СОЛНЕЧНЫЕ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

По принципу работы солнечные водонагревательные установки можно разделить на два типа: установки с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В последние годы все больше производится пассивных водонагревателей, которые работают без насоса, а следовательно, не потребляют электроэнергию. Они проще в конструктивном отношении, надежнее в эксплуатации, почти не требуют ухода, а по своей эффективности практически не уступают солнечным водонагревательным установкам с принудительной циркуляцией. Более половины пассивных водонагревателей составляют установки термосифонного типа с естественной циркуляцией, а остальные - это компактные водонагреватели, в которых бак-аккумулятор горячей воды и коллектор солнечной энергии объединены (интегрированы) в единое компактное устройство.

Водонагреватели с естественной циркуляцией воды

Принцип работы солнечной водонагревательной установки термосифонного типа с естественной циркуляцией теплоносителя иллюстрируется схемой, показанной на рис. 24, а. Установка содержит коллектор солнечной энергии, бак-аккумулятор горячей воды, подъемную трубу и опускную трубу. В нижнюю часть бака-аккумулятора подводится холодная вода (ХВ), и из его верхней части отводится к потребителям горячая вода (ГВ). Перечисленные элементы образуют контур естественной циркуляции воды. По подъемной трубе горячая вода из коллектора солнечной энергии поступает в бак-аккумулятор, а по опускной трубе из бака в коллектор поступает более холодная вода для нагрева за счет поглощенной солнечной энергии. Поскольку средняя температура воды в подъемной трубе выше, чем в опускной, плотность воды, напротив, ниже во второй трубе. И вследствие этого возникает разность давлений (Па), вызывающая движение воды в контуре циркуляции:

Δp = gH(ρ1 – ρ2),

где g - ускорение свободного падения, равное для равнинных районов 9,81 м/с2; Н - разность отметок низа солнечного коллектора (нулевой уровень) и места подвода горячей воды в бак-аккумулятор, м; ρ1 - плотность воды в опускной трубе при температуре Т1 кг/м3; ρ2 - плотность воды в подъемной трубе при температуре Т2, кг/м3.

Рис. 24. Схема (а) и конструкции (б) солнечного водонагревателя с естественной циркуляцией

Рис. 24. Схема (а) и конструкции (б) солнечного водонагревателя с естественной циркуляцией

а: 1 - солнечный коллектор; 2 - бак-аккумулятор горячей воды;

б: 1 - термостат; 2 - горячая вода; 3 - бак горячей воды; 4 - расширительный бак; 5 — горячий теплоноситель; 6 - теплообменник; 7 - подвод холодной воды; 8 - обратная труба; 9 - коллектор; 10 - электронагреватель

Очевидно, что чем больше разность температур воды, тем больше разность давлений и интенсивнее движение воды. Аналогичное влияние оказывает увеличение разности отметок H.