Существенным преимуществом систем солнечного водяного отопления, содержащих бак-аккумулятор, является их совместимость с системой солнечного охлаждения.
Содержание
- Преимущество воды в качестве теплоаккумулирующей среды
- Конструкции теплоаккумуляторов системы солнечного водяного отопления
- Месторасположение теплоаккумулятора
Преимущество воды в качестве теплоаккумулирующей среды
Воду можно использовать для всех видов солнечного охлаждения, в том числе для: ночного радиационного охлаждения; внепикового охлаждения при помощи небольших компрессоров; циклов Ренкина; абсорбционного охлаждения.
Наибольшим преимуществом воды в качестве теплоаккумулирующей среды является ее сравнительно низкая стоимость (за исключением тех районов мира, где воды мало). Однако с водой связаны некоторые трудности, решение которых может вызвать значительные затраты.
Конструкции теплоаккумуляторов системы солнечного водяного отопления
В настоящее время удерживание больших объемов воды (100–350 м³ на 1 м² коллектора) стало проще благодаря появлению надежных гидроизоляционных материалов и больших пластиковых листов. Раньше единственным сосудом был бак из оцинкованной стали, который, в конечном счете, протекал.
Замена крупных баков, размещенных обычно в подвалах или под землей, является трудным и дорогостоящим делом. Внедрение стеклофутеровки и баков из стекловолокна устранило проблемы коррозии, но увеличило первоначальные затраты.
На рисунке показаны два способа хранения воды:
- наполненный водой бетонный (или шлакоблочный) контейнер;
- система Г. Томасона (бак с водой, окруженный камнями).
Две теплоаккумулирующих системы водяного солнечного отопления. Слева — бетонный резервуар, наполненный водой; справа — водяной бак, окруженный камнями:
В 1-ом способе теплая вода из бака циркулирует в здание либо непосредственно через радиаторы или теплоизлучающие панели, либо косвенно через змеевиковые теплообменники, которые нагревают обтекающий их воздух, охлажденный в помещении.
На следующем рисунке показано поперечное сечение дома (шт. Вермонт, США), который был спроектирован Сью Бартон Теннер. Система солнечного теплоснабжения, разработанная фирмой Тотал энвайронментал экшн, имеет в своем составе коллектор с открытым стоком воды.
Теплообменник отбирает тепло от теплового аккумулятора и передает его в дом через большие стеновые и потолочные радиационные панели, позволяя использовать воду сравнительно низкой температуры. Второй теплообменник подогревает воду для хозяйственных нужд, которая затем поступает в обычный водонагреватель для догрева (при необходимости).
Теплоаккумулятор 2-го типа передает тепло медленно, но постоянно от бака с водой камням. Охлажденный в доме воздух медленно циркулирует в больших объемах между нагретыми камнями и возвращается в дом. В обоих случаях самая холодная вода на дне бака поступает в коллектор для подогрева, а затем возвращается в верхнюю часть бака. Эта нагретая в коллекторе вода используется для отопления дома.
Коллекторы с наружным стоком воды и бак-аккумулятор в доме:
Большие размеры и высокая стоимость теплообменников могут вызвать серьезные возражения против использования водяных баков-аккумуляторов. 25–50 т камней в системе Томасона, хотя и будучи дополнительным тепловым аккумулятором, являются в некотором смысле чересчур внушительным теплообменником. У некоторых типичных металлических теплообменников, погруженных в воду, общая площадь поверхности теплообмена может составлять чуть ли не 1/3 от площади солнечного коллектора.
Теплообменники необходимы, когда воду в баке невозможно использовать непосредственно для других целей, кроме аккумуляции тепла. Например, при использовании в коллекторе раствора антифриза он должен проходить через теплообменник во избежание смешивания его с водой в баке. Кроме того, при расчете теплоснабжения здания инженеры по отоплению обычно требуют, чтобы вода из бака не использовалась в отопительной системе. Это особенно показательно для случая, когда вода из бака циркулирует через солнечный коллектор.
Месторасположение теплоаккумулятора
Ограничение выбора местоположения для больших баков с водой может оказаться выгодным для проектировщиков здания, не желающих ломать голову над вопросом об оптимальном месте их размещения. Однако, для проектировщика, желающего сделать теплоаккумулятор неотъемлемой частью своего проекта, размещение тяжелого и громоздкого бака может оказаться действительно очень трудной задачей.
Естественно, в самосливных системах водяного солнечного отопления тепловой аккумулятор должен находиться ниже дна солнечного коллектора, а в термосифонных системах — выше верхней части коллектора. Если теплоаккумуляционная система связана с другим оборудованием, например с отопителем, насосами, теплообменником и бытовыми водонагревателями, то может потребоваться ее близкое размещение к ним.
Комментарии