Геліосистема являє собою систему, засновану на сонячних вакуумних колекторах. Її призначення здійснювати підігрів води, завдяки поглинанню енергії сонячних променів і шляхом перетворення їх в тепло. Вода прогрівається в ємності, а потім віддається споживачам.
Геліосистема складається з двох складових:
- зовнішній блок – це сонячні вакуумні колектори;
- внутрішній блок – це резервуар або як його називають гідроакумулятор.
Схема роботи геліосистеми
Світловий перетворювач може забезпечити збір тепла сонця в будь-який час року при будь-яких погодних умовах, навіть при негативних температурах. Щоб колектор працював йому буде досить навіть розсіяного сонячного світла. Даний тип колекторів мають високий коефіцієнт поглинання енергії, що позитивно позначається на якості його роботи. Їх установка проводиться як правило на даху будівель, це найбільш висвітлене сонцем і нікому не потрібне місце в будинку. Колектор може монтуватися під різними кутами від 0 до 90 градусів. Термін служби у них становить приблизно 20 років, а в деяких випадках і більше.
Гідроакумулятор являє собою автоматизовану систему, яка розжарює і зберігає тепло, підтримуючи задану температуру споживаючи енергію як самого сонця так і інших джерел (наприклад, електрообігрівач, водонагрівач на дизелі або газі). Гідроакумулятор є гарантією наявності гарячої води при недостатній кількості сонця. Вода, нагріта в системі, надходить до опалювальних радіаторів або в труби гарячого водопостачання.
У геліосистемі передбачений блок управління, він дозволяє контролювати температуру в зовнішньому і внутрішньому блоці в різний час доби. Варто зауважити, що завдяки такій сучасній системі одна будівля може заощадити і скоротити витрати енергії на опалення вдвічі. А як відомо, велика частина енергетичних витрат, в приватному секторі йде на опалення будинку.
Конструкція елементів геліосистеми
- Вакуумний колектор або світловий перетворювач. Колектор складається з вакуумних труб, розташованих паралельними рядами, труби прозорі зі скла. Труба розташована всередині має спеціальний селективний шар, який відмінно вбирає сонячну енергію і не віддає тепло. Дані труби прекрасно показали себе навіть при похмурій погоді і при негативних температурах, так як вони можуть поглинати навіть розсіяне сонячне світло. Адже навіть в похмуру погоду є ультрафіолетові промені які проходить крізь хмари. Складається така труба з сита, це склокристалічний матеріал, отриманий від об’ємної кристалізацією дзеркал і складаютьсся він з однієї або декількох кристалічних фаз.
Вакуумні труби дуже схожі на конструкцію звичайного термоса – одна труба, розташована всередині іншої, а між ними для теплоізоляції прошарок вакууму.
- Гідроакумулятор зберігає і накопичує тепло, складається він з двох спіралей, які граю роль теплообмінників. Також тут застосовується автоматична установка для управління температурою (контролер), насос з регулюванням тиску, електричний нагрівач, вентилі безпеки, манометр, кран регулювання і набір системи безпеки, яка стежить за підключенням установки до опалювальної системи.
Якщо в будинку необхідно облаштувати одночасно подачу гарячої води в крани і опалення, то сонячна енергія спрямовується виключно до головного котла, де гріється вода для водопостачання. Після нагріву води до певної температури, автоматика перемикає всі ресурси на опалювальний контур системи. Завдяки такому розподілу система ніколи не буває перевантаженою і їй ніколи не бракує кількості енергії, що надходить. При необхідності, в залежності від кліматичного стану регіону, систему можна переналаштувати і спочатку вся сонячна енергія буде направлятися на опалювальний контур, а потім на гаряче водопостачання. Завдяки конструкції сучасної геліосистеми тут з легкістю можна підключати додаткові пристрої.
3. Робоча станція або системний контролер – призначений для контролювання температури в колекторі і гідроакумуляторі. Він контролює роботу протягом доби і дозволяє підбирати оптимальний режим. Контролер виконує наступні функції:
- контроль температури в колекторі;
- контроль температури в резервуарі з водою;
- контроль температури зворотного потоку теплоносія;
- стеження за мінімальною температурою в колекторі;
- стеження за мінімальною температурою в резервуарі з водою;
- контроль за температурою замерзання системи;
- контроль за температурою «Дельта Т»;
- контроль мінімальних і максимальних температур;
- блокування клавіатури контролера;
- оповіщення при поломці датчиків;
- контроль роботи циркуляційного насоса.
Існуючі види сучасних геліосистем
В даний момент розрізняють два види геліосистем, з непрямим і прямоточних нагріванням.
Прямоструминними системами прийнято вважати установки, де є вакуумний колектор з прямою передачею тепла від сонця до води. Тут вакуумні труби розташовуються під певним кутом, при цьому вони об’єднані між собою спеціальним резервуаром. З нього вода надходить в труби, там вона прогрівається і перетікає назад. У даній системі є свої переваги і недоліки, до переваг можна віднести роботу системи без участі інших елементів, а до недоліків відноситься те, що в резервуарі розташовується велика кількість води. ККД в прямоточній системі високий (близько 98%), а вартість установки дуже низька.
Всесезонні геліосистеми. Робота таких установок дуже проста і схожа на роботу центрального опалення. У закритій системі через змійовик і верхню частину установки протікає спеціальна рідина, яка не замерзає. Рідина при циркуляції відбирає тепло від мідних наконечників, які розігріті до високих температур, і надходить в акумулятор через змійовик, тут вона віддає тепло і прогріває воду. Робота системи триває цілий день, поки є сонячні промені, робота насоса контролюється контролером, який також стежить за справністю всієї установки. Контролер має датчики, які розташовуються на акумуляторі і колекторі, вони заміряють температуру. Також використовується розширювальний бак, він застерігає установку від дуже великого тиску, який виникає при підвищенні температури і в разі, якщо вода не витрачається споживачами.
Завдяки сонячному випромінюванню вакуумні труби нагріваються, і тепло переходить через радіатори на мідні труби. Рідина, яка знаходиться в мідній трубі, починає випаровуватися під впливом тепла, пара піднімається до наконечника у верхній частині установки, де відбувається конденсація, і тепло і передається вже воді в контурі. Конденсат знову перетворюється в воду і стікає вниз, так йде процес нагрівання.
Приймач від сонячного колектора виконаний з міді, зі спеціальною ізоляцією з поліуретану. Для практичності він перекритий нержавіючим листом металу. Тепло проходить через мідну частину приймача, нагрівальний контур розташований далеко від труб, на випадок якщо одна з труб буде пошкоджена. Замінити труби дуже легко, і навіть не обов’язково зливати спеціальну рідину з установки.
