Сонячні системи - F
Основне призначення сонячних систем – нагрівання теплоносія для потреб ГВП. Таких систем спроектовано велику кількість, існують діючі установки. Реалізація більш складних схем, де задіяні, крім системи гарячого водопостачання, система обігріву басейну, нагрівання радіаторів та опалення підлог за допомогою геліотермальних установок, поки що обмежена. Ми намагатимемося закрити існуючу інформаційну прогалину і почнемо з цієї статті.
Насамперед грає географічне розташування майбутнього об'єкта, кількість сонячних днів за рік. Якщо в зимовий період часу стоїть похмура погода і сонячних днів лише кілька, то не відіграє великої ролі площа покриття сонячних колекторів, ніякого вироблення енергії не буде. Інша ситуація у регіонах, які потрапляють до першої зони за рівнем інтенсивності сонячного випромінювання. Велика кількість сонячних днів, «м'який» клімат – всі передумови для використання сонячної енергії цілий рік.
Процес вироблення теплової енергії за рахунок сонячного випромінювання не постійний, у ясний сонячний день з 1 м 2 площі знімається 600-700 Вт/год, при невеликій хмарності 200-300 Вт/год. У зв'язку з цим система повинна працювати як накопичувач тепла, де енергія спочатку збирається, а за необхідності використовується. Чим більший накопичувач, тим більше тепла можна зібрати. Таким чином відбувається нагрівання сантехнічної води у бойлері ГВП.
Для роботи сонячного колектора з контурами опалення вкрай бажаний великий об'єм теплоносія. Для таких систем створюються спеціальні конструкції накопичувачів, які можуть містити дві ємності, зібрані в одному корпусі. Внутрішня ємність містить воду контуру ГВП, зовнішня ємність – теплоносій опалювальнихконтурів. У нижній частині встановлено змійовик із нержавіючої сталі, де циркулює теплоносій сонячного колектора. За рахунок сонячного випромінювання, накопичується достатньо енергії для виробництва гарячої води та підігріву теплоносія різних систем (басейн, опалення підлоги, радіатори) (рис.1). Газовий котел, підключений до такої системи, автоматично компенсуватиме енергію, що бракує.
Малюнок 1. Використання сонячної енергії для нагрівання теплоносія опалювальних контурів та виробництва гарячої сантехнічної води
Компанія Immergas пропонує власні напрацювання. Завдяки дослідницькому центру, розробляються нові проекти та технології, виготовляються прототипи продукції та за успішних випробувань запускаються виробничі лінії. Крім прийняття логічних рішень, узгоджуються гідравлічні компоненти та елементи електроніки.
І ось, нова пропозиція – комплект Domestic Sol 550 Lux (750 Lux). Він призначений для взаємодії сонячної системи з ГВП та опаленням (див. рис.2).
Комплект Domestic Sol 550 Lux включає такі компоненти:
У комплекті використовується накопичувальний бойлер оригінальної конструкції об'ємом 550 літрів. У ньому встановлено два змійовики: внутрішній, у якому проходить циркуляція сантехнічної води, та зовнішній, де протікає теплоносій контуру геліоустановки TYFOCOR LS сонячного колектора.
У самому бойлері знаходиться теплоносій системи опалення – підготовлена вода. Ця схема дозволить ефективно використовувати сонячну енергію протягом усього року. Влітку отримувати гарячу воду та підігрітий басейн, у міжсезоння додатково мати комфортну «теплу підлогу», а взимку, у ясні сонячні дні, підвищувати температуру холодної водопровідної води (у нижній частинізмійовика бойлера) з 5-8 °С до 25-30 °С.
На самому бойлері є кріплення, де встановлюється гідравлічна група з елементами безпеки (запобіжний клапан, манометр, штуцер для підключення розширювального бака, що компенсує). Крім цього, у корпусі самої групи відведено спеціальне місце для встановлення контролера сонячної системи. Ця конфігурація дозволяє отримати компактну систему, яка може бути встановлена в приміщення з малою площею.
Контролер, що постачається в даному комплекті, значно відрізняється від молодших аналогів, які йдуть у стандартних комплектах сонячних систем. У традиційному використовується тільки дві робочі схеми: Arr1-система стандартна, нагрівання бойлера ГВП тільки сонячним колектором та Arr2-система з додатковим догріванням бойлера ГВП опалювальним теплогенератором.
Новий тип контролера DeltaSol має 9 програм установки: робота з одним або декількома сонячними колекторами, накопичувальними ємностями, різними системами опалення.
Малюнок 2. Комплекти комплектуючі Domestic Sol 550 Lux
Концепції використання сонячних систем для інтегрованого виробництва гарячої води та підтримки систем опалення
Всі схеми, що пропонуються, включають додаткове джерело теплоти - газовий котел. Тепло, що виробляється сонячним колектором, накопичується в стратифікаційному бойлері і передається як нагріву ГВП, так подогрева опалювальної системи, брак компенсує газовий котел. Тепло в систему опалення надходить із бойлера за допомогою циркуляційного насоса та триходового клапана. Зворотна лінія котла з'єднується із зворотною лінією бойлера (рис.3).
Малюнок 3. Інтегрована схема паралельного підключення опалювального котла та системисонячних колекторів
Даний метод підключення рекомендується в тих випадках, коли необхідно підтримувати значний об'єм води в бойлері з високою температурою близько 60°С, що в результаті гарантує високу продуктивність в режимі ГВП.
Малюнок 4. Схема підключення системи з підвищенням температури у зворотній магістралі
Дана схема використовує два опціонні триходові клапани. Перший, з жорстким пріоритетом, служить для гарячої води. Другий клапан, керований сонячним контролером, може працювати у двох режимах: напрям теплоносія на зворотну лінію газового котла або через накопичувальний бойлер у разі виявлення в ньому вищої температури. Більш детально сам процес описується далі.
Третя схема ґрунтується на явищі стратифікації маси води у накопичувальному бойлері за її температурою. Система опалення пов'язана з бойлером у зоні низьких температур за допомогою насоса та триходового клапана. При цьому передбачається низькотемпературна система опалення. Для нагрівання сантехнічної води задіюється другий триходовий клапан.
Малюнок 5. Інтегрована схема зі стратифікацією
Розглянемо детальніше другу схему.
Наше завдання: забезпечити нагрівання змішаної системи опалення, де використовується два контури, радіатори та «тепла підлога», підігрів басейну, виробництво гарячої води. Для її реалізації ми використовуємо комплектDomestic Sol 550Lux, газовий котел з можливістю підключення бойлера непрямого нагріву, комплект зонального управління (Dim комплект на три зони), два триходові клапани, температурні датчики ( рис.6).
Малюнок 6. Принципова гідравлічна схема підключень компонентів систем обігріву
Резервним джерелом вироблення теплає газовий казан Victrix Superior 32kW Plus. При запиті на тепло, у разі нестачі сонячної енергії, станеться автоматичне включення котельного агрегату на нагрівання накопичувального бойлера. Процесор електронної плати котла зіставить температуру, встановлену користувачем, з температурою датчика бойлера В2 і при недостатньому значенні запустить газовий пальник. Електроніка управління подасть живлення на привід 3-х ходового клапана в газовому котлі, і паралельно на привід 3-х ходового зовнішнього клапана (М50) для циркуляції теплоносія через бойлер. Увімкнеться пальник, піде циркуляція за малим контуром: нагрітий теплоносій вийде з патрубка котла МВ і надійде на вхід 1 накопичувального бойлера, повернення з патрубка 3, прохід через триходовий клапан (М50) по шляху В-АВ і потрапить на зворотну лінію газового котла рис.6). Таким чином, прогріється і буде гарячою верхня половина бойлера. Цієї енергії буде достатньо для нагрівання сантехнічної води, яка циркулює через внутрішній змійовик. При досягненні заданої температури у вибраній зоні накопичувального бойлера котел автоматично перейде в режим очікування або за запитом переключиться на нагрівання системи опалення.
Сучасні системи опалення, як правило, складаються з декількох контурів: радіатори, тепла підлога, система нагрівання басейну і т.д. Використовуючи готові заводські комплекти для зонального регулювання (DIM-комплекти), можна легко створити різні температурні зони і незалежно ними керувати.
Запит на нагрівання системи опалення активує функцію розпалювання, запуститься циркуляційний насос, триходові клапани перемикаються в режим циркуляції через DIM-комплект (CO). Теплоносій вийде з котла, патрубок М, надійде в гідравлічний роздільник зональногокомплекту, де відбудеться його розподіл за окремими контурами системи обігріву. Існуючий комплект управляє трьома зонами: однією прямою, високотемпературною та двома підмішуючими. Плавне регулювання температури в радіаторному контурі і контурі опалення підлоги досягається за рахунок підмішують триходових клапанів. Кожен контур ми налаштовуємо за індивідуальною температурою подачі, відключення нагрівання відбувається за командою кімнатного термостата, електронна плата при цьому закриває триходові клапани.
Пряма високотемпературна зона, у разі, це підігрів басейну. За командою занурювального температурного датчика, який працює за принципом увімкнено/вимкнено, та встановлено в басейні, плата запускатиме циркуляційний насос для подачі нагрітого теплоносія через теплообмінник басейну. Контур підігріву басейну включає власний циркуляційний насос, систему фільтрації та очищення води. Якісно керувати цією системою може лише спеціальна автоматика.
Вийшовши зі зворотної лінії зонального DIM-комплекту, теплоносій надійде до другого зовнішнього 3-х ходового клапана (М51). Його призначення – переключити циркуляцію теплоносія: на зворотну лінію котла або через накопичувальний бойлер, якщо температура вище, для відбору тепла, яке виробив сонячний колектор. На лінії «обратки» встановлено температурний датчик, який подає відповідний сигнал. Цим процесом керує сонячний контролер. Він порівнює температуру датчика зворотної лінії В5 з температурою датчиків В12 В13 і приймає відповідне рішення.
Таким чином, система автоматично перемикатиметься і використовуватиме накопичене тепло, яке виробляє сонячний колектор, у разі якщо температура в бойлері буде вищою, ніж температура назворотної лінії опалювальної системи При встановленій низькій температурі в контурах обігріву, порядку 45-50°С, включення газового пальника може не статися у зв'язку з тим, що плата за допомогою датчика температурного подачі на котлі виявить необхідну температуру.
До сонячного контролера підключаються чотири температурні датчики: В11 – датчик сонячного колектора, В12 – «нижній» датчик бойлера, В13 – «середній» датчик бойлера, В5 – датчик зворотної лінії опалювальної системи. Крім цього, циркуляційний насос гідравлічної групи геліосистеми М6 та триходовий клапан (М51) системи опалення.
Реалізація цієї схеми запобігає такій проблемі, як закипання води від надлишку сонячної енергії у літні місяці. Тільки дотримуючись рекомендацій виробників, можна бути впевненим у стабільній та безпечній роботі всіх компонентів за різних кліматичних умов.
Для реалізації електричних підключень необхідно використовувати опційні компоненти: плата інтерфейсних реле (код 3.015350), триходовий клапан (код 3.020632), триходовий клапан жорсткого пріоритету (код 3.020633).
Після проведення всіх гідравлічних та електричних підключень необхідно налаштувати систему. У сонячному контролері виробляється вибір робочої схеми, задаються відповідні значення температур, у разі потреби активуються додаткові програми.
В даний час, коли відбувається стрімке подорожчання енергоносіїв та погіршення екології, тільки вкладення в альтернативні види енергії є економічно та екологічно вигідними. Використання сонячних колекторів теплових насосів дозволяє вийти на новий рівень комфорту в нашому житті. Можливість використовувати відновлювану енергію сонця, землі, уможливлює плавноуникнути залежності в енергетичному плані розвитку.
За матеріалами журналу