Термальные солнечные системы используют энергию солнечного излучения для нагрева теплоносителя, который затем транспортируется к накопительному баку или теплообменнику․ Насос в такой системе обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости, поддерживая необходимый тепловой поток и предотвращая перегрев коллектора․
Механизм работы циркуляционного контура
Работа насоса в термальной системе основана на создании разности давлений для перемещения теплоносителя (воды или специализированного антифриза) по замкнутому контуру․ Процесс регулируеться контроллером, который анализирует данные с двух датчиков температуры: одного в нижней части солнечного коллектора и другого в накопительном баке․
Насос активируется при достижении определенной разности температур (дифференциала), обычно составляющей 5–10 °C․ Когда температура в коллекторе становится существенно выше температуры в баке, контроллер подает питание на насос․ Поток теплоносителя переносит аккумулированную энергию в бак, после чего температура в коллекторе падает, и насос отключается․
Типы приводов и электропитание насосов
В зависимости от схемы организации энергоснабжения применяют два основных типа насосов:
- Постоянного тока (DC-насосы): подключаются напрямую к фотоэлектрическим панелям через контроллер заряда․ Такие системы автономны и не требуют наличия электросети или аккумуляторных батарей для базовой циркуляции․ Мощность насоса в этом случае зависит от интенсивности солнечного излучения․
- Переменного тока (AC-насосы): работают от стандартной сети 220 В․ Они обладают более высоким ресурсом и стабильной производительностью, однако требуют наличия источника питания․ В автономных объектах такие насосы подключают через инвертор с аккумуляторным блоком или систему резервного электроснабжения․
Технические критерии подбора насосного оборудования
Инженер при выборе насоса для термальной системы анализирует следующие параметры:
- Номинальный расход (л/ч): определяется расчетной мощностью коллектора и требуемой скоростью теплосъема; Недостаточный расход ведет к перегреву коллектора, избыточный — к снижению эффективности нагрева теплоносителя․
- Напор (метров водяного столба): рассчитывается как сумма линейных потерь давления в трубопроводе и локальных сопротивлений (повороты, краны, теплообменники)․
- Температурный диапазон: теплоноситель в солнечных коллекторах может нагреваться до 150–200 °C (в стагнационном режиме)․ Насос должен иметь соответствующий класс термостойкости изоляции обмоток и уплотнений․
- Тип теплоносителя: при использовании пропиленгликоля или этиленгликоля учитывается повышенная вязкость жидкости по сравнению с водой, что увеличивает гидравлическое сопротивление и нагрузку на двигатель․
Интеграция с системами резервного электроснабжения
В системах с AC-насосами отсутствие электропитания приводит к остановке циркуляции․ В летний период это вызывает стагнацию системы и риск закипания теплоносителя, что ведет к разрушению уплотнений и выходу оборудования из строя․ В зимний период остановка насоса в системах без естественной циркуляции может привести к разморозке коллектора․
Для обеспечения бесперебойной работы инженер-проектировщик предусматривает установку системы автоматического ввода резерва (АВР) и резервного источника питания․ В зависимости от масштаба объекта это может быть:
- Инвертор с АКБ: обеспечивает кратковременную работу насоса при кратковременных сбоях сети․
- Дизельный или бензиновый генератор: используется на объектах с большой площадью коллекторов или в составе комплексных автономных систем, где требуется гарантированное питание насосов, систем управления и вспомогательного оборудования․
При подборе генератора для питания насосного оборудования учитываются пусковые токи электродвигателей, которые в несколько раз превышают номинальный ток․ Для минимизации этих пиков применяют частотно-регулируемые приводы (ЧРП)․
Монтаж и эксплуатация
При установке насоса специалист по пусконаладке соблюдает следующие требования:
- Расположение: насос устанавливают в самой низкой точке системы для предотвращения образования воздушных пробок и кавитации․
- Деаэрация: в верхней точке контура обязательно монтируется автоматический воздухоотводчик для удаления газов из теплоносителя․
- Защита: установка обратного клапана предотвращает слив теплоносителя из коллектора при отключении насоса․
Техническое обслуживание включает контроль давления в системе, проверку герметичности соединений и контроль состояния электрических контактов контроллера управления․
Для точного расчета гидравлических потерь, подбора мощности насоса или организации системы резервного электроснабжения с использованием генераторов, можно обратиться за инженерной консультацией или оставить заявку на сайте компании Южный завод генераторов․