Проектування геліоколекторного поля

Проектування геліоколекторного поля є одним з етапів проектування геліосистеми в цілому. На відміну від котлів або теплових насосів, питома продуктивність геліосистеми невелика. Потужність, що отримується від сонячного випромінювання, безпосередньо залежить від площі абсорбера сонячного колектора, що поглинає. Більшість споживачів вимагають більше тепла, ніж може видати один сонячний колектор стандартного типу.

Практично неможливо виготовляти сонячні колектори будь-якого розміру та форми, оскільки існують вимоги до монтажу та міцності матеріалів, що використовуються при виробництві. Тому більшість сучасних сонячних систем є з’єднанням між собою певної кількості окремих сонячних колекторів. Причому їх кількість визначиться потребою конкретного об’єкта теплової енергії.

Процес проектування та геліоколекторного поля полягає у визначенні розміщення сонячних колекторів та оптимального налаштування циркуляції теплоносія.

Є кілька можливих варіантів підключення сонячних колекторів між собою:

• послідовне підключення;
• паралельне підключення;
• змішане підключення (послідовно-паралельне).

При проектуванні та обв’язці невеликого геліоколекторного поля з кількістю колекторів що не перевищує 8-12 шт. рекомендується використовувати послідовне підключення.

При збільшенні кількості сонячних колекторів гідравлічний опір буде дуже великим, що спричинить необхідність встановлення великих діаметрів труб для геліосистем і потужного насосного обладнання. Це призведе до подорожчання системи та як наслідок меншої рентабельності.

У різних виробників максимальне число колекторів підключене послідовно може бути різним, але, як правило, лежить у межах 8-12 сонячних колекторів.
Іноді існують конструктивні особливості даху або іншого передбачуваного місця встановлення колекторів, при якому необхідна реалізація паралельного підключення. У таких випадках застосовуються рекомендації, які будуть описані нижче для змішаних схем.
При проектуванні великих геліосистем із числом колекторів від 12 шт. або через конструктивні особливості планованого місця установки необхідно використовувати змішану схему підключення геліоколлекторного поля.

При підключенні двох і більше колекторних груп, об’єднаних між собою послідовно, рекомендується рівномірно розділяти кількість колекторів у кожній із груп. Наприклад, при попередньому розрахунку необхідно встановити 17 сонячних колекторів, то доцільно буде встановити на один колектор менше або більше. У такому випадку можна встановити два ряди колекторів по 8 або 9 шт. У такому разі немає потреби встановлювати додаткові балансувальні клапани. Групи мають підключатися за принципом Тихельмана. У такому разі кожен геліоколекторний ряд має однаковий гідравлічний опір, отже і рівномірний об’ємний потік теплоносія.

Для оптимального проектування геліоколекторного поля необхідно розглядати різні варіанти підключення колекторних груп. Серед них необхідно вибрати оптимальний варіант, що не вимагає складного балансування геліоколекторного поля.

Наприклад, якщо у змішаній схемі верхня колекторна група має таку ж кількість колекторів, як і сума двох нижніх, то гідравлічний опір буде різним і буде потрібно складне балансування груп.

Підключення геліоколекторного поля без необхідності балансування

У такому випадку можна підключити дві нижні групи послідовно. Це дозволить уникнути складного балансування колекторних груп.