Слънчеви колекторни системи за топла вода

01.04.2008, Брой 3/2008 / Технически статии / Енергийна ефективност

 

Сред най-широко използваните технически решения в съвременните енергийно независими сгради

Безспорно, от различните технологии за оползотворяване на възобновяеми енергийни източници слънчевите системи за производство на топла вода са най-познатите на потребителите.

Натрупали значителна експлоатационна история, слънчевите системи не изискват значителна първоначална инвестиция, а и съвременните модели са високо ефективни и могат да се използват целогодишно. Подходящи са за производство на топла вода, както за битово горещо водоснабдяване, така и за отопление в нискотемпературни инсталации като подово отопление, например. Приложими са както за малки еднофамилни жилища, така и за хотели, басейни и обществени сгради.

Елементи и приложна област

на инсталациите

Слънчевите системи позволяват различни варианти на изпълнение и окомплектоване на инсталацията. Обикновено начинът на окомплектоване на системата зависи преди всичко от климатичните особености на района, в който тя ще бъде инсталирана. Задължителни елементи за всяка слънчева система са слънчев колектор и акумулатор. Освен тях, имайки предвид климатичните условия в нашата страна, към системата могат да се включат допълнителен източник на енергия, топлообменник и помпа.





В слънчевите инсталации, предназначени за бита, предимно се използват три вида колектори - плоски панели, колектори с вакуумни тръби и вакуумни колектори с термотръби. Какъв вид колектор ще се използва в дадена инсталация се определя от годишната използваемост на системата.

В приложения, при които системата е предвидена за сезонна работа, се препоръчва използването на плоски слънчеви колектори. Една от причините е относително ниската себестойност на самите колектори, а от там и на слънчевите инсталации, изградени на базата им. За слънчеви инсталации, предназначени за целогодишна работа, специалистите препоръчват използването на колектори с вакуумни тръби или вакуумни колектори с термотръби. Тези колектори са със сравнително по-сложна конструкция в сравнение с плоските колектори, както и с по-висока ефективност, благодарение на вакуума, който се поддържа в тръбите, но съответно са и с по-висока себестойност. Производителите заявяват, че вакуумните колектори с термотръби могат да работят и при минусови температури, ако има слънчево греене.

Директни и индиректни слънчеви

системи




Съществуват различни критерии за класификация на слънчевите системи за производство на топла вода. В зависимост от начина на циркулация на водата през колектора, се определят като системи с естествена циркулация, известни още като термосифонни или пасивни системи, и на системи с принудителна циркулация, наричани активни системи.

Съответно, всяка от описаните системи би могла да бъде директна или индиректна в зависимост от броя на циркулационните кръгове. Директни са системите, в които в колекторите и мрежата на консуматора се използва един и същ флуид. Предназначени са предимно за малки инсталации в еднофамилни къщи, вили или семейни плувни басейни със сезонна експлоатация. При индиректните системи двата кръга на топлоносителя - в колектора и този в консуматора, са разграничени. За осъществяване на топлообмена между двата потока в системата допълнително се вгражда топлообменен апарат.

Системи с естествена

и принудителна циркулация

В системите с естествена циркулация се разчита на гравитационните сили. Циркулацията в кръга се осъществява, благодарение на разликата в обемните маси на водата, имаща различна температура. В този случай акумулаторният съд задължително се поставя над колекторите. При загряването на водата в слънчевия колектор, нейната плътност намалява и стартира процес на циркулация. Директните системи с естествена циркулация са подходящи за загряване на вода за битови нужди предимно през летните месеци и то в ограничени количества, поради което използването им се препоръчва предимно във вили и малки еднофамилни къщи.

При системите с принудителна циркулация движението на топлоносителя в циркулационните кръгове е следствие от работата на включена в системата помпа. Обикновено, включването на помпата е чрез термостат, контролиращ температурата на изхода от колекторите и на дъното на акумулатора. За предотвратяване на обратната циркулация при охлаждане на водата, причинено от наблагоприятни атмосферни условия, в системата се предвижда поставяне на възвратна клапа. При тези системи като допълнителен източник на енергия може да се използват котел на газ, течно или твърдо гориво, електрически нагреватели или термопомпи и др. Топлообменникът между двата кръга може да бъде вграден в акумулатора или да се монтира извън него. Подаването на топлина от допълнителния източник на енергия се осъществява чрез вграден в акумулатора топлообменник, поставен в долната или горната част на акумулатора. Могат също така да се използват скоростен или обемен топлообменник, монтирани на пътя на топлоносителя към консуматора.

Термосифонните системи


 

са широко разпространени

Слънчевите системи с естествена циркулация, наричани термосифонни, са сред най-разпространения вид слънчеви инсталации. Причините могат да се търсят в ниската им себестойност, съчетана с опростена конструкция и лесен и бърз монтаж. Поради спецификата в работата им, приложимостта на системите с естествена циркулация се обуславя и от издръжливостта на покрива, върху който се монтира системата. Тъй като при тях топлоносителят циркулира между отделните елементи на системата, благодарение на гравитационните сили, за да се осигури безпроблемното й функциониране, е необходимо най-ниската точка на акумулаторния съд да бъде над най-високата точка на слънчевия колектор и на отстояние, не по-голямо от 3-4 м.

Според периода от годината, през който могат да се използват, и спецификата на водата в съответния регион, термосифонните слънчеви системи могат да бъдат изградени като директни или индиректни.

Директни системи с естествена

циркулация

Директните слънчеви инсталации с естествена циркулация са предназначени предимно за производство на битова гореща вода, загрявана директно от колектора. Основните им елементи са слънчев колектор, акумулаторен съд и тръбопроводна система. Необходимо условие за правилната им експлоатация е използването на по-мека и по възможност чиста вода, тъй като могат да се натрупват отлагания и замърсявания в колектора, акумулатора или тръбите, които да намалят ефективността на системата. При този вид системи загрятата вода се издига към горната част на колектора и постъпва в акумулатора. В него се наблюдава разслоение на водата, по-топлата се издига в горната му част, а по-студената остава в долната. При наличие на достатъчно слънчево греене, в колекторния контур се осъществява постоянна циркулация, скоростта и интензивността на която зависят именно от силата на слънчевата радиация. Водата за консумация се подава от най-високите точки на акумулатора. Тя се съхранява в него до момента на използването й. С цел ограничаване на топлинните загуби е необходимо резервоарът да бъде с добра топлоизолация.

Директните слънчеви инсталации с естествена циркулация се препоръчват за сезонно използване или в региони, където няма минусови температури през цялата година, а водата е мека.

Индиректни системи

с естествена циркулация

Работата на индиректните системи е аналогична с тази на директните, с тази разлика, че при тях има отделен затворен колекторен контур, състоящ се от слънчев колектор, тръбопровод и топлообменник в акумулаторния съд. В колекторния контур циркулира незамръзваща течност, а не директно използваната вода, което прави системата подходяща за използване през цялата година.

След загряване на течността в колектора, тя преминава през монтирания в акумулаторния съд топлообменник. Отдава топлината си на съдържащата се вътре вода, след което изтича обратно в колектора. Този тип системи се препоръчват за използване в райони с твърда вода или вода с механични примеси, за да се избегне опасността от отлагания и корозия в системата.

Допълнителен елемент при двуконтурните системи е мембранен разширителен съд, свързан чрез отделен тръбопровод към колекторния контур. Задачата му е да поеме разширяващия се обем на топлоносителя при повишаване на температурата и съответно на налягането в инсталацията. Разширителният съд обикновено представлява херметически затворен метален съд, в който е вградена еластична мембрана. Мембраната разделя вътрешното му пространството. В едната част е газовата възглавница (азот, въздух), а в другата - топлоносителят. При разширение газовата възглавница се свива, което е съпроводено с изменение на формата и положението на мембраната, и компенсиране на налягането в системата. Всеки такъв съд се комплектова и с предпазен вентил, настроен на максимално допустимото налягане.

Продължава в брой 4
на сп. Технологичен дом



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Мрежови видеорекордери (NVR)Технически статии

Мрежови видеорекордери (NVR)

Мрежовите видеорекордери (Network video recorder, NVR) са специализирани системи, използвани все по-често в сградните решения за сигурност и видеонаблюдение поради множеството им предимства в сравнение с популярните дигитални видеорекордери (DVR).

Мрежовите видеорекордери се отличават от DVR системите основно по това, че входящият сигнал постъпва чрез мрежова връзка вместо посредством директна връзка към карта или тунер за видеозапис.

Шумозаглушители за ОВК инсталацииТехнически статии

Шумозаглушители за ОВК инсталации

Сградните ОВК инсталации могат да се превърнат в източник на силен и неприятен шум по време на експлоатация. Ето защо контролът на шума е първостепенна грижа за проектантите и инсталаторите на ОВК системи в хотели, жилищни, търговски, обществени и промишлени сгради. За целта се използват т. нар. шумозаглушители.

Шумозаглушителите са интегрална част от сградните ОВК системи и традиционно се инсталират заедно с останалите компоненти. Конструкцията им включва корпус (обикновено от неръждаема стомана) и вътрешни ядра от звукоабсорбираща изолация.

Интелигентно аварийно осветлениеТехнически статии

Интелигентно аварийно осветление

Аварийното осветление от ново поколение разполага с допълнителен набор от функции, който не само оптимизира мониторинга и поддръжката му, но позволява и интегрирането му в цялостни платформи за сградна автоматизация и консолидираното му управление с останалите сградни системи и услуги.

На пазара вече се предлагат интелигентни системи за аварийно осветление, които елиминират нуждата от времеемка и сложна конвенционална инспекция.

Системи за управление на опасноститеТехнически статии

Системи за управление на опасностите

С нарастващата автоматизация на сградните системи и услуги и тяхното масово консолидиране в единни платформи за сграден мениджмънт все по-популярни стават комбинираните решения за контрол на рисковете, познати като системи за управление на опасностите (Danger management systems, DMS)

Съвременни тенденции в интелигентното сградно осветлениеТехнически статии

Съвременни тенденции в интелигентното сградно осветление

Решенията в областта на интелигентното осветление непрекъснато се развиват и еволюират в синхрон с изискванията на устройствата и приложенията от най-ново поколение, разработени за непрекъснато разрастващата се IoT (Internet of Things) екосистема

Решения за воден мониторинг в интелигентни домовеТехнически статии

Решения за воден мониторинг в интелигентни домове

Водният мениджмънт в един умен дом се осъществява с помощта на различни типове сензори и системи, които измерват потреблението, регистрират течове, проверяват качеството на питейната вода и помагат за подобряване качеството на живот, намаляване на сметките и предотвратяване на аварийни ситуации, застрашаващи безопасността на обитателите и сградните активи


 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2019 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top