Бак-акумулятор для сонячних колекторів

Для ефективної роботи системи сонячного гарячого водопостачання правильно підібраний бак акумулятор (бойлер, водонагрівач) так само важливий, як і сонячні колектори. Ми вже писали про те, який обсяг бака-акумулятора рекомендовано для правильної роботи геліосистеми. Ось посилання на статтю – акумулювання теплової енергії. Тепер ми звернемо увагу і на інші не менш важливі параметри.

При виборі бака-акумулятора для геліосистеми слід звернути увагу на такі параметри:

• Форма бака
• Теплоізоляція
• Розміри теплообмінників

Форма бака-акумулятора для сонячних колекторів

Чим вище і вужчій бак, тим краще буде термічна стратифікація або температурне розшарування води. Цей процес змушує холодну воду збирається в нижній частині бака, витісняючи гарячу воду у його верхню частину, звідки відбувається розбір гарячої води. Дане явище відбувається через відмінність щільності теплої та холодної води. Менш щільна нагріта вода завжди прямує вгору.

Для забезпечення теплової стратифікації співвідношення висоти до діаметра має бути не менше ніж 2,5 до 1. Наприклад, для бака об’ємом 300 літрів діаметром близько 0,65 м висота має бути приблизно 1,75 метра.

Оскільки бак-акумулятор для сонячних колекторів має бути оснащений додатковим змійовиком для дублюючого джерела енергії, теплова стратифікація відіграє важливу роль для ефективної роботи геліосистеми.

Теплова стратифікація на практиці

Коли бак не прогрітий, нижній змійовик, підключений до геліосистеми, передає тепло всьому об’єму бака. Завдяки стратифікації нагріта вода піднімається вгору, а в нижній частині вода буде холоднішою і відповідно краще відбирати тепло від нижнього змійовика. Це сприяє підвищенню ККД та продуктивності сонячного колектора.

Нагрівання бака нижнім змійовиком від сонячних колекторів

У разі коли сонячної інтенсивності недостатньо верхній змійовик у бівалентному баку-акумуляторі (баку з двома змійовиками), підключений до дублюючого джерела енергії догріває гарячу воду. У цьому випадку нагрівається тільки верхня зона сонячного бойлера, де відбувається водорозбір. У такому разі споживач завжди буде забезпечений гарячою водою принаймні на найближчий водорозбір.

Догрівання бака-акумулятора дублюючим котлом

У такому разі нижня зона все ще холодна і готова приймати тепло від сонячних колекторів у разі покращення погодних умов. Чим більшою буде ця зона, тим більшою буде продуктивність геліосистеми, оскільки сонячні колектори зможуть більше передати сонячне тепло. Іншими словами, збільшується ємність акумулятора. Для забезпечення максимальної ефективності без дискомфорту для користувача рекомендується залишати за нижньою зоною не менше 2/3 загального обсягу бака.

Теплова стратифікація бака акумулятора

У разі використання моновалентного бака-акумулятора (з одним змійовиком) як догрівач використовується електричний ТЕН. Цей ТЕН також повинен бути встановлений у верхній зоні бака.

ТЕН як дублююче джерело енергії

Теплоізоляція бака-акумулятора для геліосистеми

Як правило, як матеріал для теплоізоляції використовується пінополіуретан. Цей матеріал має низьку теплопровідність і гідропроникність. Товщина теплоізоляції має бути не менше 80 мм. Коефіцієнт теплопровідності щонайменше 0,035 Вт/мК. Це дозволяє баку втрачати не більше 2-3 градусів у нагрітому стані.

Теплообмінники в баку-акумуляторі для сонячних колекторів

Оскільки сонячні колектори не є стабільним теплогенератором, слід підбирати площу теплообмінника на низькотемпературні режими роботи. Іншими словами, під час слабкої сонячної інсоляції теплоносій геліосистеми не зможе забезпечити високу різницю температури. Тому слід збільшувати площу теплообміну.

Співвідношення площі сонячних колекторів до площі змійовика

Оптимальним співвідношенням корисної площі колекторів до площі змійовика вважається 5:1.

Бак-акумулятор для сонячних колекторів, підібраний з урахуванням усіх перерахованих параметрів, сприятиме підвищенню продуктивності геліосистеми та комфорту користувачів.