Системы для малых и средних гелиоустановок

Различают следующие системы:
• Установки на принципе термосифона, в которых отсутствует насос, т.к. для транспортировки солнечного тепла используется сила тяжести, и установки с принудительной циркуляцией, в которых для передачи тепла применяется циркуляционный насос.
• Открытые и закрытые системы: в открытых системах в высшей точке цепи солнечной циркуляции находится открытый резервуар, который принимает объёмное расширение жидкости, обусловленное температурой. В закрытых системах эту функцию берет на себя расширительный бак с мембраной.
• Одно - и двухкруговые системы: В первом случае теплоноситель циркулирует от накопителя в коллектор и обратно. Во втором случае система состоит из 2-х кругов циркуляции, солнечной циркуляции и общей циркуляции воды накопителя. В круге солнечной циркуляции (солнечный коллектор - нижний теплообменник - насос) находится смесь воды и морозоустойчивой жидкости.

Загрузка и разгрузка накопителя
Загрузка накопителя солнечной энергией
Существует несколько способов загрузки накопителя солнечной энергией
а) внутренний/внешний теплообменник
Внутренний теплообменник, как правило, представляет собой спираль из гладких либо ребристых труб, расположенную в нижней части накопителя. Теплоотдача происходит за счет теплопроводности, вследствие чего возникает конвекция: нагретая при помощи солнца вода имеет меньшую плотность и поднимается в накопителе наверх. Для достижения более высокого коэффициента теплопередачи может использоваться внешний теплообменник.

б) Внутренний теплообменник с байпасным включением
При этом речь идет о системе а) с внутренним теплообменником для гелиоустановок, в которых длина цепи солнечной циркуляции превышает 10 м. Датчик излучения определяет интенсивность солнечного излучения. Когда достигается предельное значение напр. 200 Вт/м2, электронный регулятор включает солнечный насос и через трёхлинейный распределитель вода сначала обходит теплообменник. Цепь солнечной циркуляции при этом быстро нагревается. Когда достигается определенная разница температур, установленная термоизмерительными зондами коллектора и накопителя, электронный регулятор открывает вентиль и накопитель начинает загружаться.

в) саморегулируемое наполнение слоями
Основой этого вида загрузки накопителя является подъёмная труба с двумя и более выходными отверстиями, расположенными на разных уровнях, и встроенным в нижней части коллектора теплообменником. В нижней части подъемной трубы теплообменник нагревает воду, которая по трубе поднимается наверх и поступает в накопитель через отверстия, где температура выходящей воды совпадает с температурой воды в накопителе в соответствующем температурном слое. Тем самым образуется температурное наслоение, и в верхней части накопителя быстро достигается пригодная для использования температура воды.

Возможности дополнительного подогрева воды
При недостаточной интенсивности солнечного излучения существуют следующие способы дополнительного подогрева накопителей с питьевой водой.
а)дополнительный подогрев с помощью внутреннего теплообменника. При необходимости регулятор котла включает дополнительный подогрев резервной области накопителя воды с помощью верхнего теплообменника. Дополнительный подогрев может производиться также через внешний теплообменник.

б) подогрев воды с помощью электрического нагревательного стержня, встроенного в накопитель. Использование экологически чистого электрического тока (произведенного из ВИЭ) обеспечивает 100% регенеративный подогрев воды.

в) дополнительный подогрев с помощью прямоточного водонагревателя Мощность прямоточного водонагревателя регулируется в зависимости от желаемой температуры. Преимущества: все содержимое накопителя нагревается только солнечной энергией. При расположении прямоточного водонагревателя вблизи мест забора горячей воды из накопителя удается достичь минимальных энергетических потерь. Дополнительный подогрев воды происходит только в случае необходимости. Для подогрева воды с точностью до 1 °С используются специальные прямоточные водонагреватели.