Витрата теплоносія в геліосистемі

У геліосистемах з примусовою циркуляцією теплоносія важливим фактором є питома витрата теплоносія. Цей параметр вимірюється в літрах/годину на 1 м² площі абсорбера сонячних колекторів. Витрата теплоносія в геліосистемі залежить як від конфігурації компонентів, так і від географічного місця експлуатації геліосистеми.

Типова схема геліосистеми

Під час циркуляції збільшення витрати теплоносія при однаковій продуктивності сонячного колектора зменшує різницю температур в контурі геліосистеми (різниця між температурою подачі теплоносія в сонячні колектора і температурою виходу), а зменшення витрати веде до збільшення різниці температур.

Залежність витрати теплоносія в геліосистемі та ККД

При більшій різниці температур (тобто при зменшенні витрати) середня температура сонячних колекторів зростатиме, відповідно ККД падає. Однак, у такому режимі циркуляції потрібно менше електроенергії під час роботи циркуляційного насоса і можна використовувати магістральні труби менших діаметрів.

Значне збільшення витрати в контурі геліосистеми (Зниження різниці температур) з метою підвищення коефіцієнта корисної дії недоцільно, оскільки це спричинить необхідність використання більш потужного насоса з високою продуктивністю, тому ці витрати не будуть компенсовані. Також потрібно використовувати трубопроводи з більшими діаметрами. Це спричинить подорожчання всієї системи та підвищення значення теплових втрат через збільшення площ труби.

Розрізняють три основні режими циркуляції:

• режим із витратою до 30 л/(год · м2) (low flow)
• режим з витратою понад 30 л/(год · м2) (hihg flow)
• режим з регульованою витратою теплоносія

Оптимальна витрата теплоносія в сонячних колекторах

Питома витрата повинна бути такою, щоб була забезпечена надійна циркуляція по всьому геліоконтуру та найбільш ефективне теплознімання сонячної енергії. Виробники вказують різні значення питомої витрати для своїх сонячних колекторів.

Оптимальним значенням для геліосистем із плоскими колекторами вважається значення 25 л/(год · м²) при повній потужності насоса. Для деяких типів вакуумних трубчастих сонячних колекторів (колектори з прямоточним каналом) значення 40 л/(год · м²) вважається оптимальним. Для сонячних вакуумних колекторів з тепловою трубкою Heat pipe значення таке саме, як для плоских колекторів. Що характерно, що з розвитком геліотехніки оптимальне значення витрати теплоносія змінювалося, наприклад, 15 років тому для плоских колекторів оптимальним вважалося значення 40 л/(год · м²).

Найбільш ефективними є системи з регульованою (змінною) витратою теплоносія в геліосистемі. Значення витрати встановлюється автоматично за допомогою контролера та залежить від температури в баку акумулятора та рівня сонячного випромінювання. Контролер змінює значення витрати від 100% (максимальне значення) до 20%, регулюючи в реальному часі потужність, що подається на насос, прискорюючи або уповільнюючи циркуляцію теплоносія.

Однак у системах з використанням трубчастих сонячних колекторів з прямоточним каналом режим з регульованою витратою не рекомендується, оскільки це порушує рівномірну циркуляцію теплоносія через сонячний колектор. При складній гідравлічній схемі колекторного поля з кількома паралельно підключеними колекторними групами режим з регульованою витратою вимагає особливо точного проектування та налаштування.