Гелиосистема для нагрева воды: Высокоэффективные плоские солнечные коллекторы для водоснабжения и поддержания отопления

Гелиосистема. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Гелиосистема представляет собой устройство, которое используется с целью преобразования энергии солнца в иной вид, к примеру, в электрическую или тепловую. Главная особенность такой системы в том, что для ее получения не нужно что-то добывать или сжигать природные ископаемые, ведь это экологически чистая установка. Для возможности ее работы достаточно только солнечной погоды. Именно данный фактор ограничивает применение данного оборудования и ставит его эффективность в прямую зависимость от климатической зоны и времени года. Зимой такая установка поможет только подогревать воду, а летом ее энергии с лихвой хватит на удовлетворение всех нужд.

Сегодня гелиоустановки производятся серийно, ведь доказана их эффективность и имеется спрос на них. К тому же в ряде стран предусмотрены различные льготы и поощрения за их использование. Вызвано это тем, что затраты на эксплуатацию подобных установок минимальны и нет вреда экологии. Такие устройства можно использовать в любых сферах жизни. При помощи них можно нагревать или охлаждать воду, воздух в помещении, вырабатывать электрическую энергию и т.п.

Гелиосистема

 по способу применения может быть:

• Которые используются для теплоснабжения. Их также называют солнечными.
• Используемые для выработки электрического тока. Данное оборудование работает на фотоэлектрическом принципе.
• Используемые для охлаждения, то есть для абсорбции и адсорбции.

Больше всего на данный момент используются системы теплоснабжения, так как они больше всего востребованы. На текущий момент времени подобное оборудование применяется с целью снабжения горячей водой и поддержания необходимой температуры в помещениях. В первую очередь это касается загородных домов, коттеджей, пансионатов и гостиниц. К тому же подобные установки могут применяться в различных областях промышленности и при выполнении ряда технологических процессов. Также данное оборудование может быть комбинированным и выполнять сразу несколько функций.

Системы солнечного теплоснабжения можно поделить по типу циркуляции теплового носителя:

• Оборудование с принудительной циркуляцией.

• Оборудование с естественной циркуляцией, то есть термосифонные.

По количеству контуров теплоносителя система может быть:

• Одноконтурной.
• Двухконтурной.

Одноконтурное оборудование

• Вода по трубопроводной системе направляется от бака аккумулятора в солнечный коллектор.
• Она нагревается и далее поступает в тепловую систему.
• В помещении вода отдает свою тепловую энергию воздуху и постепенно остывает.
• Далее вода направляется в бак, и цикл повторяется вновь.

У такого метода много плюсов:

• Простота устройства.
• Высокий коэффициент полезного действия.

Однако имеются и недостатки:

• Вода вызывает коррозию металлов.
• Сложность в условиях работы низких температур, ведь солнце не производит нагрев ночью и в плохую погоду. Это значит, что вода в системе может замерзнуть, расшириться и привести к поломке оборудования.

Двухконтурные системы

Предполагают использование специального теплоносителя в виде незамерзающей жидкости. При этом энергия тепла передается с помощью теплообменника, который часто имеет форму «змеевика».

К плюсам подобных систем можно отнести:

• Надежность.
• Безопасность и сохранность системы даже в зимний период.
• Продолжительная эксплуатация, достигающая полсотни лет.

Однако имеются и недостатки:

• Низкая эффективность функционирования.
• Необходимость частой замены теплоносителя.

Циркуляция теплоносителя может быть:

• Естественной.
• Принудительной.

Гелиосистема естественной циркуляции базируется на том, что разогретый теплоноситель перемещается в вверх коллекторной системы, что приводит к появлению разности давления. Коллектор соединяется с баком, который находится выше него, что и приводит к появлению эффекта самопроизвольной циркуляции.  Гелиосистема с принудительной циркуляцией предполагает применение специального насоса, который подключается к трубопроводной системе коллектора.

Устройство

Гелиосистема в большинстве случаев включает следующие основные элементы:

• Солнечный коллектор или так называемый гелиоколлектор. Данный элемент является основополагающим, ведь именно он улавливает солнечные лучи и преобразует световую энергию в тепловую или электрическую. Так инфракрасная составляющая излучения, попадая на коллектор превращается в тепловую энергию. Это приводит к разогреванию панелей. В результате этого жидкий теплоноситель в виде воды или незамерзающей жидкости нагревается.
• Система трубопроводов, по которым перемещается жидкость от коллектора в бак и наоборот.
• Бак-аккумулятор, в котором накапливается теплоноситель.
• Контур нагрева воздушных масс или воды. Это могут быть трубы отопления.
• Насос, который гоняет теплоноситель по системе.
• Устройства регуляции температуры и контроля.
• Дублирующий источник энергии. Он необходим, если на улице непогода или ночь.

Гелиосистема имеет замкнутый цикл работы, это значит, что теплоноситель отдает тепло и вновь перемещается к коллектору для нагревания.

Гелиосистема

 может иметь три основных вида гелиоколлекторов:

• Открытые.
• Плоские.
• Вакуумные.

Все производители стремятся выпускать коллекторы, которые обеспечивали бы максимум поглощения энергии солнца с минимум потерь тепла.

В открытых установках используется поглощающая панель без корпуса. Она производится из резиновых или пластиковых материалов. Данные панели выделяются устойчивостью к ультрафиолету, поэтому их можно устанавливать непосредственно на крыше. Подобные коллекторы в большей части случаев применяются для подогрева воды в странах, которые выделяются теплым климатом и значительным числом солнечных дней в году.

К плюсам подобных коллекторов можно отнести:

• Простота устройства.
• Легкий монтаж.
• Большой коэффициент полезного действия устройства.
• Небольшой вес.

К минусам относят:

• Зависимость от погоды.
• Ограниченность применения.
• Небольшой эксплуатационный срок.

Плоские коллекторы наиболее распространены, ведь они предлагаются по лучшему соотношению эффективности, стоимости и надежности.

К плюсам подобных коллекторов можно отнести:

• Возможность эффективного применения круглый год.
• Надежность и эффективность.
• Универсальность.
• Длительный эксплуатационный срок.

Однако в сравнении с вакуумными устройствами у них может наблюдаться снижение коэффициента полезного действия в период низкого излучения солнца.

Вакуумные гелиоколлекторы бывают плоскими и трубчатыми. Основная проблема использования данных устройств заключается в поддержании вакуума на необходимом уровне в период их службы. Поэтому в плоских вакуумных устройствах дополнительно устанавливают специальные насосы.

К плюсам подобных коллекторов можно отнести:

• Высокая эффективность.
• Универсальность.
• Максимальный коэффициент полезного действия в зимний период.

Однако есть и минус — это низкая надежность, что вызвано большим риском побития градом или приведение в негодность другими погодными явлениями. К тому же любое небольшое повреждение приводит к исчезновению вакуума из панели.

Принцип действия

Главный принцип функционирования плоских солнечных коллекторов для отопления заключается в следующем:

• Лучи солнца падают на плоский слой панели коллектора. В большей части случаев это пластины из специальных металлов, окрашенные в черный цвет и заключенные в стеклянный или пластиковый корпус. Панели устанавливаются на крышах или в других местах, где имеется прямой доступ к солнечным лучам. Они работают по принципу миниатюрной теплицы.
• Полученная от солнца энергия нагревает воду, которая далее направляется к потребителю. Часть труб находится под пластинами.
• Нагретая вода направляется в резервуар, где хранится до ее использования. В солнечный день температура нагретой воды достигает 70 градусов.

Совсем другой принцип работы имеет гелиосистема, которая рассчитана на выработку электрической энергии. Солнечные панели данной установки выполнены из фотоэлектрических ячеек, которые смонтированы в рамку. Ячейки производятся из полупроводникового материала, к примеру, кремния.

Работа таких панелей выглядит так:

• Лучи попадают на полупроводник, что приводит к их нагреванию и частичному поглощению энергии.
• Полученная энергия приводит к высвобождению электронов внутри полупроводника.
• На фотоэлемент воздействует электрическое поле, приводящее к движению свободных электронов в требуемом направлении, что и приводит к образованию электрического тока.

Сила тока определяется мощностью фотоэлементов и напряжением ячеек. Эту электроэнергию можно использовать для работы различных электрических устройств. Для доставки электричества потребителю используются инверторы, контролеры и аккумуляторы.

Применение

Гелиосистема может применяться в следующих целях:

• Горячее водоснабжение построек.
• Горячее водоснабжение и отопление гостиниц и домов отдыха.
• В системах горячего водоснабжения кафе и баров.
• Подогревание воды в бассейнах.
• Горячее водоснабжение и отопление промышленных объектов.
• Для получения электрической энергии в частных домах и на промышленных объектах.

Похожие темы:

• Кавитационный теплогенератор. Устройство и работа. Применение
• Тепловые насосы. Виды. Устройство и принцип работы
• Солнечные концентраторы. Виды и особенности. Применение
• Индукционные котлы отопления. Виды и устройство. Работа
• Электродные котлы отопления. Устройство и работа. Плюсы и минусы
• Электрические котлы отопления. Виды и устройство. Применение
• Электрические водонагреватели. Виды и особенности. Плюсы и минусы
• Системы отопления. Виды и особенности. Какую выбрать

Гелиосистема или солнечная электростанция: что лучше для нагрева воды?

Прежде всего стоит отметить, что солнечные коллекторы и солнечные панели это две совершенно разные технологии хоть и использующие солнечную энергию. Первая преобразует солнечную энергию в тепловую, вторая предназначена для получения электричества. Сравнение этих технологий само по себе может показаться не совсем корректной задачей. Однако, развитие и удешевление солнечной фотоэлектрической индустрии привело к появлению на рынке предложений по нагреву воды от солнца с помощью солнечных панелей. Смогут ли фотоэлектрические системы составить конкуренцию тепловым гелиосистемам для нагрева воды? В этой статье мы попробуем в этом разобраться.

Сравнивать эти технологии исключительно по эффективности будет не совсем правильно, поэтому я проанализирую две солнечные установки сразу нескольким ключевым факторам:

• КПД преобразования.
• Стоимость системы;
• Занимаемая площадь на кровле;
• Простота монтажа;

Для сравнения систем солнечного нагрева воды воспользуемся программным обеспечение для моделирования от Valentin softvare. У данной компании есть программный модуль T*SOL, позволяющей смоделировать работу тепловой гелиосистемы, и программа PV*SOL для моделирования работы солнечных фотоэлектрических установок. Так же проведем небольшой технический анализ, для выявления преимуществ и недостатков той или иной технологии.

Гелиосистема для нагрева воды

Чтобы максимально корректно сравнивать системы, для расчетов выберем оборудования среднего уровня с хорошим сочетанием цена-качество. В более премиальном либо бюджетном сегменте пропорции должны сохраниться. Таким образом комплект гелиосистемы для нагрева воды следующий:

Спецификация гелиосистемы для нагрева воды

Условие симуляции: потребление горячей воды – 250 литров в день со средней температурой около 50 °С, наклон кровли – 35 ° с ориентацией на юг. Месторасположение объекта – г. Киев.

Таким образом гелиосистема на базе двух солнечных коллекторов способно покрыть в среднем почти 44 % от необходимой энергии на нагрев воды за год.

Результаты симуляции работы гелисистемы в программе T*SOL

Среднегодовой график выработки тепловой энергии для нагрева воды от солнечных коллекторов

Солнечная фотоэлектростанция для нагрева воды

Комплектация солнечной системы для нагрева воды на основе солнечных фотоэлектрических панелей:

Спецификация солнечной электростанции для нагрева воды

 

Схема солнечной электростанции для обеспечения ГВС

Для тех же условий по потреблению энергии и монтажу панелей на кровле, получаем результат симуляции, при котором доля покрытия от общего потребления составляет 32,5 %.

Результаты симуляции работы солнечной электростанции

Таким образом 2 солнечных коллектора благодаря общему КПД гелиосистемы около 39 % могут обеспечить большее покрытие за счет солнечной энергии чем 6 солнечных панелей с КПД преобразования солнечной энергии всего около 17 %.

Среднегодовой график выработки тепловой энергии для нагрева воды от солнечных панелей

Выбранная фотоэлектрическая система дешевле, однако за счет меньшего вклада энергии для обеспечения ГВС дополнительный нагрев придётся включать чаще что в перспективе уменьшает рентабельность в сравнении с гелиосистемой. При этом добавление солнечных панелей не имеет особого смысла, т. к. это почти не даст прибавки за весь год, а лишь увеличит избытки электроэнергии в летний период. Целесообразным было бы использование избытков на другие нужды электрических приборов, имеющихся в доме, однако в таком случае возникает необходимость применять более сложный и дорогой инвертор или аккумуляторные батареи. При этом расширяется функционал солнечной фотоэлектрической системы и, по сути, это уже не является системой солнечного нагрева воды, которые мы сравниваем.

Солнечные коллекторы занимаю всего немного более 4 м². При этом для монтажа солнечных панелей потребуется не менее 12 м². С учетом частого дефицита пригодных площадей на крыше для установки солнечной станции это может быть ключевым фактором.

Солнечная фотоэлектрическая система немного проще в монтаже чем установка гелиосистемы. Как в первом, так и во втором случае следует воспользоваться услугами специалистов, т. к. каждая система имеет свои особенности, требующие определенных навыков. Общая стоимость монтажных работ будет сопоставима, поскольку сложность монтажа гелиосистемы нивелируется большим количеством солнечных панелей, которые необходимо установить на крыше для фотоэлектрической станции.

Таким образом, при использовании солнечной энергии для нагрева воды явный перевес все еще на стороне солнечных коллекторов. Однако следует, так же отдать должное солнечным панелям, т. к. постоянное удешевление технологии и повышении эффективности кремниевых фотоэлементов с каждым годом расширяют сферу их применения. И при определенных обстоятельствах использование солнечных модулей для нагрева воды может быть более эффективным, например в горной местности, где из-за низких температур КПД гелиосистемы снижается, но при этом благоприятно сказывается на эффективности солнечных панелей. Так же нагрев воды от солнечных панелей, может быть хорошим вариантом дополнительного накопления энергии в виде тепла в баке аккумуляторе для больших автономных или гибридных солнечных электростанций.

Гелиосистемасолнечная панельсолнечная станциясолнечный коллектор

Солнечные водонагреватели | Министерство энергетики

Изображение

Солнечные водонагреватели, иногда называемые солнечными системами горячего водоснабжения, могут стать экономичным способом получения горячей воды для вашего дома. Их можно использовать в любом климате, а используемое ими топливо — солнечный свет — бесплатно.

Изображение

Как они работают

Солнечные водонагревательные системы включают резервуары для хранения и солнечные коллекторы. Солнечные водонагреватели бывают двух типов: активные, в которых есть циркуляционные насосы и средства управления, и пассивные, в которых их нет.

Активные солнечные водонагревательные системы

Существует два типа активных солнечных водонагревательных систем:

• Системы с прямой циркуляцией
  Насосы обеспечивают подачу бытовой воды через коллекторы в дом. Они хорошо работают в климате, где редко бывают заморозки.
• Системы косвенной циркуляции
  Насосы обеспечивают циркуляцию незамерзающей жидкости-теплоносителя через коллекторы и теплообменник. Это нагревает воду, которая затем поступает в дом. Они популярны в климате, склонном к отрицательным температурам.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные солнечные водонагревательные системы обычно менее дороги, чем активные системы, но обычно они не так эффективны. Однако пассивные системы могут быть более надежными и могут прослужить дольше. Существует два основных типа пассивных систем:

• Пассивные системы со встроенным коллектором-аккумулятором
  Они состоят из накопительного бака, покрытого прозрачным материалом, позволяющим солнцу нагревать воду. Затем вода из резервуара поступает в водопроводную систему. Они лучше всего работают в районах, где температура редко опускается ниже нуля. Они также хорошо работают в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде.
• Термосифонные системы
  Вода нагревается в коллекторе на крыше и затем течет по водопроводной системе при открытии крана горячей воды. Большинство этих систем имеют емкость 40 галлонов.

 

Резервуары для хранения и солнечные коллекторы

Для большинства солнечных водонагревателей требуется хорошо изолированный резервуар для хранения. Солнечные аккумулирующие баки имеют дополнительный выход и вход, соединенные с коллектором и от него. В системах с двумя баками солнечный водонагреватель предварительно нагревает воду перед тем, как она попадет в обычный водонагреватель. В системах с одним баком резервный нагреватель объединен с солнечным аккумулятором в одном баке.

В жилых помещениях используются солнечные коллекторы трех типов:

• Плоские коллекторы
  Плоские остекленные коллекторы представляют собой изолированные, защищенные от атмосферных воздействий коробки, которые содержат темную поглощающую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми (полимерными) крышками.
  . Неглазурованные плоские коллекторы, которые обычно используются для обогрева бассейнов за счет солнечной энергии, имеют темную абсорбирующую пластину, изготовленную из металла или полимера, без крышки или кожуха.
• Встроенные коллекторно-накопительные системы
  Также известные как системы ICS или пакет , они имеют один или несколько черных резервуаров или трубок в изолированной застекленной коробке. Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду. Затем вода поступает в обычный резервный водонагреватель, обеспечивая надежный источник горячей воды. Их следует устанавливать только в условиях мягкого морозного климата, поскольку наружные трубы могут замерзнуть в суровую холодную погоду.
• Солнечные коллекторы с вакуумными трубками
  Имеют параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую поглотительную трубку, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Эти коллекторы чаще используются в коммерческих целях в США.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда требуют резервной системы на случай пасмурных дней и периодов повышенного спроса. Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резерв и могут уже быть частью комплекта солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку система хранения со встроенным коллектором уже хранит горячую воду в дополнение к сбору солнечного тепла, она может быть укомплектована безрезервуарным водонагревателем или водонагревателем по потребности для резервного копирования.

Выбор солнечного водонагревателя

Перед покупкой и установкой солнечной системы нагрева воды необходимо сделать следующее:

• Оценить стоимость и энергоэффективность системы солнечного нагрева воды
• Оцените солнечные ресурсы вашего участка
• Определите правильный размер системы
• Изучите местные кодексы, договоры и правила.

Также разберитесь с различными компонентами, необходимыми для систем солнечного нагрева воды, включая следующие:

• Теплообменники для систем солнечного нагрева воды
• Теплоносители для солнечных водонагревательных систем

Установка и обслуживание системы

Правильная установка солнечных водонагревателей зависит от многих факторов. Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, требования местных строительных норм и правил и вопросы безопасности; поэтому лучше всего, чтобы вашу систему устанавливал квалифицированный подрядчик по солнечным тепловым системам.

После установки правильное обслуживание системы обеспечит ее бесперебойную работу. Пассивные системы не требуют особого обслуживания. Для активных систем обсудите требования к обслуживанию с поставщиком системы и обратитесь к руководству пользователя системы. Сантехника и другие обычные компоненты водяного отопления требуют такого же обслуживания, как и обычные системы. Остекление может нуждаться в очистке в сухом климате, когда дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

Регулярное техническое обслуживание простых систем может проводиться не реже, чем раз в 3–5 лет, предпочтительно подрядчиком, работающим с солнечными батареями. Системы с электрическими компонентами обычно требуют замены детали или двух через 10 лет. Узнайте больше о техническом обслуживании и ремонте систем солнечного нагрева воды.

При отборе потенциальных подрядчиков для установки и/или технического обслуживания задайте следующие вопросы:

• Имеет ли ваша компания опыт установки и обслуживания систем солнечного нагрева воды?
  Выберите компанию, которая имеет опыт установки нужного вам типа системы и обслуживания выбранных вами приложений.
• Сколько лет ваша компания имеет опыт установки и обслуживания систем солнечного отопления?
  Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.
• Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?
  В некоторых штатах требуется действующая лицензия сантехника и/или подрядчика по строительству солнечных батарей. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование в совете по лицензированию подрядчиков вашего штата. Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков с государственной лицензией.

Повышение энергоэффективности

После правильной установки и обслуживания водонагревателя попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения, чтобы снизить счета за нагрев воды, особенно если вам требуется резервная система. Некоторые энергосберегающие устройства и системы выгоднее устанавливать вместе с водонагревателем.

Другие варианты водонагревателей

• Обычные накопительные водонагреватели
• Водонагреватели Demand
• Водонагреватели с тепловым насосом
• Проточный змеевик и косвенные водонагреватели

Техническое обслуживание и ремонт систем солнечного водонагрева

Энергосбережение

Изображение

Солнечные энергетические системы требуют периодических осмотров и планового технического обслуживания для поддержания их эффективной работы. Также время от времени компоненты могут нуждаться в ремонте или замене. Вы также должны принять меры для предотвращения образования накипи, коррозии и замерзания.

Некоторые операции по проверке и техническому обслуживанию можно выполнить самостоятельно, но для других может потребоваться квалифицированный специалист. Работы, требующие подъема по лестнице, хождения по крышам, пайки или огневых работ, а также обрезки ветвей деревьев, должны выполняться профессиональными службами из соображений безопасности. Запросите смету расходов в письменной форме, прежде чем выполнять какие-либо работы. Для систем со значительными повреждениями замена, отключение или удаление солнечной системы может оказаться более рентабельным, чем ее ремонт.

Список периодических проверок

Вот некоторые рекомендуемые проверки компонентов солнечной системы. Также прочитайте руководство пользователя, чтобы ознакомиться с рекомендуемым графиком технического обслуживания, и отслеживайте предыдущие действия по техническому обслуживанию, чтобы управлять интервалами профилактического технического обслуживания и лучше отслеживать неуловимые проблемы.

• Затенение коллектора
  утро, полдень и середина дня) ежегодно. Затенение может сильно повлиять на работу солнечных коллекторов. Рост растительности с течением времени или новое соседнее строительство могут привести к затенению, которого не было при установке коллекторов.

• Загрязнение коллектора
  Пыльные или загрязненные коллекторы плохо работают. Периодическая очистка может быть необходима в местах с определенными источниками загрязнения, такими как птицы или пыль от вспашки, и если дождя недостаточно для их смывания.

• Остекление и уплотнения коллектора
  Осмотрите остекление коллектора на наличие трещин и убедитесь в хорошем состоянии уплотнений. Пластиковое остекление, если оно чрезмерно пожелтело, может потребовать замены.

• Сантехника, воздуховоды и соединения проводки
  Ищите утечки жидкости на соединениях труб. Проверьте соединения воздуховодов и уплотнения. Воздуховоды следует герметизировать мастикой. Все соединения проводки должны быть затянуты.
• Изоляция трубопроводов, воздуховодов и электропроводки
  Убедитесь, что все клапаны находятся в правильном рабочем положении. Ищите повреждения или разрушение изоляции, покрывающей трубы, воздуховоды и электропроводку. Накройте изоляцию трубы защитной пластиковой или алюминиевой оберткой и при необходимости замените ее. Защитите проводку в кабелепроводах
• Проходы через крышу
  Поддерживайте гидроизоляцию и герметик вокруг проходов через крышу по мере необходимости. Следите за любыми признаками протечки воды на нижней стороне крыши (если они видны).
• Опорные конструкции
  Проверьте затяжку всех гаек и болтов, крепящих коллекторы к любым опорным конструкциям. Следите за коррозией на стальных деталях, очистите и покрасьте их, если необходимо.
• Предохранительный клапан (на жидкостных солнечных коллекторах)
  Нажмите на рычаг, чтобы убедиться, что клапан не застрял в открытом или закрытом положении.
• Заслонки (в системах солнечного нагрева воздуха)
  Если возможно, убедитесь, что заслонки правильно открываются и закрываются и находятся в правильном положении.

• Насосы или воздуходувки
  Убедитесь, что насосы или воздуходувки (вентиляторы) работают. Прислушайтесь, загораются ли они, когда солнце светит на коллекторы после полудня. Если вы не слышите, как работает насос или воздуходувка, то либо контроллер неисправен, либо насос или воздуходувка неисправны. Проблема часто заключается в пусковом конденсаторе, который можно заменить без замены насоса или двигателя.

• Элементы управления
  Элементы управления солнечным нагревом воды состоят из датчика температуры на выходе солнечного коллектора, еще одного датчика на дне резервуара для хранения солнечной энергии и контура (контроллер Delta-T) для запуска насоса, когда коллектор становится более горячим чем бак и остановить насос, если это не так. Если насос работает ночью, это может быть связано с коротким замыканием датчика коллектора или обрывом цепи датчика бака. Если насос не работает в течение дня, может произойти обратное, и сопротивление этих датчиков следует сравнить с эталонным значением, чтобы определить, какой из них неисправен. Распространенной проблемой является то, что датчики температуры просто падают с поверхности, для измерения которой они предназначены, поэтому убедитесь, что они закреплены с помощью проушины или зажима из нержавеющей стали.
   
• Жидкие теплоносители
  Растворы антифриза на основе пропиленгликоля в жидких (водяных) солнечных коллекторах необходимо периодически заменять. pH (кислотность) и температуру замерзания жидкости можно измерить ручными приборами и заменить, если они не соответствуют спецификации. Эту задачу лучше всего доверить квалифицированному специалисту. Если вода с высоким содержанием минералов (например, жесткая вода) циркулирует непосредственно в коллекторах, может потребоваться удаление минеральных отложений из трубопровода путем добавления в воду средства для удаления накипи или мягкого кислого раствора каждые несколько лет.

• Системы хранения
  Проверьте резервуары для хранения и т. д. на наличие трещин, утечек, ржавчины или других признаков коррозии. Стальные резервуары для хранения имеют «жертвенный анод», который подвергается коррозии раньше, чем резервуар, и его следует заменять с интервалом, рекомендованным поставщиком. Рекомендуется периодически промывать резервуары для хранения, чтобы удалить осадок.

Предотвращение образования накипи и коррозии

Два основных фактора, влияющих на работу правильно расположенных и установленных систем солнечного водонагрева, включают образование накипи (в жидкостных или гидравлических системах) и коррозию (в гидравлических и воздушных системах).

Накипь

Бытовая вода с высоким содержанием минералов (или «жесткая вода») может вызвать накопление или образование накипи минеральных (кальциевых) отложений на теплопередающих поверхностях. Нарастание накипи снижает производительность системы несколькими способами. Если в вашей системе в качестве теплоносителя используется вода, в коллекторе, распределительном трубопроводе и теплообменнике может образоваться накипь. В системах, в которых используются другие типы жидких теплоносителей (например, пропиленгликоль), на поверхности теплообменника, контактирующего с питьевой водой , которая передает тепло от солнечного коллектора к водопроводной воде, может образовываться накипь. отказы насоса в контуре питьевой воды

Вы можете избежать образования накипи, используя смягчители воды или циркулируя слабокислый раствор (например, уксус) через коллектор или контур ГВС каждые 3–5 лет или по мере необходимости, в зависимости от состояния воды. Возможно, вам потребуется тщательно очистить поверхности теплообменника. Внешний теплообменник «обтекания» является альтернативой теплообменнику, расположенному внутри накопительного бака.

Коррозия

Большинство хорошо спроектированных солнечных систем подвержены минимальной коррозии. Когда они это делают, обычно гальваническая коррозия , электролитический процесс, вызванный контактом двух разнородных металлов друг с другом. Один металл имеет более сильный положительный электрический заряд и вытягивает электроны из другого, вызывая коррозию одного из металлов. Таким образом, соединение трубопровода от медной трубы к стальному резервуару должно быть «биметаллическим» соединителем, в котором используется пластиковая втулка для разделения разнородных металлов. Жидкий теплоноситель в некоторых солнечных энергетических системах также может служить мостом, по которому происходит этот обмен электронами.

Кислород, попадающий в гидроническую солнечную систему с открытым контуром, вызывает ржавчину на любом железном или стальном компоненте. Такие системы должны иметь компоненты из меди, бронзы, латуни, нержавеющей стали, пластика, резины в сантехническом контуре и резервуары для хранения, облицованные пластиком или стеклом.

Защита от замерзания

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используются жидкости, нуждаются в защите от замерзания в климатических условиях, когда температура опускается ниже 42ºF (6ºC).

Не полагайтесь на изоляцию коллектора и трубопровода (контура коллектора) для защиты от замерзания. Основная цель утепления – уменьшить теплопотери и повысить производительность. Для защиты коллектора и трубопровода от повреждений из-за отрицательных температур у вас в основном есть два варианта:

• В качестве теплоносителя используйте раствор антифриза.
• Опорожнить коллектор(ы) и трубопровод (контур коллектора) вручную или автоматически, если существует вероятность того, что температура может упасть ниже точки замерзания жидкости.

Использование раствора антифриза

Солнечные водонагревательные системы, использующие раствор антифриза (всегда пропиленгликоль, никогда или этиленгликоль из-за токсичности) в качестве теплоносителя, имеют эффективную защиту от замерзания, пока поддерживается надлежащая концентрация антифриза. Антифризы со временем ухудшаются, и обычно их следует менять каждые 3–5 лет. Поскольку эти системы находятся под давлением, обычному домовладельцу нецелесообразно проверять состояние раствора антифриза. Если у вас есть система такого типа, периодически проверяйте ее у специалиста по солнечному отоплению.

Перегрев

Перегрев происходит, когда в доме мало используется горячая вода, но солнце продолжает нагревать воду. Контроллер выключит насос, когда резервуар для хранения солнечной энергии достигнет верхнего предела (по умолчанию 180F, но часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить ошпаривание). Коллектор будет продолжать нагреваться, что допустимо для большинства систем, но это может привести к сбросу жидкости через клапан сброса давления и преждевременной деградации теплоносителя. Слив жидкости обратно в сливной бак может предотвратить повреждение жидкости, вызванное перегревом. Некоторые системы включают в себя электромагнитный клапан, который открывается для слива воды из бака в случае перегрева.

Слив коллектора и трубопровода

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используется только вода, наиболее уязвимы к повреждениям от замерзания. Системы «слива» или «обратного слива» обычно используют контроллер для автоматического слива контура коллектора. Датчики на коллекторе и накопительном баке сообщают контроллеру, когда следует отключить циркуляционный насос, слить воду из контура коллектора и когда снова запустить насос.

Неправильное размещение или использование некачественных датчиков может привести к тому, что они не смогут обнаруживать условия замерзания. Контроллер может не опорожнять систему, что может привести к дорогостоящему повреждению из-за замерзания. Убедитесь, что датчики замерзания установлены в соответствии с рекомендациями производителя, и проверяйте контроллер не реже одного раза в год, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Изображение

Для обеспечения полного опорожнения контура коллектора также должны быть предусмотрены средства предотвращения образования вакуума внутри контура коллектора при сливе жидкости. Обычно воздухоотводчик устанавливается в самой высокой точке контура коллектора. Хорошей практикой является теплоизоляция вентиляционных отверстий, чтобы они не замерзали. Также убедитесь, что ничто не блокирует поток воздуха в систему, когда цикл слива активен.

Коллекторы и трубопроводы должны иметь правильный уклон, чтобы обеспечить полный сток воды. Все коллекторы и трубопроводы должны иметь минимальный уклон 0,25 дюйма на фут (2,1 сантиметра на метр).

В системах хранения со встроенным коллектором или в «периодических» системах коллектор также является резервуаром для хранения. Укладка большого количества изоляции вокруг незастекленных частей коллектора и накрытие остекления на ночь или в пасмурные дни поможет защитить коллектор от низких температур. Однако вода в коллекторе может замерзнуть в течение продолжительных периодов очень холодной погоды. Трубы подачи и обратки коллектора также подвержены замерзанию, особенно если они проходят через неотапливаемое помещение или снаружи. Это может произойти, даже если трубы хорошо изолированы. Лучше всего слить всю систему до того, как наступят отрицательные температуры, чтобы избежать возможных повреждений от замерзания.