Воздушные системы солнечного теплоснабжения

В воздушных системах солнечного теплоснабжения воздух нагревается в плоском солнечном коллекторе и подаётся либо в помещение, либо в галечный теплоаккумулятор. Энергия аккумулируется в слоевой насадке, нагреваемой циркуляционным горячим воздухом. Ночью или в пасмурную погоду, когда приход солнечной радиации недостаточен для обеспечения тепловой нагрузки, воздух проходит через нагретую гальку в аккумуляторе и поступает в помещение. При истощении запаса тепла в аккумуляторе воздух дополнительно подогревается в котле. Энергия, необходимая для нагрева воды на бытовые нужды, как и в жидкостных системах, подводится путём теплообмена между нагретым в солнечном коллекторе воздухом и водой из бака предварительного подогрева. При необходимости эта вода дополнительно подогревается обычным водонагревателем. В летний период нет необходимости аккумулировать энергию; поэтому обычно в системе предусматривается байпасная линия, управляемая вручную.

Рекомендации по проектированию воздушных систем солнечного теплоснабжения

Расход воздуха через коллектор

5–20 л/(м²*с)

Наклон коллектора к горизонту и ориентация

Оптимальны: южная ориентация и угол наклона, равный широте местности плюс 10°; отклонение от этого положения на 15° оказывает слабое влияние

Вместимость аккумулятора

0,15𓴻0,35 м³ гальки/м²

Размер гальки

1–3 см

Высота аккумулятора в направлении потока воздуха

1,25–2,5 м

Вместимость бака предварительного нагрева воды

в 1,5–2 раза больше вместимость стандартного водонагревателя

Перепады давления:

 в аккумуляторе

25–75 Па

 в коллекторе

50–200 Па

 в воздуховодах

10 Па на 15 м

Изоляция воздуховодов

Слой стекловолокна толщиной 2,5 мм

Утечки

Соединения каналов должны быть уплотнены

Если учитывать затраты на прокачку воздуха через коллектор, то получается, что оптимальный с экономической точки зрения расход лежит в пределах 5–20 л/(м²*с). Оптимальная вместимость аккумулятора составляет 0,15–0,35 м³ гальки на 1 м² площади коллектора. Для дома с площадью солнечного коллектора 50 м² потребовалось бы примерно 12,5 м³ гальки. Размеры аккмулятора были бы при этом 2,5x2,5x2 м. Чтобы обеспечить максимальную теплоаккумулирующую способность при минимальном расходе энергии на прокачку, необходимо использовать гальку с диаметром частиц от 1 до 3 см. При этом важно, чтобы галька была одинакового размера, тогда как точный размер частиц играет второстепенную роль. Для уменьшения содержания пыли в аккумуляторе целесообразно использовать промытую речную гальку, хотя раздробленные камни также вполне приемлемы. В воздуховодах на входе и выходе из аккумулятора должны быть установлены воздушные фильтры.