Схемы систем гелиотеплоснабжения

От выбора схемы потребления энергии, вырабатываемой солнечным коллектором, зависит экономическая целесообразность использования солнечной энергии. Известно значительное количество принципиальных схем использования солнечной энергии для теплоснабжения с применением различного рода теплоносителей. Схемы систем солнечного теплоснабжения приведены на рис.6.2.

Самыми простыми и дешевыми являются пассивные системы, которые не требуют дополнительного оборудования для сбора и распределения солнечной энергии. Принцип действия пассивных систем заключается в непосредственном обогреве помещения через светопрозрачные южные стены, а также в солнечном нагреве наружной поверхности ограждающих элементов зданий, защищенных слоем прозрачной изоляции.

Рис. 6.2. Классификация систем гелиотеплоснабжения

Несмотря на некоторое преимущество пассивных систем, использование солнечной энергии для теплоснабжения идет по пути применения активных, то есть систем со специально установленным оборудованием для сбора, хранения и распределения преобразованной солнечной энергии. Основными элементами активной системы являются солнечный коллектор, аккумулятор, теплообменники, дополнительный источник теплоты.

Аккумулятор – важный компонент системы солнечного теплоснабжения, т.к. главной особенностью солнечной радиации является периодичность ее поступления и несовпадение максимумов нагрузки теплопотребления. Аккумуляторы, как правило, работают за счет теплоемкости рабочего вещества (воды или воздуха). Они просты, надежны и относительно дешевы. Водяной аккумулятор представляет собой стальной цилиндрический резервуар со слоем теплоизоляции. В воздушных аккумуляторах применяют для засыпки резервуара гальку или другой наполнитель.

Назначение дублирующего источника теплоты – полное обеспечение объекта теплотой в случае недостатка или отсутствия солнечной радиации. Выбор источника зависит от местных условий: им может быть ТЭН или водогрейный котел на органическом топливе.

Активные системы солнечного теплоснабжения классифицируют:

§ по назначению - горячего водоснабжения, отопления и комбинированные;

§ по времени работы - сезонные и круглогодичные;

§ по числу контуров - одно-, двух- и многоконтурные;

§ по наличию и типу дублирующего контура.

Наиболее просты по устройству одноконтурные системы с естественной циркуляцией (рис 6.3.). Основные элементы здесь солнечный коллектор и бак-аккумулятор, расположенный над коллектором. Вода циркулирует в результате естественной конвекции.

Другим примером одноконтурных систем могут служить проточные системы (рис. 6.4.). Серьезный недостаток этих систем - подверженность коррозии. Для повышения коррозионной устойчивости и обеспечения работы с антифризом в качестве теплоносителя в холодное время года системы выполняют двух- или многоконтурными.

Принципиальная схема простейшей двухконтурной гелиосистемы с естественной циркуляцией приведена на рис. 6.5.

Недостаток двухконтурных термосифонных систем - низкая тепловая эффективность, вызванная малой скоростью движения теплоносителя. Для ее повышения используют принудительную циркуляцию.

Рассмотренные схемы применяются в системе горячего водоснабжения.

В активных системах солнечного отопления тепло передается от коллектора к аккумулятору и затем в помещение.

Стремление решать вопросы отопления и горячего водоснабжения комплексно приводит к комбинированному исполнению их систем - централизованные системы, использующие сезонные аккумуляторы тепла и, как правило, тепловые насосы в качестве дублирующего источника.


Рис. 6.3. Одноконтурная система гелиотеплоснабжения с естественной циркуляцией: 1. солнечный коллектор 2. бак-аккумулятор 3. забор горячей воды 4. подача холодной воды	Рис. 6.4. Одноконтурная проточная система гелиотеплоснабжения
	Рис. 6.5. Простейшая двухконтурная система гелиотеплоснабжения с естественной циркуляцией: 1. солнечный коллектор 2. теплообменник 3. бак-аккумулятор 4. забор горячей воды 5. подача холодной воды