Активные гелиосистемы отопления зданий

В состав активной системы солнечного отопления входят коллектор солнечной энергии, аккумулятор теплоты, дополнительный (резервный) источник энергии, теплообменники для передачи теплоты из КСЭ в аккумулятор и из последнего к потребителям, насосы или вентиляторы, трубопроводы с арматурой и комплекс устройств для автоматического управления работой системы.

В зависимости от вида теплоносителя в контуре КСЭ различают жидкостные и воздушные гелиосистемы теплоснабжения. Теплоносителем в КСЭ может быть жидкость (вода, 40 — 50 процентный водный раствор этилен- или пропиленгликоля, органические теплоносители и др.) или газ (воздух). Использование воздуха позволяет исключить проблемы замерзания и коррозии, несколько снизить вес установки, по теплотехнически воздушные системы менее эффективны, чем жидкостные. В большинстве эксплуатируемых гелиосистем теплоносителем служит вода или антифриз. При этом КПД КСЭ выше, но существует опасность замерзания и коррозии, протечек теплоносителя, его перегрева. Теплота в здании распределяется с помощью вентилятора и воздуховодов в воздушных системах или посредством излучающих панелей, радиаторов и конвекторов, рассчитанных на низкотемпературный теплоноситель (в жидкостных системах). Если тепловая нагрузка отопления равна 45 - 60 Вт/м2, то при использовании напольной системы отопления (поверхность теплоизолированного снизу пола обогревается теплой водой, циркулирующей по проложенным в нем трубам) достаточно иметь температуру воды 30°С, а температуру поверхности пола 22 - 24°С, чтобы в помещении температура воздуха была 18°С. При этом коэффициент теплоотдачи от пола к воздуху составляет 10 - 12 Вт/(м2∙°С). Пол обычно выполняется из бетона, внутри которого прокладывается ряд полиэтиленовых труб ⌀20 мм для теплоносителя, снизу размещается слой теплоизоляции, который гидроизолируется от слоя каменной засыпки. В другом варианте используются медные трубы с алюминиевым ребром (листом) толщиной 0,5 мм, расположенным над слоем жесткого пенополиуретана. Сверху на алюминиевый лист укладывается тонкий слой войлока, а на него палас. Под отапливаемым полом может размещаться галечный аккумулятор, через который с помощью вентилятора продувается воздух.

Рис. 35. Принципиальные схемы водяной (а) и воздушной (б) активных систем солнечного отопления

Рис. 35. Принципиальные схемы водяной (а) и воздушной (б) активных систем солнечного отопления

1 - коллектор солнечной энергии; 2 - аккумулятор теплоты; 3 - дополнительный источник энергии: 4 - насос (вентилятор); 5 - регулирующий клапан; 6 - подача нагретого теплоносителя; 7 - возврат охлажденного теплоносителя