Проектирование систем

Насосная группа солнечного контура (солнечная станция)

Определение

Насосная группа солнечного контура — это готовый к монтажу гидравлический центр напорной солнечной тепловой системы: циркуляционный насос, предохранительный клапан на 6 бар, манометр, расходомер, обратные клапаны и штуцеры заполнения и слива в одном теплоизолированном корпусе. Она прокачивает теплоноситель между коллекторами и баком-накопителем с расходом 10–50 литров на квадратный метр коллектора в час в зависимости от концепции расхода.

Какие компоненты входят в насосную группу солнечного контура?

Насосная группа солнечного контура объединяет все гидравлические компоненты, элементы безопасности и контроля солнечного контура в одном заводском теплоизолированном настенном блоке — вместо десятка отдельно подключаемых элементов остаются два присоединения к крыше и два к баку.

КомпонентНазначение
Циркуляционный насосПеремещает теплоноситель между коллекторами и баком; с регулированием скорости
Предохранительный клапан (6 бар)Сбрасывает избыточное давление; сброс идет в сборную емкость
МанометрПоказывает давление заполнения; первый шаг при диагностике утечки
Расходомер (ротаметр)Устанавливает и проверяет расчетный расход
Гравитационные тормоза / обратные клапаныБлокируют обратную циркуляцию ночью
Клапаны заполнения и сливаПромывка, заполнение под давлением и замена теплоносителя
Термометры подачи и обратной линииМгновенная проверка работы
Сепаратор воздуха (двухлинейные станции)Удаляет из теплоносителя микропузырьки
Подключение расширительного бакаПрисоединяет бак со стороны всасывания насоса

Как управляется насос и какой расход правильный?

Контроллер солнечной системы включает насос по разности температур, а в современных станциях еще и регулирует его скорость по сигналу ШИМ или 0–10 В. Настройка зависит от концепции расхода: классические системы с высоким расходом прокачивают 30–50 л/(м²·ч) площади коллектора при небольшом нагреве теплоносителя, а системы с низким расходом работают при 10–20 л/(м²·ч) со стратифицированной загрузкой при значительном нагреве; системы с согласованным расходом занимают промежуточное положение. С августа 2015 года Регламент ЕС по экодизайну 641/2009 ограничивает индекс энергоэффективности циркуляционных насосов с мокрым ротором значением 0,23, поэтому современные станции комплектуются высокоэффективными насосами с ECM-двигателем, которые потребляют электроэнергии более чем вдвое меньше, чем старые модели с фиксированной скоростью. Насос должен быть рассчитан на гликоль и на температуры солнечной обратной линии, значительно превышающие 100 °C.

Чем отличаются однолинейные и двухлинейные станции?

Однолинейная станция устанавливается только на обратной (холодной) трубе и несет насос и группу безопасности — подающая труба прокладывается отдельно, что экономит средства в простых системах ГВС. Двухлинейная станция объединяет подачу и обратную линию бок о бок в одном теплоизоляционном корпусе, добавляя приборы на стороне подачи и, как правило, сепаратор воздуха в самой горячей точке контура, где растворенный воздух легче всего выделяется из теплоносителя. Комбинированные системы и более крупные поля обычно строятся с двухлинейными станциями.

Какие функции безопасности обязательны?

Герметичный контур защищают три элемента. Предохранительный клапан на 6 бар — последний рубеж защиты; его выходной патрубок должен быть выведен в емкость, поскольку сбрасываемый теплоноситель — горячий пропиленгликоль, который необходимо собрать, а не сливать в канализацию. Расширительный бак, подключенный ниже станции со стороны всасывания насоса, принимает расширение теплоносителя и объем, вытесняемый при стагнации. А гравитационные тормоза должны удерживать обратный термосифонный поток в обеих линиях — без них теплый бак тихо отдает тепло ночному небу через коллекторы.

Как выполнить пусконаладку и техническое обслуживание насосной группы?

Пусконаладка проходит в строго определенной последовательности: промыть контур, заполнить его под давлением готовой смесью через клапаны заполнения и слива, установить давление в холодном состоянии примерно 1,5–2,5 бар в зависимости от статической высоты, настроить расчетный расход по ротаметру и удалять воздух, пока насос не станет работать бесшумно. После этого станция становится точкой обслуживания «одним взглядом»: манометр показывает стабильное давление, расход в пределах нормы, разность температур подачи и обратной линии при солнце правдоподобна. Проверка теплоносителя каждые 2–3 года завершает регламент — одна из причин, почему компактные станции известных производителей, таких как Solimpeks, естественно сочетаются с их линейками коллекторов.

Часто задаваемые вопросы

Какое давление должна показывать насосная группа солнечного контура?

В холодном состоянии примерно 1,5–2,5 бар: 0,1 бар на метр высоты между станцией и верхом коллектора плюс около 0,3 бар. В рабочем режиме показание немного выше. Постоянно падающее давление означает утечку, срабатывание предохранительного клапана или неисправный расширительный бак.

Почему предохранительный клапан должен сбрасывать теплоноситель в емкость?

Потому что выбрасываемая жидкость — горячая гликолевая смесь, а не обычная вода. Сбор в емкость предотвращает ожоги и загрязнение окружающей среды и сразу показывает, что произошло избыточное повышение давления при стагнации, — повод проверить давление и давление предварительной накачки бака.

Можно ли использовать в солнечной станции любой циркуляционный насос для отопления?

Нет. Насос должен выдерживать гликолевые теплоносители и температуры солнечной обратной линии выше 100 °C, а правила ЕС по экодизайну требуют индекса энергоэффективности 0,23 или лучше. Стандартное решение — высокоэффективные циркуляционные насосы для солнечных систем с входом управления скоростью по ШИМ.

Что на самом деле показывает расходомер?

Обеспечивается ли в контуре расчетный расход — например, около 30–50 л/(м²·ч) в системе с высоким расходом. Показание заметно ниже заданного значения сигнализирует о воздухе в контуре, засорении фильтра или неисправности насоса еще до того, как потери выработки станут очевидными.

Источники и дополнительные материалы

Об авторе

Инженерная команда Solimpeks

Солнечные коллекторы и проектирование систем