Солнечную систему от мороза защищают три проверенных способа: косвенный контур, заполненный антифризом на основе пропиленгликоля (40-процентная смесь защищает примерно до −21 °C, 50-процентная — примерно до −32 °C), конструкция Drain-Back, при которой коллекторы самотеком опорожняются при каждой остановке насоса, или — только как резервная мера — цикл защиты от замерзания в контроллере, прокачивающий теплую воду из бака. Гликоль — европейский стандарт; Drain-Back полностью устраняет риск замерзания.
Почему замерзание опасно для солнечного коллектора?
Вода при замерзании расширяется примерно на 9 % и делает это с силой, достаточной, чтобы разорвать медные трубки абсорбера, коллекторные гребенки и наружные трубопроводы. Повреждение обычно проявляется протечками в первый теплый день, после таяния льда, — к этому моменту абсорбер может годиться только в утиль. Повреждения от мороза предотвращаются проектом, поэтому каждая серьезная установка в холодном климате использует один из трех описанных ниже способов, а не надеется на мягкие зимы. Что мороз, град и штормы делают со стеклом и корпусом коллектора — отдельный вопрос, рассмотренный в материале что происходит с солнечными коллекторами при граде и морозе.
Какие существуют методы защиты от замерзания?
| Метод | Как защищает | Для чего лучше всего подходит |
|---|---|---|
| Гликолевый (косвенный) контур | Смесь с антифризом не может замерзнуть при расчетной температуре | Стандартные европейские системы с насосом; любой климат |
| Система Drain-Back | Коллекторы стоят пустыми, когда насос выключен | Холодный климат; системы с долгими периодами простоя |
| Цикл защиты от замерзания | Контроллер прокачивает через коллектор теплую воду из бака | Мягкий климат с редкими слабыми морозами; только как резерв |
| Термосифон с защищенным контуром | В косвенных термосифонах антифриз используется в контуре рубашки | Районы с заморозками, компактные кровельные установки |
Прямые системы, в которых водопроводная вода проходит через коллектор, не имеют собственной защиты и пригодны, по сути, только для климата без заморозков.
Какой уровень защиты гликолем нужен?
Подбирайте концентрацию гликоля по самой низкой температуре, которую на вашем объекте можно ожидать, с запасом. Ориентировочная защита от замерзания для ингибированного пропиленгликоля в воде:
| Доля пропиленгликоля | Защита от замерзания до прибл. |
|---|---|
| 25 % | −10 °C |
| 30 % | −13 °C |
| 40 % | −21 °C |
| 50 % | −32 °C |
Ниже расчетной температуры смесь сначала превращается в шугу, которая не разрывает трубы; реальная точка разрыва лежит заметно ниже точки замерзания, и это встроенный запас безопасности. Не превышайте концентрацию примерно 50 % — вязкость растет, теплопередача ухудшается, а насос работает с большей нагрузкой, передавая меньше энергии. Какой теплоноситель купить и как ежегодно проверять его состояние — в материале какой антифриз использовать в солнечном контуре.
Как Drain-Back полностью устраняет риск замерзания?
Система Drain-Back держит теплоноситель в емкости внутри отапливаемого здания. Когда насос работает, жидкость выталкивается вверх в коллекторы; в тот момент, когда он останавливается — намеренно, при отключении электричества или в зимнем простое, — сила тяжести полностью опорожняет коллектор и кровельные трубопроводы. На кровле не остается ничего, что могло бы замерзнуть, поэтому достаточно простой воды или слабой смеси гликоля, а тот же механизм защищает и от летней стагнации. Цена — более строгие правила монтажа: непрерывный уклон труб и коллектор, который опорожняется полностью.
Достаточно ли одного только цикла защиты от замерзания в контроллере?
Нет — рассматривайте его как резерв, но никогда как основную стратегию в климате с настоящей зимой. Функция защиты от замерзания прокачивает через коллектор теплую воду из нижней части бака, когда датчик показывает около 0 °C. Она работает, но расходует накопленное солнечное тепло на защиту оборудования и отказывает именно тогда, когда зимний риск максимален: при отключении электричества. В климате, где морозы редки и слабы, некоторые прямые установки полагаются на нее; везде, где держится устойчивая отрицательная температура, правильный ответ — гликоль или Drain-Back. Учтите, что защита от замерзания и зимняя производительность — разные вопросы: сколько тепла защищенная система действительно отдает в январе, рассмотрено в материале работает ли солнечный нагрев воды зимой.
Часто задаваемые вопросы
Замерзнет ли моя солнечная система при отключении электричества?
Гликолевая система безопасна — ее защита химическая и не требует электричества. Система Drain-Back тоже безопасна: остановка насоса — именно то, что опорожняет коллекторы. В случае отключения под угрозой только системы, полагающиеся на цикл защиты от замерзания, питаемый электричеством.
Можно ли зимой использовать простую воду в солнечном коллекторе?
Только в системе Drain-Back, где коллектор в простое стоит пустым, или в действительно безморозном климате. В стандартном заполненном контуре простая вода замерзнет и может разорвать абсорбер за одну холодную ночь.
Нужна ли защита от замерзания вакуумным трубчатым коллекторам?
Да. Вакуум превосходно изолирует абсорбер, но трубы гребенок, распределительные коллекторы и кровельные трубопроводы по-прежнему содержат жидкость, которая замерзает как любая другая. Вакуумные трубчатые системы в холодном климате используют гликолевые контуры так же, как плоские.
Как часто проверять защиту гликоля от замерзания?
Раз в год перед зимой, рефрактометром или тест-полосками на насосной группе. Гликоль со временем разрушается, особенно после стагнации, поэтому концентрация и pH, с которыми вы заполняли систему, не сохраняются навсегда.