Солнечные водонагреватели (вакуумные коллекторы)

Обеспечение горячим водоснабжением коттеджей, дачных домиков, теплиц, бассейнов и других автономных объектов. Отопление помещений в весенне-осенний период и экономия энергоносителей системы отопления в зимний период до 40%.

Поддерживающее отопление помещений при применении технологии «теплый пол».

Солнечный водонагреватель (вакуумный солнечный коллектор СВК) – это преобразователь тепловой энергии солнца. Солнечный водонагреватель обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии солнечным водонагревателем составляет 97%. Солнечные водонагреватели устанавливают на крыше зданий с ориентацией на юг. Угол наклона относительно горизонта должен быть равен градусу широты местности. Для Северо-Запада России это значение равно 60°. При эксплуатации системы в зимний период рекомендуется угол наклона увеличить до 70°.

Солнечные водонагреватели (вакуумные солнечные коллекторы) подразделяются по способу нагрева воды на СВК прямого нагрева воды (сезонные) с использованием полых вакуумных трубок, косвенного (сезонные) с использованием тепловых вакуумных трубок и сплит системы (всесезонные).

  

 В таких системах стеклянные вакуумные полые трубки и бак-накопитель (бойлер) монтируются на одну раму под углом 40-60 градусов. Трубки входят непосредственно в накопительный бак (бойлер) через уплотнительное резиновое кольцо. Вода нагревается в вакуумных трубках и, в следствие естественной циркуляции, более горячие слои жидкости поднимаются в бак. Горячая вода из бака-накопителя (бойлера) используется на бытовые нужды. Такие системы работают без давления. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает уровень воды в баке. Так как в качестве теплоносителя используется вода, такие водонагреватели называют сезонными. В европейской части России их можно использовать в период с апреля по сентябрь, то есть до наступления ночных заморозков.

Преимуществами водонагревателей данного типа являются простота, высокий КПД (до 95%), низкая стоимость и полная энергонезависимость. 

 В отличии от вакуумных водонагревателей (коллекторов) с прямой теплопередачей солнечной энергии воде использующие полые вакуумные трубки, тут используются тепловые вакуумные трубки. Накопительный бак имеет не сквозные отверстия для трубок, а «глухие», соединённые с гильзами вваренными в бак, куда и вставляются трубки с тепловым стержнем.

Легкокипящая жидкость нагревается в тепловом стержне и, в следствие естественной циркуляции, более горячие слои поднимаются вверх, где конденсируются, передавая через гильзу тепло воде ,находящейся в баке.

За счёт использования вакуумных тепловых трубок повышается КПД системы. При потере работоспособности одной или нескольких трубок установка продолжает функционировать. 

Применяются вакуумные тепловые трубки (HP - Heate Pipe). Это более продвинутый тип трубки, который может работать при низких температурах до -50°С и давлении водопровода.

Коллектор и бак-накопитель (бойлер) расположены раздельно и соединены трубопроводом. Водонагреватель (вакуумный коллектор) обычно монтируется на крыше, а бак-накопитель (бойлер) внутри здания. Именно поэтому такие системы называют сплит-системами (от англ. Split – делить или раздельный).

Работа системы автоматизирована специализированным контроллером Теплоноситель циркулирует в системе принудительно. Для этого применяется циркуляционный насос. 

Конструкция вакуумных трубок похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Внутренняя трубка покрыта специальным селективным слоем, который хорошо абсорбирует (поглощает) солнечную энергию а вакуум препятствует потерям тепла. Медная трубка запаяна и содержит небольшой объем легкокипящей жидкости.

Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура (незамерзающей жидкости). Конденсат стекает вниз, и процесс «испарения–конденсации» повторяется.

Данная трубка устойчива к замораживанию и работоспособна без повреждений до -50°С. Испарение жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки +30°С. При меньшей температуре трубка "запирается" и дополнительно сохраняет тепло. Такие трубки функционируют и в пасмурную погоду, и при отрицательной температуре - они преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло.

Через верхнюю часть коллектора и змеевик протекает незамерзающая жидкость. Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников, а при перекачке отдает через змеевик (теплообменник) бака-аккумулятора (бойлера) и таким образом нагревает воду в баке. Цикл передачи тепла из коллектора к баку-аккумулятору длится до тех пор, пока длится световой день и температура на выходе коллектора выше температуры воды в баке. Приемник солнечного коллектора выполнен из меди с полиуретановой изоляцией, закрыт листом анодированного алюминия. Передача тепла происходит через медную "гильзу" приемника. Благодаря этому «солнечный» контур отделен от трубок, поэтому при повреждении одной или нескольких трубки коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста и нет необходимости сливать незамерзающую смесь из контура теплообменника.

Включение и выключение насоса производит контроллер на основании показаний датчиков температуры. Датчики температуры находятся на выходе водонагревателя (коллектора), в баке-накопителе (бойлере) и «обратке» системы отопления. Кроме того, расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при чрезмерном разогреве теплоносителя. 

Таким образом, раздельная система с принудительной циркуляцией представляет собой автоматизированную систему преобразования и сохранения тепла, полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например, традиционный водонагреватель, работающий на электричестве, газе или дизтопливе), которые страхуют систему при недостаточном количестве солнечной энергии. Нагретая вода используется для горячего водоснабжения и отопления.

Блок управления предназначен для контроля температуры в водонагревателе (солнечном коллекторе) и резервуаре-теплообменнике, а также для выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток. При этом контроллер регулирует поток теплоносителя через теплообменник, определяет направление подачи тепла (на систему горячего водоснабжения или на отопление). В ночное время автоматика системы обеспечивает минимально необходимое привлечение дополнительной энергии для поддержания заданной температуры внутри помещения. 

Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить:

Круглогодично - горячее водоснабжение

Сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 70% (в зависимости от географической широты и климатических условий)

    

Резервуар-теплообменник (тепловой аккумулятор, теплоаккумулятор), или иначе - бак косвенного нагрева «водо-водогрейный». Конструктивно выполнен в виде бака из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции и обернут эмалированным стальным листом. Предназначен для накопления и сохранения тепла и обычно включает в себя одну или две внутренние теплообменные спирали. Бак может быть оснащен электронагревателем мощностью от 1 до 2,5 кВт.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом помещения и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур. Такая последовательность работы системы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что к ней легко могут подсоединяться другие нагревательные системы.

  

Контроллер предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе, в резервуаре-теплообменнике и выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток.

Индикацию температуры коллектора

Индикацию температуры в резервуаре

Индикацию температуры обратного потока теплоносителя

Установка температуры включения принудительной циркуляции теплоносителя

Установка времени включения и выключения системы отопления

Установка температуры и времени дополнительного подогрева

Установка температуры "антизамерзания"

Индикацию повреждения датчиков температуры