Два ТЭНа в бойлере: один от сети, второй от солнца

На форуме автономщиков вопрос почти дословно: «Хочу в бойлере два ТЭНа - один от котла/сети, второй от солнечных панелей. Как их развязать по термостатам, чтобы не мешали друг другу?» Человек уже купил бак, панели стоят, а нагреватели то и дело перебивают друг друга: сеть догревает то, что уже нагрело солнце, счётчик крутится, а смысл автономки теряется.

Почему один ТЭН на два источника не работает

Первое, что приходит в голову, - поставить один нагреватель и переключать его то на сеть, то на панели. На бумаге красиво, на практике грабли. Солнечная ветка это чаще всего низкое напряжение (12, 24 или 48 В постоянного тока), сетевая это 220 В переменного. Один ТЭН физически не может иметь правильное сопротивление сразу под оба напряжения: спираль, рассчитанная на 48 В, при 220 В сгорит за секунды, а спираль под 220 В от 48 В даст мизерную мощность. Переключатель между источниками добавляет точку отказа и требует, чтобы кто-то этим переключением управлял.

Поэтому автономщики приходят к двум отдельным ТЭНам. Каждый заточен под своё напряжение, каждый живёт в своей электрической ветке, а бак у них общий. Вода перемешивается и держит одну температуру на всех, но греют её два разных контура, которые друг о друге ничего не знают.

Приоритет солнцу: разводим уставки термостатов

Вся хитрость в том, чтобы солнце всегда работало первым, а сеть подхватывала только когда солнца не хватило. Делается это разностью уставок, а не логикой и не контроллером.

Солнечному ТЭНу выставляют высокую уставку. Пусть он держит 65 °C. Пока есть солнце, вода в баке ползёт вверх, и солнечный термостат отпускает нагрев только у самой верхней планки. Сетевому ТЭНу дают уставку ниже, скажем 45 °C. Его термостат смотрит на ту же воду в баке. Пока солнце удерживает температуру выше 45, сетевой термостат разомкнут, ТЭН обесточен, счётчик стоит.

Как только солнце ушло (ночь, затяжная пасмурность) и вода остыла ниже 45 °C, замыкается сетевой термостат и включается сетевой ТЭН. Он греет до своих 45 и отключается. Утром снова выходит солнце, поднимает воду выше 45 - сеть опять молчит. Получается автоматический приоритет: догревает всегда тот источник, что дешевле, и никакой электроники для этого не нужно.

Солнечный и сетевой ТЭН: в чём разница

Строка «когда работает» и есть тот самый приоритет. Солнечный ТЭН забирает себе дневное окно, сетевой сидит в резерве. Если поменять уставки местами, приоритет получит сеть, и весь смысл солнечного контура пропадёт: сеть будет держать 65, а панели никогда не догреют выше и просто не включатся.

Развязка веток: почему их нельзя соединять

Раздельные автоматы это не формальность. Солнечная и сетевая ветки должны быть электрически изолированы, чтобы 220 В из сети физически не могли попасть на низковольтную сторону панелей и контроллера. Если случайно свести общие провода, при аварии сетевое напряжение уйдёт в солнечный контур и сожжёт MPPT, аккумулятор и сам низковольтный ТЭН.

Две схемы выше сходятся только в одной точке - в баке, через воду. Электрически они не пересекаются. На солнечной стороне ставят DC-контактор (он коммутирует постоянный ток, обычный переменник тут не годится), защиту от перегрева и защиту от сухого хода, чтобы ТЭН не работал в пустом или полупустом баке. Сетевой ТЭН идёт по своей группе автоматов с УЗО как любая розеточная нагрузка.

Посадочные места: проверяем геометрию бака

Прежде чем заказывать два ТЭНа, надо убедиться, что бак вообще примет два нагревателя. Вариантов три. Первый - в баке уже есть два отдельных места под ТЭН (два фланца или две гильзы на разной высоте). Это удобно: солнечный обычно ставят ниже, сетевой выше или наоборот, в зависимости от расслоения воды. Второй вариант - комбинированный фланец, куда сажают два нагревательных элемента в одном посадочном узле. Третий - если места под второй ТЭН нет, иногда врезают дополнительную гильзу, но это работа по баку и не всегда возможна.

Поэтому первым делом смотрят чертёж или сам бак: сколько посадочных отверстий, какой у них диаметр и тип (фланец, резьба G1½ или G2, гильза), на какой высоте они расположены, какая доступная длина внутрь бака. От этой геометрии зависит длина трубки ТЭНа и способ крепления.

Совместимость с солнечным оборудованием

ТЭН изготавливаем под напряжение вашей системы: 12, 24 или 48 В. Это стандартные напряжения автономных сборок, поэтому нагреватель согласуется по питанию с массивом панелей и контроллером любого производителя. Сопротивление подбираем под напряжение аккумуляторной шины или под рабочую точку массива при прямом питании.

Наш низковольтный ТЭН ставят в системы на распространённом оборудовании:

• контроллеры MPPT и PWM: EPEVER (EPSolar), Victron, SRNE, MUST;
• инверторы: Victron, MUST, СибВольт, Delta;
• солнечные панели: Delta, Sunways, ФСМ, One-Sun;
• аккумуляторы 12/24/48 В: Delta, Ventura, LiFePO4.

Что прислать для расчёта двух ТЭНов

По этим данным подберём длину, оребрение, сопротивление и посадку под оба ТЭНа, изготовим их под ваш чертёж. Материал оболочки для воды - нержавейка AISI 321. Минимальный заказ 1 штука, срок 7-14 рабочих дней, отгрузка по России и в Казахстан.

FAQ