Термосифонни слънчеви системи

Едно- и двуконтурни термосифонни слънчеви системи

Термосифонните системи са сред най-разпространения вид слънчеви инсталации. Причина за това е ниската им себестойност, съчетана с опростена конструкция и лесен и бърз монтаж. Поради спецификата в работата си, приложимостта им се обуславя и от издръжливостта на покрива, върху който се монтира системата. Ако се съмнявате в товароносимостта на покрива, по-добре заложете на друг вид инсталация, за да не се сдобиете някой ден с непредвидено допълнение на холния интериор под формата на 200-литров резервоар за вода, съветва Петя Накова

Принцип на работа

Основното, което отличава термосифонната от останалите слънчеви системи, e работата й на принципа на естествената или т.нар. пасивна циркулация. При нея топлоносителят циркулира между отделните елементи на системата по естествен път, без да се налага включването на помпа. За да функционира нормално, е необходимо най-ниската точка на акумулаторния съд да бъде разположена по-високо от най-високата точка на слънчевия колектор и на отстояние, не по-голямо от 3-4 м. Топлоносителят (вода или незамръзваща течност) постъпва от резервоара в колектора, където се нагрява от слънчевата енергия.

Според периода от годината, през който могат да се използват, и спецификата на водата в съответния регион, термосифонните слънчеви системи са два типа - едноконтурни и двуконтурни.

Едноконтурни системи

Това са слънчеви системи за производство на битова гореща вода, при които колекторът загрява директно използваната вода. Основните им елементи са слънчев колектор, акумулаторен съд и тръбопроводна система (фиг. 1). Необходимо условие за правилната експлоатация на системата е използваната вода да бъде мека и чиста, за да не се натрупват отлагания и замърсявания в колектора, бойлера или тръбите. Водата се подгрява в колектора от слънчевите лъчи, в резултат на което плътността й се намалява за сметка на обема и тя започва да се издига в посока към най-високата точка на колектора, а оттам по тръбите към резервоара. В него, подчинявайки се на физичните закони, топлата вода се издига в горната част на съда, докато по-студената слиза надолу. Наблюдава се разслоение на водата в резервоара. По-хладката вода от долната част на бойлера по тръбите се движи гравитачно към колектора. По този начин и при наличието на достатъчно слънчево греене, в колекторния контур се наблюдава постоянна циркулация, скоростта и интензивността на която зависят именно от силата на слънчевата радиация. Постепенно с времето се подгрява цялата вода в резервоара. Водата за консумация се подава от най-високите точки на резервоара. Тя се съхранява в него до момента на използването й. С цел ограничаване на топлинните загуби е необходимо резервоарът да бъде с добра топлоизолация.

Едноконтурните термосифонни инсталации с пасивна циркулация се използват сезонно или в региони, където няма минусови температури през цялата година, и водата е мека.

Двуконтурни системи

Работата на двуконтурните термосифонни системи е аналогична с тази на едноконтурните. Разликата е, че в системата има отделен затворен колекторен контур, състоящ се от слънчев колектор, тръбопровод и топлообменник в акумулаторния съд (фиг. 2). В колекторния контур циркулира незамръзваща течност, а не директно водата за домакинството, което прави системата подходяща за използване през цялата година.

След загряване на течността в колектора тя преминава през монтирания в акумулаторния съд топлообменник. По този начин отдава топлината си на съдържащата се вътре вода, след което топлообменникът 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 компонент при двуконтурните системи е мембранният 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 компенсира налягането в системата. Всеки такъв съд се комплектова и с предпазен вентил, настроен на максимално допустимото налягане.

Общи характеристики

Наред с принципа на работа, общото между едно- и двуконтурните термосифонни слънчеви системи е, че обикновено са снабдени и с допълнително енергийно захранване. В акумулаторния съд се поставя електрически или друг вид нагревател. Когато интензивността на слънчевото греене е недостатъчна да загрее водата в резервоара до желаните стойности, например, при продължително заоблачаване или през зимните месеци, нагревателят се включва автоматично и догрява водата до необходимата температура.

Общовалидно правило е и колекторът да бъде ориентиран на юг, така че слънцето да го нагрява най-продължително от изгрев до залез, под наклон от 30 до 45 градуса.