Сонячні колектори генерують теплову енергію постійно при наявності сонячної енергії. Це відбувається тоді, коли відбір тепла в системі неможливий або недоцільний. У таких випадках сонячна система входить в стагнацію або, іншими словами, починається процес застою.
Стагнація геліосистеми найчастіше відбувається в літню пору в комбінованих геліосистемах з відбором енергії на опалення. Це пов'язано з виникненням надлишку теплової енергії влітку. Стагнації можуть бути піддані і будь-які інші сонячні системи, наприклад при відключенні електроенергії або при відсутності споживання гарячої води і теплової енергії.
Процес стагнації виникає в момент відключення циркуляції в контурі геліосистеми при наявності сонячного випромінювання. При цьому температура теплоносія в сонячних колекторах зростає до максимального значення і перевищує температуру кипіння, внаслідок чого відбувається випаровування теплоносія в колекторі. Це призводить до різкого зростання температури і тиску в геліоконтуре.
Найбільш вразливим у цій ситуації є теплоносій. Через часті закипання його незамерзаючі властивості погіршуються. А в деяких випадках можуть виникати тверді відкладення, які пошкоджують компоненти геліосистеми. Так само через перегрів і високого тиску можуть вийти з ладу насос і розширювальний бак в геліоконтуре. Однак, щоб уникнути негативного впливу на компоненти геліосистеми слід знати всі процеси відбуваються під час стагнації.
Процеси, що відбуваються в сонячному колекторі при стагнації геліосистеми
1. Розширення рідини
При зупинці насоса температура в колекторі зростає, поки не буде досягнута температура кипіння теплоносія. Тиск при цьому зросте незначно, приблизно на 1 бар.
2. Випаровування теплоносія
Велика кількість рідини витісняється в розширювальний бачок через формування в колекторі насиченої пари. В результаті тиск в системі починає зростати швидше. Рідина з температурою близької до температури кипіння може дійти до компонентів геліоконтура, піддаючи їх температурному стресу.
3. Кипіння в колекторі
Що залишився теплоносій в колекторі починає випаровування і поширює енергію у вигляді пари по системі. При цьому, можливий нагрів деяких компонентів системи до температури кипіння при конденсації теплоносія.
4. Перегрів
Теплоносій продовжує випаровуватися, і в колекторі утворюється перегрітий пар. При цьому незначно зменшується тиск а колектор стає практично сухим.
5. Заповнення теплоносія
При зменшенні сонячної інсоляції, температура в колекторі і тиск в геліосистемі знижується. Пароподібний теплоносій конденсується і сонячні колектори знову заповнюються рідким теплоносієм.
Випаровування в геліосистемі може бути незначним, внаслідок цього зменшується негативний вплив стагнації на компоненти сонячної системи, особливо це стосується теплоносія. Для цього необхідно щоб третя фаза стагнації була якомога коротше. Це відбувається тоді, коли в другій фазі теплоносій повністю витісняється з колекторів і практично не кипить в них.
Здатність до спорожнення сонячних колекторів
Цей процес називається здатністю до спорожнення колектора. У різних геліоколлекторних полів і окремо взятих колекторів ця здатність різна і залежить від багатьох факторів, таких як, прокладка магістралі, обсяг розширювального бака, кут нахилу колекторів і тип сонячного колектора. У плоских сонячних колекторів, як правило, здатність до спорожнення вище, ніж у вакуумних трубчастих колекторів. Тому дуже важливо на стадії проектування і монтажу врахувати чинники, які б сприяли до поліпшення здатності до спорожнення геліополя.
Графік залежності тиску в сонячних колекторах для різних сонячних колекторів під час стагнації (дослідження)
Процес стагнації звичайно несприятливий для геліосистем, однак і не варто вважати його аварійним. Уникнути його практично неможливо і тому необхідно дотримуватися ряду рекомендацій при монтажі і проектуванні для запобігання негативного впливу процесу застою.
Поділитися "Стагнація геліосистем"