Солнечная система с принудительной циркуляцией использует электрический насос, управляемый дифференциальным температурным контроллером, для перемещения теплоносителя между коллекторами и баком-накопителем, который может находиться в любом месте здания. Насос обычно включается, когда коллектор на 5–8 К горячее бака. Это стандартная конфигурация солнечного водонагрева в Центральной и Северной Европе.
Как работает солнечная система с принудительной циркуляцией?
Контроллер следит за двумя датчиками температуры — на выходе коллектора и в нижней части накопителя — и включает насос, когда сбор тепла оправдан. Когда коллектор становится горячее бака, как правило на 5–8 К, насос запускается и прокачивает смесь воды и гликоля через батарею коллекторов; жидкость отдает тепло через змеевиковый теплообменник в баке и возвращается. Когда разность падает до 2–3 К, насос останавливается. Поскольку движущую силу создает электрический насос, бак больше не должен находиться выше коллекторов — это определяющее ограничение термосифонной системы, — поэтому коллекторы устанавливают на кровле, а накопитель — в техническом помещении.
Принудительная циркуляция или термосифон: что вам нужно?
Выбирайте по климату и зданию. Термосифон проще и дешевле там, где мороз редок и бак на кровле допустим; принудительная циркуляция — ответ для климата с заморозками (гликолевый контур полностью морозостоек), для комбинированных систем с поддержкой отопления помещений, для больших полей коллекторов и везде, где бак должен находиться внутри здания, — так обстоит дело в большей части Центральной и Северной Европы, и именно на этой конфигурации построена основная часть солнечных тепловых установок Германии. Насос добавляет компоненты и небольшое потребление электроэнергии; взамен проектировщик получает полную свободу в размещении бака, объеме накопителя и топологии системы.
Из каких компонентов состоит солнечный контур?
Помимо коллекторов и накопителя, закрытому контуру нужен определенный набор деталей, обычно поставляемый в виде готовой насосной группы солнечного контура: циркуляционный насос, обратный клапан для блокировки обратного термосифона ночью, расходомер, предохранительный клапан, манометр и краны заполнения и слива. Вокруг них располагаются расширительный бак, подобранный так, чтобы принимать расширение жидкости и содержимое коллектора в виде пара при стагнации, контроллер солнечной системы с датчиками, а также сепаратор воздуха с воздухоотводчиками в верхних точках. Каждый компонент рассчитан на условия стагнации — отключение электроэнергии в летний день доводит коллекторы до 160–200 °C, и контур должен воспринимать это как обычное рабочее состояние.
Высокий, низкий или согласованный расход: какой расход должен обеспечивать насос?
| Стратегия | Удельный расход | Лучше всего подходит для |
|---|---|---|
| Высокий расход | 30 – 50 л/ч на 1 м² коллектора | Малых систем горячей воды; максимальный КПД коллектора |
| Низкий расход | 10 – 20 л/ч на 1 м² | Крупных систем; быстрая, сильно стратифицированная зарядка бака |
| Согласованный расход | Переменный, управление по ШИМ (PWM) | Современных контроллеров, подстраивающих расход под облученность |
Высокий расход сохраняет коллектор холодным и эффективным, но возвращает в накопитель едва теплую воду; низкий расход сразу дает пригодные к использованию температуры за один проход и заряжает стратифицированный накопитель сверху вниз. Согласованный расход позволяет контроллеру плавно регулировать насос и стал стандартом с высокоэффективными насосами с поддержкой PWM.
Сколько электроэнергии потребляет насос?
Немного — современные высокоэффективные циркуляционные насосы потребляют примерно 3–20 Вт в солнечном режиме. Регламент ЕС по экодизайну 641/2009 ограничивает потребление циркуляционных насосов индексом энергоэффективности 0,23 для насосов, выведенных на рынок с 2015 года, благодаря чему старые нерегулируемые насосы мощностью 40–80 Вт ушли из новых установок. За год насос системы для семьи потребляет несколько десятков киловатт-часов, перемещая одну-две тысячи киловатт-часов солнечного тепла, — доля затрат электроэнергии составляет всего один-два процента. Комплекты Solimpeks с принудительной циркуляцией сочетают плоские коллекторы Wunder с баками-накопителями со змеевиками, изготовленными на заводе компании в Конье, и охватывают весь диапазон от горячего водоснабжения односемейных домов до крупных коммерческих полей по одному и тому же принципу контура.
Часто задаваемые вопросы
Что происходит с системой с принудительной циркуляцией при отключении электроэнергии?
Циркуляция прекращается, и коллекторы при ярком солнце нагреваются до температуры стагнации. Правильно спроектированный контур переносит это в рабочем порядке: расширительный бак принимает объем пара, а система возобновляет нормальную работу при восстановлении питания.
Может ли система с принудительной циркуляцией работать без антифриза?
Да, в виде системы Drain-Back: коллекторы опорожняются в резервуар при каждой остановке насоса, поэтому можно использовать обычную воду, а мороз и стагнация перестают быть проблемой. Классические системы под давлением в климате с заморозками используют вместо этого смесь с пропиленгликолем.
Каковы типичные настройки контроллера?
Включение при разности коллектор–бак 5–8 К, выключение при 2–3 К, а максимальный предел температуры бака обычно устанавливается между 60 и 90 °C. Гистерезис не дает насосу часто включаться и выключаться на рассвете и закате.
Работает ли солнечный насос ночью?
Нет — в темноте условие по разности температур не выполняется, а обратный клапан блокирует обратную циркуляцию, которая охлаждала бы бак через коллекторы. Некоторые контроллеры предлагают функцию намеренного ночного охлаждения для сброса избытка летнего тепла, но она работает, только если ее активировать.