей воды в месте монтажа термометра ниже температуры настройки, то включается насос, расположенный в контуре верхней спирали. Если вода достигнет температуры настройки, насос отключается. В средней части бака находится электрический нагреватель, подогревающий воду до необходимой температуры. Нагреватель включается тогда, когда от коллекторов поступает недостаточное количество теплоты, а теплоисточник центрального отопления не работает.

Преимущества этой схемы:

- эффективное использование площади котельной;

- низкие эксплуатационные затраты;

- возможность полного отключения источника центрального отопления в летний период.

На рис. 13.14 показана схема солнечной установки подогрева воды с двумя последовательно подключенными баками горячей воды. Первый запи- тан от солнечного коллектора. Второй - от теплоисточника центрального отопления. Такое решение применяют при подключении солнечной установки к существующей системе ГВС. Солнечные коллекторы подогревают воду, накопленную в первом подогревателе, который является баком-аккумулятором тепловой энергии, получаемой от коллектора. В то же время в другом баке вода догревается до необходимой температуры теплоносителем, поступающим из системы центрального отопления.

Преимуществом этого решения является уменьшение гидравлического влияния солнечной установки при ее использовании в существующей системе ГВС. В этом случае взаимодействие двух систем сводится к подключению холодной воды к солнечной установке и подведению подогретой воды к узлу подогрева воды от теплоисточника центрального отопления.

При большом количестве коллекторов разделяют функцию аккумулирования тепловой энергии от функции подогрева воды, поскольку теплообменные спирали, применяемые в подогревателях, обладают достаточно низкой тепловой мощностью, а при этом решении происходит лучшее использование тепловой емкости бака. В этом случае используют пластинчатые проточные теплообменники и баки-аккумуляторы. Схема с проточными теплообменниками может быть применена также при адаптации существующей системы ГВС с емкостным водоподогревателем к потреблению энергии от солнечных коллекторов. В этом случае проточный теплообменник, взаимодействующий с коллекторами, может наполняться холодной водопроводной водой. Эта вода после подогрева будет добавлена в циркуляционную воду, поступающую к емкостному водоподогревателю. При этом в системе обязательно должно быть два насоса, один в нагревательном контуре коллекторов, а другой - в контуре подогрева воды. Это решение позволяет сэкономить место в помещении с источником теплоты. Установленный в этом случае емкостной водоподогреватель должен обладать большой емкостью. Стоимость проточного теплообменника и насоса не выше хорошего емкостного водоподогревателя с одной или двумя теплообменными спиралями.

На рис. 13.15 представлена схема солнечной установки подогрева воды с двумя внешними проточными теплообменниками. Один запитан от солнечных коллекторов. Другой - от источника теплоты, работающего с приоритетом приготовления горячей воды. Бак в этой схеме только накапливает солнечную энергию, в то же время теплота, необходимая для подогрева воды, поступающей из бака к потребителю и для покрытия теплопотерь в циркуляционном контуре, вырабатывается источником теплоты. Такое решение применяют для солнечных систем, взаимодействующих с системами ГВС, которые обслуживают большое количество потребителей горячей воды.

Возможны и другие схемные решения приготовления горячей воды от солнечной установки и от другого источника теплоты. Эти решения зависят от размера системы и принятых затрат на реализацию. Каждый раз, прежде чем принять решение, необходимо подробно проанализировать все аспекты и выбрать наиболее подходящий вариант для данных условий.

Шафлик В./Современные системы горячего водоснабжения. - К.: ДП ИПЦ «Taici справи», 2010.