Системи за БГВ

Изборът на комбиниран бойлер със слънчеви колектори е най-разпространеният вариант за производството на топла вода за битово горещо водоснабдяване  (БГВ),  както  и  за  подпомагане  на  отоплението.  Естествено, винаги има алтернатива за затопляне на топлата вода, когато липсва достатъчно слънчева енергия. Може да се избере бивалентен бойлер с две серпентини, индиректно затопляне на водата от слънцето или от друг енергиен източник. Другият енергиен източник може да бъде котел или термопомпа. Електрическия нагревател също е добре да се предвижда. Соларната инсталация има табло за управление, с помощта на което ползването на източниците на топлина се степенува в ред, като, естествено, слънчевата енергия е приоритетна, след което е котелът или термопомпата и накрая е електрическият нагревател.

Слънчеви системи за нагряване на вода

Те използват  безплатно  топлината  от слънцето, за да затоплят вода за битови нужди. Може допълнително да се използва бойлер или нагревател, за да се повиши температурата на водата или да се осигури топла вода, когато слънчевата енергия не е на разположение.

Слънчеви инсталации за топла вода.
  • Основни изисквания към слънчевите инсталации

Слънчевите инсталации трябва да се изграждат на места, където е осигурено попадането на достатъчно количество слънчева радиация върху слънчевите колектори.  Слънчевият  колектор  поглъща  максимално  количество  слънчева енергия през деня, когато:

Колекторите са ориентиран в южно направление или близко до него (± 30°);

  • Слънчевите лъчи попадат перпендикулярно (във възможно най-голяма степен) върху повърхността на колектора (колекторът трябва да бъде под наклон спрямо хоризонталната равнина);
  • Няма засенчване, особено по време на най-интензивното слънчево греене. Ориентация на колекторите

Слънчевите колектори трябва да бъдат ориентирани на юг с цел попадане на възможно най-много слънчева енергия върху тях. В някои случаи се предпочита ориентация на юг с малко изместване към запад с цел да се използват по- високите следобедни температури, което води до по-добра ефективност на колектора. Отклонение до 30° от южната ориентация води до малко намаление на слънчевата   радиация   върху   повърхността   на   колектора.   При   по-големи отклонения до 450 намалението е от порядъка на 15 % през зимата и относително малко (около 5 %) през лятото.

Наклон на колекторите

Наклонът на колекторите се подбира така, че количеството слънчева радиация попадаща върху тях да  е  максимална  за  периода  от годината, през който  се използва инсталацията. Ако тя се използва само през летния сезон наклонът на колекторите трябва да бъде по-малък (около 30° за .територията на България). Ако ударението се поставя за работата на инсталацията през зимния период то наклонът на колекторите трябва да бъде голям (45 – 50° – за територията на България). Наклон на колектора спрямо хоризонталната равнина равен на географската ширина на региона (на екватора  – 0°, на северния полюс – 90°) осигурява   абсорбирането   на   възможно   най-много   слънчева   енергия   през годината.

Видове слънчеви инсталации за топла вода

Според начина на циркулация на флуида през колекторите системите се разделят на:

 

  • с естествена циркулация – моноблок системите /термосифонни/
  • с принудителна циркулация – помпени системи

 

При слънчевите инсталации с естествена циркулация флуида се движи в следствие на различната му плътност в системата, предизвикана от различните температури, до които се нагрява. При тази системи бойлерът се намира по- високо  от  слънчевия  колектор,  т.е.  системата  е  с  външен  водосъдържател /бойлер/. Системите с естествена циркулация могат да са с директна или индиректна схема – със топлообменник (серпентина). Слънчевата система с директна схема е възможно най-простата система за затопляне на вода. Липсата на  топлообменник, регулираща  апаратура  и  помпи  много  опростяват  схемата. Поради това, че водосъдържателя е външен намалява до известна степен ефективността й при по ниски температури.

Слънчевите системи с принудителна циркулация биват с директна схема и с индиректна схема.

При помпените слънчевите системи с директна схема водата, която се загрява преминава през слънчевите колектори и се загрява директно. Те не са препоръчителни от хигиенна гледна точка.

Слънчевите инсталации с индиректна схема имат два циркулационни кръга – Слънчев циркулационен кръг и Акумулаторен циркулационен кръг. Слънчевият кръг е отделен от системата за топла вода и допълнителното подгряване (най- често стандартните слънчеви инсталации се изграждат като бивалентни системи). Това се налага от обстоятелството, че този циркулационен кръг работи с водно-гликолов разтвор за защита от замръзване. Топлината от колектора се предава на питейната вода през топлообменник.

При слънчевите инсталации за топла вода се използва допълнителен източник на енергия, чието предназначение е да се осигурява допълнителна енергия в горната част на акумулатора или в линията на консумация, когато има недостиг на слънчева енергия.

При помпените системи работата  на циркулационните  помпи се  управлява от специален диференциален регулатор. Той включва помпата само когато температурата на флуида (топлоносителя) в горния край на слънчевите колектори е  по-висока  (от  3  до  10°С)  от  температурата  на  водата  в  долния  край  на топлинния акумулатор (бойлера). По този начин се предотвратява охлаждането на водата в акумулатора през нощта и при липса на слънчева радиация. За да не се допусне обратна циркулация и охлаждане на системата се използва обратен клапан в колекторния кръг.

Принцип на работа на слънчевите колектори

Тръбните слънчеви системи за топла вода са най-ефикасни сред всички видове слънчеви колектори. Благодарение на новите технологии за производство, разходите за направата им значително намаляха, което веднага доведе до многократно понижение на цените им и до нарастване на търсенето им. Популярността на вакуумните слънчеви колектори расте и заради факта, че те имат най-бързо възвръщане на средствата, които са вложени в тях.

 

Начинът на работа на слънчевите колектори е изключително прост. Самите колектори  представляват  стъклени  тръби,  които  са  един  своеобразен  термос.

Между първата и втората тръба има пространство, в което е създаден вакуум. Първата тръба (външната) е произведена от боросиликатно стъкло, в което има много малко желязо. Това позволява на слънчевите лъчи да достигат до вътрешната тръба с минимално разсейване от само 2%, докато останалите 98% активно се усвояват. Вътрешният слой също е покрит със специално, високотехнологично покритие, в което се крие и тайната на вакуумните слънчеви колектори. Благодарение на това покритие, тези колектори имат най-високите топлинни параметри в сравнение с всички останали видове колектори. То променя късите вълни на слънчевата радиация и я превръща в топлинна енергия, като коефициентът на полезно действие и усвояване на лъчите е 94, а загубите са едва 6%.

 

Тръбите на слънчевите колектори действат като абсорбер на радиацията, която се превръща в топлина предаваща се на топлопреносните течности или газове. Процесът на топлоотдаване стартира след около 2 минути, особено през летните месеци. При загряването температурата на флуида в тръбите бързо достига до точка на кипене и под формата на пара той достига до горната им част. Там става предаването на топлината към медна тръба, която се нагрява значително и започва да функционира като серпентината на електрическите бойлери, а именно да топли водата в бойлера. След като предаде топлината си, парата отново се превръща във течност, която обратно по тръбата с стича до най-долната и точка, където отново се превръща в пара и този процес се повтаря постоянно.