Автономная солнечная водонагревательная система (ВНС) "Независимость"

Вначале рассмотрим как работает обыкновенная водонагревательная система (ВНС) на примере ВНС "Оптима".

Источником тепла является солнечный свет.
Принимает это тепло солнечный вакуумный коллектор, состоящий из вакуумных трубок и медного теплообменника.  Проходя внутри коллектора по сильно нагретым Солнцем медным наконечникам, жидкий теплоноситель (вода или антифриз) нагревается сам и переносит тепло по теплоизолированному трубопроводу в бак. В бак подается холодная вода, которая, соприкасаясь со змеевиком с горячим теплоносителем, нагревается и готова к использованию в горячем водоснабжении либо в отоплении. Круговорот теплоносителя в замкнутом трубопроводе через коллектор и змеевик бака будем называть первый контур. Теплоизолированный бак с водой также является аккумулятором тепла полученного от Солнца.

Заставляя двигаться теплоноситель по первому контуру, мы переносим тепло от коллектора к баку - месту нагрева воды. Основной движущий элемент, который переносит тепло по ВНС "Оптима" от коллектора к баку, - это обычный водяной циркуляционный насос. Сам насос потребляет электричество и управляет режимами подачи тепла при помощи электрической АСУ (автоматической системы управления). Следовательно, данная насосная станция (насос + АСУ) нуждается в электричестве и будет считаться автономной, если электроэнергию выработать самостоятельно.

Возможность независимого производства электроэнергии дает солнечная батарея КСМ-180. Специалистами нашей компании также была предложена уникальная логика управления насосной станцией, вообще упраздняющая автоматическую систему управления, внося значительное удешевление в общую стоимость водонагревательной системы.

Принцип действия автономной ВНС "Независимость".

Устанавливая солнечную водонагревательную систему, мы понимаем, что забирать тепло с вакуумного коллектора за счет приведения в движение теплоносителя насосом целесообразно только при ярком свечении Солнца. Именно в этот момент происходит сильное нагревание теплоносителя в солнечном вакуумном коллекторе.

Одномоментно ярко палящее Солнце способно на солнечной батарее КСМ-180 выработать электричество, которое тут же будет подано на насос. Он сразу начнет работать и, гоняя теплоноситель по первому контуру, будет переносить тепло от коллектора к месту хранения и потребления. В результате насос будет работать не на подведенной из вне электроэнергии, а на выработанном самостоятельно и в нужный момент электричестве от Солнца. Период работы насоса будет в точности совпадать с необходимостью забирать тепло с вакуумного коллектора. А появление и исчезновение солнечных лучей полностью заменят АСУ (контроллер) и представят собой логику управления насосом: Солнце светит и греет, насос гоняет.

Основное преимущество данной водонагревательной системы: ВНС "Независимость" может нагревать воду абсолютно автономно. Необходимы единовременные затраты на оборудование, и далее всю работу по нагреву воды и переносу тепла бесплатно сделает за Вас Солнце.

Строение автономной ВНС "Независимость".

Первоочередной составной частью водонагревательной системы "Независимость" является солнечный вакуумный коллектор. Количество коллекторов подбирается, в первую очередь, по объему тепловой энергии, необходимой для нагрева воды согласно её расходу под ваши потребности. Можно начать с минимального набора и взять один вакуумный коллектор KD-SC-HP58/1800-20. Данный коллектор состоит из двадцати трубок. Размер затемнённой поверхности - 1800 х 58 мм. Тепловая мощность снимаемая одной трубкой N= 930 Вт/м² х 1,8 м х 0,058 м = 97 Ватт. Общая тепловая мощность коллектора KD-SC-HP58/1800-20 будет составлять около 2-х кВт (97 Вт х 20).

Если данной мощности, на Ваш взгляд, будет недостаточно, Вы можете увеличить количество коллекторов до необходимого Вам. Мощность системы будет линейно возрастать. Значение суммарной мощности, которая будет направленна на нагрев теплоносителя, легко подсчитать, умножив мощность одного коллектора на их количество.

Следующий элемент ВНС - жидкий теплоноситель, вода или антифриз. Вода может использоваться в качестве теплоносителя при весенне-летне-осенней эксплуатации системы. В случае круглогодичного использования ВНС необходимо применять незамерзающую жидкость, чтобы не испортить систему при отрицательных температурах воздуха в случае длительного отсутствия ясного солнечного сияния. Для заправки первого контура системы с одним или двумя солнечными коллекторами и небольшим удалением их от бака будет достаточно 20-ти литров теплоносителя.

Для переноса горячего теплоносителя по теплоизолированному трубопроводу нам понадобится электрический циркуляционный насос. В данной системе он будет работать от источника с постоянным током и напряжением 12 или 24В. Насос может быть применен различных марок и моделей с небольшой потребляемой мощностью до 200 Ватт, так как от него не потребуется создания большой производительности и давления при циркуляции по первому контуру. Примером может быть насос c автоматическим отключением по давлению: CDP-35. Мембранные электрические автоматические насосы серии CDP-35 на 12 и 24 Bольт применяются для перекачивания морской и пресной воды и других нейтральных жидкостей, по своему составу схожих с водой. Насосы оборудованы встроенным реле давления, которое отключает насос при достижении максимального давления в выходном патрубке (т.е. насос автоматически отключается после закрытия задвижки).

Ключевым компонентом полностью автономной водонагревательной системы будет являться солнечная батарея (фотоэлектрический модуль) или, ещё её называют, солнечная панель, состоящая из фотоэлектрических преобразователей, способных превратить солнечный свет в необходимое для работы насоса электричество. Привлекательность использования солнечной панели в данной системе состоит в том, что она будет вырабатывать электроэнергию именно в тот момент, когда она будет нужна для циркуляции теплоносителя по первому контуру. Электрическую мощность панели можно подобрать с некоторым превышением потребляемой мощности насоса. В системе "Независимость" с этой задачей идеально справляется солнечная батарея Квант КСМ-190 с номинальной мощностью более 190 Ватт.