При использовании в домашнем быту систем отопления и подогрева воды, работающих на солнечной энергии, необходимо учитывать некоторые специфические правила эксплуатации этих устройств.
Все больше украинцев переходят на альтернативные источники энергии для обеспечения своих бытовых нужд. Наиболее распространенными средствами для горячего водоснабжения и отопления дома становятся тепловые солнечные коллекторы (гелиотермические установки). Можно уверенно прогнозировать, что в перспективе следующих пяти — десяти лет такие установки будут обычным делом в украинском домохозяйстве. Но при всех своих достоинствах они имеют некоторые риски, связанные с так называемым «стагнаційним режимом». Именно поэтому каждый хозяин должен хорошо понимать, что надо делать для предотвращения повреждения систем отопления и подогрева воды во время процесса стагнации.
Стагнация гелиотермических устройств происходит в летний период, в комбинированных системах, которые выполняют функцию отопления и горячего водоснабжения. Понятно, что во время временного отрезка в диапазоне с мая по сентябрь, когда температура воздуха высокая, отопление вообще не нужно, а потребность в подогреве воды значительно снижается. Поэтому гелиотермические бытовые установки в этот отрезок времени находятся, так сказать, «в состоянии застоя». И именно этим объективным фактором обусловливается начало процесса стагнации.
Термин «стагнация гелиотермической установки» означает: состояние или время когда в контуре гелиотермической установки не происходит теплообмен, то есть абсорбированная тепловая энергия солнечных лучей не поступает к аккумулирующей емкости (бойлера), что также означает кипения теплоносителя в коллекторе. Причиной остановки работы гелиотермической установки может быть полностью нагрета аккумулирующая емкость, дефект насосной станции или обесточивания.
Впервые детальное исследование стагнации был описан европейскими исследователями Хауснером и Люстігом в 2002 году. На основе сделанных замеров они выделяют пять фаз режима стагнации: расширение теплоносителя, вытеснение теплоносителя из коллектора, кипения теплоносителя в коллекторе,увеличение концентрации пропиленгликоля и заполнение коллектора теплоносителем. Во время каждой фазы происходят значительные скачки и перепады температуры и давления в коллекторе. Именно с этим связаны основные риски, которые могут причинить повреждения энергетической установке. Как происходят колебания температуры и давления, можно увидеть на графическом изображении:
Высокая температура в коллекторе, которая может быть вызвана стагнацией установки, приводит к термическому распаду теплоносителя. При температурах свыше 160°С возникают активные соединения, которые приводят к деградации щелочных соединений. Высокая температура служит катализатором данного процесса. Теплоноситель, который остался в коллекторе, подвергается воздействию высокой температуры и процентная доля пропиленгликоля в смеси возрастает, что приводит к увеличению температуры кипения. Пропиленгликоль начинает выкипать, в коллекторе образуются смолообразные, полимерные продукты распада, которые не растворяются в жидкости и могут полностью забить систему трубопроводов коллектора. Это, в свою очередь, приводит к сужению диаметра, уменьшение объемного потока и снижение производительности установки. В худшем случае распад теплоносителя, вызванный процессом стагнации может вообще привести к выходу из строя коллектора.
Некоторые примеры тех повреждений, которые может вызвать вышеупомянутый процесс, можно увидеть на изображениях 1 и 2:
За последние годы производительность солнечных коллекторов значительно возросла, что также приводит к увеличению риска во время стагнации установки. Как следствие — температура стагнации в вакуумных коллекторах может достигать более 300°С.
В Украине уже разработаны технические решения, способные эффективно противодействовать всем стагнаційним рискам. Главная задача — снизить возможность образования пара в коллекторе и предотвратить перегрев теплоносителя. Достижение данного результата возможно несколькими путями. Одним из способов защиты системы от перегрева является выполнение гидравлической схемы по принципу системы Драйн Бек (Drain-Back), то есть при достижении критической температуры, выключается насос геліоконтуру и теплоноситель сливается в дополнительную емкость. Некоторые производители предлагают использовать специальные радиаторы для охлаждения теплоносителя или аккумулирующей емкости. Другие предлагают охлаждать аккумулирующую емкость через коллектор в ночной период времени.
Поэтому хозяину, который решил установить в своем доме солнечные коллекторы комбинированного типа (одновременно выполняют функции отопления и подогрева воды), стоит заранее поднять вопрос по стагнационному риска перед фирмой-поставщиком оборудования и договориться относительно того или иного варианта решения этой проблемы.
Читайте также:
— Солнечный коллектор — замечательное дополнение к твердотопливного котла
— Обогреть дом можно солнечными батареями
— Сколько солнечных коллекторов нужно для подогрева воды в доме?