Влітку сонячний колектор може "закипіти". Як з цим боротися?

При використанні у домашньому побуті систем опалення та підігріву води, працюючих на сонячній енергії, необхідно враховувати деякі специфічні правила експлуатації цих пристроїв.

Все більше українців переходять на альтернативні джерела енергії для забезпечення своїх побутових потреб. Найбільш поширеними засобами для гарячого водопостачання і опалення оселі стають теплові сонячні колектори (геліотермічні установки). Можна впевнено прогнозувати, що в перспективі наступних п’яти - десяти  років такі установки будуть звичайною справою в українському домогосподарстві. Але при всіх своїх перевагах вони мають деякі ризики, пов’язані  з так званим «стагнаційним режимом». Саме тому кожен господар повинен добре розуміти, що треба робити задля запобігання пошкодженню систем опалення та підігріву води  під час процесу стагнації.

Стагнація геліотермічних пристроїв відбувається в літній період, в комбінованих системах, які виконують функцію опалення та гарячого водопостачання. Зрозуміло, що під час часового відрізку в діапазоні з травня по вересень, коли температура повітря висока, опалення взагалі не потрібне, а потреба в підігріві води значно знижується. Тому геліотермічні побутові установки в цей відрізок часу знаходяться, так би мовити, «в стані застою». І саме цим об’єктивним чинником обумовлюється початок процесу стагнації. 

Термін «стагнація геліотермічної установки» означає: стан або час коли в контурі геліотермічної установки не відбувається теплообмін, тобто абсорбована теплова енергія сонячних променів не надходить до акумулюючої ємкості (бойлера), що також означає кипіння теплоносія в колекторі. Причиною зупинки роботи геліотермічної установки може бути повністю нагріта акумулююча ємкість, дефект насосної станції або знеструмлення. 

Вперше детальне дослідження стагнації було описано європейськими дослідниками Хауснером і Люстігом у 2002 році. На основі зроблених замірів вони виділяють п’ять фаз режиму стагнації: розширення теплоносія, витиснення теплоносія з колектора,  кипіння теплоносія в колекторі,збільшення концентрації пропіленгліколю та  заповнення колектору теплоносієм. Під час кожної фази відбуваються значні стрибки та перепади температури і тиску в колекторі. Саме з цим пов’язані основні ризики, які можуть причинити пошкодження енергетичній установці. Як відбуваються коливання температури і тиску, можна побачити на графічному зображенні:

11.png

Висока температура в колекторі, яка може бути спричинена стагнацією установки, призводить до термічного розпаду теплоносія. При температурах понад 160°С виникають активні сполучення, які призводять до деградації лужних сполук. Висока температура слугує каталізатором даного процесу. Теплоносій, який залишився в колекторі, піддається впливу високої температури і відсоткова частка пропіленгліколю в суміші зростає, що призводить до збільшення температури кипіння. Пропіленгліколь починає википати, в колекторі утворюються смолоподібні, полімерні продукти розпаду, які не розчиняються в рідині і можуть повністю забити систему трубопроводів колектору. Це, в свою чергу,  призводить до звуження діаметру, зменшення об‘ємного потоку і зниження продуктивності установки. В найгіршому випадку      розпад теплоносія, викликаний процесом стагнації може взагалі призвести до виходу з ладу сонячного колектора. 

Деякі приклади тих пошкоджень, які може спричинити вищезазначений процес, можна побачити на зображеннях 1 та 2:

12.jpg

13.jpg

За останні роки продуктивність сонячних колекторів значно зросла, що також призводить до збільшення ризику під час стагнації установки. Як наслідок - температура стагнації у вакуумних колекторах може сягати понад 300°С.

В Україні вже розроблені технічні рішення, здатні ефективно протидіяти усім стагнаційним ризикам. Головне завдання - знизити можливість утворення пару в колекторі і запобігти перегріву теплоносія. Досягнення даного результату можливе декількома шляхами. Одним із способів захисту системи від перегріву є виконання гідравлічної схеми за принципом системи Драйн Бек (Drain-Back), тобто при досягненні критичної температури, вимикається насос геліоконтуру і теплоносій зливається в додаткову ємкість. Деякі виробники пропонують використовувати спеціальні радіатори для охолодження теплоносія або акумулюючої ємкості. Інші пропонують охолоджувати акумулюючу ємкість через колектор в нічний період часу. 

Тому господарю, який вирішив установити в своєму домі сонячні колектори комбінованого типу (одночасно виконують функції опалення та підігріву води), варто заздалегідь підняти питання щодо стагнаційного ризику перед фірмою-постачальником обладнання і домовитись щодо того або іншого варіанту вирішення цієї проблеми.

Читайте також:
По матеріалах сайту caxapa.ua

Якщо Ви помітили орфографічну помилку, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Новини по темі:

comments powered by Disqus
Система Orphus
Щотижнева
e-mail розсилка