Гелиосистемы с естественной циркуляцией

В гелиосистемах с гравитационной (естественной) циркуляцией теплоносителя движение нагреваемой жидкости между солнечным коллектором и баком аккумулятором осуществляется не при помощи насоса, а за счет разности плотности жидкости. Такие системы еще называют термосифонными. Процесс переноса жидкости происходит естественным образом, для этого необходимо выполнить условие – бак аккумулятор должен находиться выше солнечного коллектора.

Принцип работы такой системы заключается в следующем: теплоноситель разогревается в солнечном коллекторе под действием солнечной энергии. Теплая жидкость обладает меньшей плотностью (меньшим весом), поэтому она всегда устремляется вверх, и тем самым как бы вытесняет более холодную жидкость, находящуюся в баке аккумуляторе выше. При этом происходит накопление тепловой энергии в аккумулирующей емкости. Циркуляция происходит до тех пор, пока разность температуры (соответственно и разность плотностей) жидкости в баке и в коллекторе будет настолько мала, что движущая сила не сможет преодолевать гидравлическое сопротивление в контуре системы.

Основные особенности системы с естественной циркуляцией:

• скорость циркуляции теплоносителя гораздо меньше, чем в напорных системах;
• в абсорбер коллектора нет турбулизации потока жидкости, что снижает коэффициент теплопередачи;
• для поддержки циркуляции гидравлическое сопротивление в контуре системы должно быть минимальным;
• в ночное время может возникнуть обратная циркуляция. Для ее предотвращения необходимо предусмотреть обратный клапан.

Системы с естественной циркуляцией могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными. Для этого в контуре гелиосистемы к коллектору (1) в баке аккумуляторе (2) встраивают теплообменник (3). Вместо теплообменника часто используют бак с двойным корпусом, где пространство внутреннего бака помещено в «рубашку» наружного. В таком случае в качестве теплоносителя можно использовать антифриз на основе пропиленгликоля.