Предотвращение замерзания коллектора и вскипания антифризных растворов

Необходимо тщательно предусмотреть все детали, касающиеся проектирования, монтажа и систем контроля солнечных коллекторов, чтобы они на протяжении длительного срока (не менее 15 лет) работали бесперебойно и не выходили из строя. Помимо повреждений коллекторов в результате их замерзания, что является наиболее распространенным бедствием, не меньшие трудности создают явления вибрации труб и самого коллектора, их поломки, а также ухудшение качества селективно-поглощающих пленок в результате резкого повышения температуры поглощающих панелей при отсутствии отвода тепла. Большие неприятности приносит загрязнение стеклянных поверхностей коллекторов, образование налетов при дегазации связующих веществ теплоизоляции, а также появление ржавчины на трубах, корпусе и опорных подставках.

При замерзании воды в трубах в результате изменения ее объема независимо от материалов, из которых сделаны трубы, происходит их поломка. В отличие от водонагревателей солнечные коллекторы работают под давлением, и, поскольку та часть трубопровода, по которой циркулирет вода, является сборной, не всегда возможно использовать антифризные растворы.

На рисунке показаны способы, при помощи которых предотвращают замерзание воды.

Меры предотвращения замерзания жидкого теплоносителя

Меры предотвращения замерзания жидкого теплоносителя

I - схема с естественным сливом воды: а — обычный способ: 1 — коллектор; 2 — вход воды; 3 — к потребителю; 4 — коллекторный насос; 5 — аккумуляторный бак (с открытым отбором воды); б — с использованием сливной емкости: 1 - коллектор; 2 — сливной бак; 3 — к потребителю; 4 — коллекторный насос; 5 — вход воды; 6 -обратный трубопровод; 7 — аккумуляторный бак (с закрытым отбором воды);
II
— схема с принудительной циркуляцией воды: 1 — коллектор; 2 — расширительный бак; 3 — к потребителю; 4 — вход воды; 5 — коллекторный насос; 6 — аккумуляторный бак (с закрытым отбором воды);
III - схема с использованием антифризных растворов: 1 — коллектор; 2 — расширительный резервуар; 3 — к потребителю; 4 — аккумуляторный бак (с закрытым отбором воды); 5 — коллекторный насос; 6 — бак
с антифризным раствором;
 IV - схема с использованием принудительной откачки воды: а - откачка с применением электромагнитного клапана: 1 - коллектор; 2 - к потребителю; 3 - аккумуляторный бак; 4 - электромагнитный клапан; 5 -коллекторный насос; 6 - предотвращение замерзания жидкости с помощью низкотемпературного капана: 1 - коллектор; 2 - к потребителю; 3 - обратный клапан; аккумуляторный бак; 5 -сливной клапан; 6 -коллекторный насос

Способы I, а и б основаны на естественном сливе воды: когда коллекторные насосы перестают работать, вся вода из коллектора и трубопроводов свободно стекает в аккумуляторный бак с открытым (или закрытым) отбором воды. Необходимо выбрать правильный наклон системы труб и проследить, чтобы они не имели неровностей. Следует также постоянно иметь в виду, что вследствие провисания труб (от их растяжения или в результате действия внешних факторов) может быть нарушен сток воды. В самой верхней точке системы нужно установить воздушный клапан, а внутри резервуара сделать отверстие для выпуска воды, обеспечивающее водосбор.

Способ П - принудительная циркуляция воды. При появлении опасности замерзания воды в коллекторе принимают меры по предотвращению этого явления путем включения циркуляционного насоса (при постоянном измерении температуры тепловоспринимающей панели). Однако в этом случае тепловые потери велики. При выключении тока насос перестает работать и принудительная циркуляция останавливается.

Наиболее надежный способ Ш - использование антифризных растворов. Недостаток его в том, что помимо строгого контроля за использованием таких растворов необходим теплообменник, что снижает общий КПД системы.

Способ IV - принудительная откачка воды. При появлении опасности замерзания воды необходимо отключить систему коллекторных труб аккумуляторного бака и при помощи электромагнитного или низкотемпературного клапана выпустить всю воду.

Поскольку замерзание воды вызывает очень серьезные повреждения коллектора, необходимо одновременно с использованием антифризных растворов принимать и другие меры предосторожности. Для контроля температуры воды необходимо вмонтировать в систему коллектора термостат. Ночью под влиянием охлаждения путем излучения в ночное небо температура воздуха понижается до 5-6°С, так что возникает опасность замерзания воды.

Летом, в ясные солнечные дни, панели плоских коллекторов с селективно-поглощающей пленкой нагреваются свыше 180°С, а температура вакуумированных трубчатых коллекторов поднимается до 250°С. При таких температурах возможно вскипание теплоносителя, начинается вибрация коллекторов, и иногда жидкость выливается наружу. Если при выключении тока и ремонте коллектора в трубах остаются воздух и вода, то при включении тока возникает эффект "парового молота", в результате чего в коллекторе и трубах происходят разрушения. Кроме того, Раскаленная масса воздуха и горячей воды затрудняют как эксплуатацию, так и работу коллекторов: высокая температура этой массы ухудшает качество селективных пленок и оказывает отрицательное влияние на свойства контактной резины и изоляционных материалов.

Когда падает нагрузка потребления, возникают излишки тепла в аккумуляторных баках. При этом появляется ряд новых проблем: выдержат ли материалы аккумуляторного бака новую нагрузку, не откажут ли в работе насосы, не появится ли опасность загорания в системе горячего водоснабжения и т.п. Для предотвращения возможных нарушений в системе следует установить механизм отключения коллекторных насосов на случай повышения температуры сверх установленной нормы. Необходимо также принять во внимание возможность перегрева коллектора при отсутствии отвода тепла.

Во избежание появления ржавчины в трубах рекомендуется применять только такие металлы и сплавы, как медь и сталь определенных марок; кроме того, следует использовать антикоррозионные средства. Установлено, что при скорости циркуляции воды менее 1,5 м/с ржавчина в трубах не образуется. Если в системе горячего водоснабжения используется жесткая вода или вода с большим содержанием микроорганизмов и солей, следует для безопасности применять двухконтурную схему нагрева. Можно применять теплообменник, расположенный в аккумуляторном баке.

 
 

   

Copyright © 2011