Бак аккумулятор для солнечных коллекторов

Для оптимальной работы гелиосистемы необходимо аккумулировать тепловую энергию. Для этих целей, как правило, используют баки-аккумуляторы.

Для эффективной работы системы солнечного горячего водоснабжения правильно подобранный бак аккумулятор так же важен, как и солнечные коллекторы.

Объём бака должен быть достаточным для хранения полученной солнечной энергии за день.
При выборе бака аккумулятора для гелиосистемы так же следует обратить внимание на следующие параметры:
Форма бака. Теплоизоляция. Размеры теплообменников.

Форма бака аккумулятора для солнечных коллекторов.

Чем выше и уже бак, тем лучше будет термическая стратификация или другими словами температурное расслоение. Этот процесс заставляет холодную воду собираться в нижней части бака, вытесняя горячую воду в его верхнюю часть, откуда происходит разбор горячей воды. Данное явление происходит из-за различия плотности теплой и холодной воды. Менее плотная нагретая вода всегда устремляется вверх.

Для обеспечения тепловой стратификации соотношение высоты к диаметру должна быть не менее чем 2,5 к 1. К примеру, для бака объёмом 300 литров диаметром около 0,65 м высота должна быть примерно 1,75 метра.

Поскольку бак аккумулятор для солнечных коллекторов должен быть оснащен дополнительным змеевиком для дублирующего источника энергии, то тепловая стратификация играет важную роль для эффективной работы гелиосистемы.

Рассмотрим пример, как это работает на практике.

Когда бак не прогрет, нижний змеевик, подключенный к гелиосистеме, передает тепло всему объёму бака. Благодаря термической стратификации нагретая вода поднимается вверх, а в нижней части вода будет холоднее. Это способствует повышению КПД и производительности солнечного коллектора.

Рис.1 Нагрев бака нижним змеевиком от гелиосистемы.

В случае, когда солнечной интенсивности недостаточно верхний змеевик в бивалентном баке, подключенный к дублирующему источнику энергии догревает горячую воду. В данном случае нагревается только верхняя зона бойлера, где и происходит водоразбор. В таком случае потребитель всегда будет обеспечен горячей водой, по крайней мере, на ближайший водоразбор.

Рис.2 Догрев бака аккумулятора дублирующим котлом.

В таком случае, нижняя зона все еще холодная и готова принимать тепло от солнечных коллекторов. Чем больше будет эта зона, тем больше будет производительность гелиосистемы, поскольку солнечные коллекторы смогут больше передать солнечного тепла. Другими словами, увеличивается ёмкость аккумулятора. Для обеспечения максимальной эффективности, без дискомфорта для пользователя, рекомендуется оставлять за нижней зоной не менее 2/3 общего объема бака.

Рис.3 Тепловая стратификация бака аккумулятора

В случае использования моновалентного бака (с одним змеевиком) в качестве догревателя используется электрический ТЭН. Данный ТЭН так же должен быть установлен в верхней зоне бака.

Рис.4 ТЭН в качестве дублирующего источника энергии.

Теплоизоляция бака аккумулятора для гелиосистемы.

Как правило, в качестве материала для теплоизоляции используется пенополиуретан. Этот материал обладает низкой теплопроводностью и гидропроницаемостью. Толщина теплоизоляции должна быть не менее 80 мм. Коэффициент теплопроводности не менее 0,035 Вт/мК. Это позволяет баку терять не более 2-3 градусов в нагретом состоянии.

Теплообменники в бойлере для солнечных коллекторов.

Поскольку солнечные коллекторы не являются стабильным теплогенератором, то следует подбирать площадь теплообменника на низкотемпературные режимы работы. Другими словами, во время слабой солнечной инсоляции, теплоноситель гелиосистемы не сможет обеспечить высокую разницу температуры. Поэтому следует увеличивать площадь теплообмена.

Оптимальным соотношением является отношение полезной площади коллекторов к площади змеевика 1 : 5.

Бак аккумулятор для солнечных коллекторов, подобранный с учетом всех перечисленных параметров, будет способствовать повышению производительности гелиосистемы и комфорту пользователей.