Геліосистеми із природною циркуляцією

У геліосистемах з природною (гравітаційною) циркуляцією теплоносія рух рідини, що нагрівається між сонячним колектором і баком акумулятором здійснюється не за допомогою насоса, а за рахунок різниці щільності рідини. Такі системи ще називають термосифонними. Процес переносу рідини відбувається природним чином, для цього необхідно виконати умову – бак акумулятор повинен знаходитися вище за сонячний колектор.

Принцип роботи такої системи полягає в наступному: теплоносій розігрівається у сонячному колекторі під дією сонячної енергії. Тепла рідина має меншу щільність (меншу вагу), тому вона завжди спрямовується вгору, і тим самим як би витісняє холоднішу рідину, що знаходиться в баку акумуляторі вище. При цьому відбувається накопичення теплової енергії в ємності, що акумулює. Циркуляція відбувається до тих пір, поки різниця температури (відповідно і різниця щільностей) рідини в баку і в колекторі буде настільки мала, що рушійна сила не зможе долати гідравлічний опір у контурі системи.

Основні особливості системи з природною циркуляцією:

• швидкість циркуляції теплоносія набагато менша, ніж у напірних системах;
• в абсорбері колектора немає турбулізації потоку рідини, що знижує коефіцієнт теплопередачі;
• для підтримки циркуляції гідравлічний опір у контурі системи має бути мінімальним;
• у нічний час може виникнути зворотна циркуляція. Для її запобігання необхідно передбачити зворотний клапан.

Системи із природною циркуляцією можуть бути як одноконтурними, так і двоконтурними. Для цього в контурі геліосистеми до колектора (1) у баку акумулятора (2) вбудовують теплообмінник (3). Замість теплообмінника часто використовують бак із подвійним корпусом, де простір внутрішнього бака вміщено у «сорочку» зовнішнього. У такому випадку як теплоносій можна використовувати антифриз на основі пропіленгліколю.