Эффективное использование теплоаккумуляторных баков

По своему значению эффективное использование теплоаккумуляторных баков равносильно максимальному поглощению солнечного излучения коллектором. Как бы хорошо ни работал коллектор, улавливая солнечную энергию, если неправильно использовать бак, накапливающий и сохраняющий тепло солнечного излучения, коэффициент его использования будет снижаться.

Целесообразно выбирать в качестве теплоаккумулирующих материалов, с помощью которых в баке накапливается тепловая энергия, вещества, отвечающие следующим требованиям:
1) высокая теплоемкость;
2) низкая стоимость;
3) наличие материала в продаже;
4) низкая коррозионная активность;
5) отсутствие токсичности;
6) простота в эксплуатации.

Аккумуляторы тепловой энергии подразделяются на три вида: обычные теплоаккумуляторы; аккумуляторы, использующие скрытую теплоту фазовых переходов; аккумуляторы, основанные на поглощении теплоты в процессе обратимых химических реакций. Два последних находятся в стадии исследований и на практике применяются редко.

Обычные тепловые аккумуляторы на основе веществ с высокой теплоемкостью распространены довольно широко. При применении таких аккумуляторов используют тепло, которое выделяется или поглощается физическим телом по мере изменения его температуры. Наиболее характерным теплоаккумулирующим веществом является вода, применяющаяся в настоящее время почти во всех гелиосистемах. Если вода используется в качестве аккумулирующей среды, то теплоносителем в коллекторе также является вода.

Способ использования теплоаккумуляторного бака зависит от назначения гелиосистемы. Рассмотрим некоторые из этих способов.

В схеме, представленной на рисунке, для нагрева в коллекторе и горячего водоснабжения потребителя используется одно и то же вещество - вода.

Конструкция бака, применяемого в системе горячего водоснабжения с непосредственным обогревом

1 - подача горячей воды потребителю; 2 - поступление воды из коллектора; 3 - выход воды, возвращающейся в коллектор;
4 - теплоизоляционный материал (стекловата); 5 - буферные пластины; 6 - подача питательной воды

Следовательно, подаваемая питательная вода смешивается с нагретой и температура потребляемой воды снижается. Здесь применяют дополнительный энергоисточник, что уменьшает коэффициент использования солнечного тепла. При такой конструкции внешние размеры аккумуляторного бака и примыкающих к нему труб должны проектироваться так, чтобы обеспечить так называемое встречное течение (в продаже есть теплоаккумуляторные баки, имеющие форму продолговатого цилиндра с отношением высоты к внутреннему диаметру ≥ 2).

Как видно из этого рисунка, отверстие для подачи питательной воды расположено близко от отверстий входа и выхода коллекторных труб, и чтобы предотвратить смешивание воды, рекомендуется монтировать буферные пластины.

В системе горячего водоснабжения с опосредствованным нагревом в нижней части теплоаккумуляторного бака установлен теплообменник, при помощи которого вода в баке нагревается.

Для наиболее эффективного использования вырабатываемого тепла теплоаккумуляторный бак должен иметь форму продолговатого цилиндра, как показано на рисунке выше. Рекомендуется не делать баки по индивидуальным проектам, а выбирать по каталогам наиболее подходящее изделие.

При установке теплоаккумуляторного бака в системе отопления и горячего водоснабжения следует обращать внимание не столько на его габариты, сколько на место его включения в гелиоконтур. В гелиосистеме с подогревом теплоаккумуляторного бака от вспомогательного энергоисточника резко снижается коэффициент использования солнечного тепла.

Важнейшим условием эффективности теплоаккумуляторного бака является снижение его теплопотерь. В гелиосистема» период накопления тепла значительно продолжительнее, чем в обычных, и свойства теплоизоляционных материалов оказывают большое влияния на коэффициент использования тепла в течение года. Желательно, чтобы слой изоляционных материалов имел толщину не менее 50 мм; в системе отопления теплоаккумуляторный бак рекомендуется устанавливать в помещениях.