Бак-аккумулятор для солнечных коллекторов

Для эффективной работы системы солнечного горячего водоснабжения правильно подобранный бак аккумулятор (бойлер, водонагреватель) так же важен, как и солнечные коллекторы. Мы уже писали о том, какой объем бака-аккумулятора рекомендован для правильной работы гелиосистемы. Вот ссылка на статью – аккумулирование тепловой энергии. Теперь же мы обратим внимание и на другие не менее важные параметры.

При выборе бака-аккумулятора для гелиосистемы следует обратить внимание на следующие параметры:

• Форма бака
• Теплоизоляция
• Размеры теплообменников

Форма бака-аккумулятора для солнечных коллекторов

Чем выше и уже бак, тем лучше будет термическая стратификация или другими словами температурное расслоение воды. Этот процесс заставляет холодную воду собирается в нижней части бака, вытесняя горячую воду в его верхнюю часть, откуда происходит разбор горячей воды. Данное явление происходит из-за различия плотности теплой и холодной воды. Менее плотная нагретая вода всегда устремляется вверх.

Для обеспечения тепловой стратификации соотношение высоты к диаметру должна быть не менее чем 2,5 к 1. К примеру, для бака объемом 300 литров диаметром около 0,65 м высота должна быть примерно 1,75 метра.

Поскольку бак-аккумулятор для солнечных коллекторов должен быть оснащен дополнительным змеевиком для дублирующего источника энергии, то тепловая стратификация играет важную роль для эффективной работы гелиосистемы.

Тепловая стратификация на практике

Когда бак не прогрет, нижний змеевик, подключенный к гелиосистеме, передает тепло всему объему бака. Благодаря стратификации нагретая вода поднимается вверх, а в нижней части вода будет холоднее и соответственно будет лучше отбирать тепло от нижнего змеевика. Это способствует повышению КПД и производительности солнечного коллектора.

Нагрев бака нижним змеевиком от солнечных коллекторов

В случае, когда солнечной интенсивности недостаточно верхний змеевик в бивалентном баке-аккумуляторе (баке с двумя змеевиками), подключенный к дублирующему источнику энергии догревает горячую воду. В данном случае нагревается только верхняя зона солнечного бойлера, где и происходит водоразбор. В таком случае потребитель всегда будет обеспечен горячей водой, по крайней мере, на ближайший водоразбор.

Догрев бака-аккумулятора дублирующим котлом

В таком случае, нижняя зона все еще холодная и готова принимать тепло от солнечных коллекторов в случае улучшения погодных условий. Чем больше будет эта зона, тем больше будет производительность гелиосистемы, поскольку солнечные коллекторы смогут больше передать солнечного тепла. Другими словами, увеличивается ёмкость аккумулятора. Для обеспечения максимальной эффективности, без дискомфорта для пользователя, рекомендуется оставлять за нижней зоной не менее 2/3 общего объема бака.

Тепловая стратификация бака аккумулятора

В случае использования моновалентного бака-аккумулятора (с одним змеевиком) в качестве догревателя используется электрический ТЭН. Данный ТЭН так же должен быть установлен в верхней зоне бака.

ТЭН в качестве дублирующего источника энергии

Теплоизоляция бака-аккумулятора для гелиосистемы

Как правило, в качестве материала для теплоизоляции используется пенополиуретан. Этот материал обладает низкой теплопроводностью и гидропроницаемостью. Толщина теплоизоляции должна быть не менее 80 мм. Коэффициент теплопроводности не менее 0,035 Вт/мК. Это позволяет баку терять не более 2-3 градусов в нагретом состоянии.

Теплообменники в баке-аккумуляторе для солнечных коллекторов

Поскольку солнечные коллекторы не являются стабильным теплогенератором, то следует подбирать площадь теплообменника на низкотемпературные режимы работы. Другими словами, во время слабой солнечной инсоляции, теплоноситель гелиосистемы не сможет обеспечить высокую разницу температуры. Поэтому следует увеличивать площадь теплообмена.

Рекомендуемое соотношение площади солнечных коллекторов к площади змеевика

Оптимальным соотношением является отношение полезной площади коллекторов к площади змеевика 5 : 1.

Бак-аккумулятор для солнечных коллекторов, подобранный с учетом всех перечисленных параметров, будет способствовать повышению производительности гелиосистемы и комфорту пользователей.