Представленная на иллюстрации система была реализована в сельском доме в одном из южных регионов СССР и подробно описана в советском журнале «Наука и жизнь». Система теплоснабжения дома состоит из трех контуров: солнечного, отопительного и горячего водоснабжения. Имеются также резервные источники тепла — электроводоподогреватели. Они включаются, когда вода недостаточно нагрета за счет солнечной радиации, и рассчитаны так, что могут обеспечить дом теплом при отключении солнечного контура.
Отапливаемая площадь дома, м. кв. — 94
Расход тепла, ккал/ч
на отопление — 9935
на горячее водоснабжение — 8250
Площадь солнечного коллектора, м. кв — 0,7
Площадь гелиоприемника, м. кв — 57,6
Объем бака-теплообменника, м. куб — 2,5
Солнечная радиация покрывает потребность в тепле, %%
на отопление — 54
на горячее водоснабжение — 82
Экономия топлива, % - 70
В солнечном контуре циркулирует теплоноситель, который, проходя через гелиоприемник, нагревается за счет солнечной радиации. Теплоносителем служит вода, а в холодное время — антифриз (смесь этиленгликоля с водой), что позволяет использовать установку круглый год. Солнечный контур заполняется антифризом с помощью ручного насоса; вода в контуры поступает из водопровода. Гелиоприемник — это набор солнечных коллекторов. Каждый такой коллектор представляет собой хорошо теплоизолированный ящик, в котором находится нагреваемая солнечными лучами алюминиевая панель. Для наибольшего поглощения солнечной радиации панель сверху окрашена в черный цвет. Двойная стеклянная рама, закрывающая ящик сверху, пропускает солнечные лучи, но задерживает инфракрасное излучение от нагретой панели. Гелиоприемник смонтирован неподвижно на южном скате крыши дома с углом наклона в 60°, что обеспечивает в зимнее время наиболее эффективное использование солнечной радиации для отопления.
В баке-теплообменнике теплоноситель отдает накопленное тепло воде, заполняющей бак и поступающей в отопительный контур, и воде контура горячего водоснабжения. Циркуляция воды в этих контурах естественная. Бак-теплообменник служит одновременно и аккумулятором тепла. Его объем выбран из расчета покрытия суточной потребности дома в тепле, когда не действует солнечный контур.
Система солнечного теплоснабжения дома может работать в нескольких режимах. Прежде всего это основной режим: солнечная радиация достаточна и есть необходимость в отоплении и горячей воде. Возможны случаи, когда солнечной радиации хватает для работы системы, но необходимости в отоплении нет. Тогда бак-аккумулятор, расположенный на чердаке дома, наполняется из водопровода. Вода, нагретая в трубах теплообменника, поднимается по трубопроводу и поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора, вытесняя при этом в теплообменник более холодную воду из нижних слоев. Разбор горячей воды идет из верхней части бака-аккумулятора; одновременно снизу в него поступает вода из водопровода.
Может случиться так, что солнечная радиация практически отсутствует, а необходимость в отоплении есть. Тогда солнечный контур выключится и отопительный контур будет работать либо на энергии, запасенной в баке-теплообменнике, либо с электроводоподогревателем.
За работой установки солнечного теплоснабжения следит автоматическая система управления. Она получает сигналы от датчиков температуры, установленных в различных местах контуров. Если из-за изменившейся погоды температура теплоносителя станет ниже, чем температура воды в баке-теплообменнике, автоматически будет отключен насос, прокачивающий теплоноситель по солнечному контуру; при уменьшении температуры воды в теплообменнике ниже заданной насос снова включится. Автоматика следит и за температурой в доме. Если она упадет ниже 18°С, то начнет работать электроводоподогреватель, который отключится при температуре воздуха выше 20°С.
