Коллекторная схема отопления: Коллекторная схема отопления частного дома

варианты для частного и многоэтажного дома

Ассортимент отопительных систем, для создания благоприятного микроклимата в доме, в настоящее время огромен.

Технологические преимущества

Пожалуй, главное преимущество коллекторной схемы отопления заключается в возможности управлять отопительными устройствами в доме. Любую батарею можно при желании отключить либо выставить на определенную температуру радиатора. Еще один плюс коллекторной разводки в отоплении – равномерность распределения тепла в доме.

Чаще всего магистрали, питающие батареи отопления, укладывают непосредственно в пол, по этой причине он нагревается и дает своего рода дополнительное тепло. При последовательной схеме подключения радиаторов, пол лишь поглощает тепло. В суровые зимние дни это очень сказывается на температурном режиме в доме.

Перед тем, как начать закупку отопительного оборудования и его сборку, следует тщательно обрисовать схему будущего отопления, составить список необходимого для покупки оборудования, рассчитать его стоимость. Коллекторная схема распределения отопления не является экономичной моделью, поэтому владелец дома должен определить заранее расходы на материалы, оборудование, монтаж системы и последующий ремонт.

Преимущества труб из полипропилена

Полипропилен – это твердое вещество белого цвета, получаемый путем полимеризации пропилена. Изготавливают его при температуре +80°С и давлении в 10 атм. Пропиленовый трубопровод – альтернатива чугунным изделиям. Трубы состоят из множества слоев, это повышает износостойкость материала.

Достоинства полипропилена:

• многослойность труб позволяет применять их для системы как холодного, так и горячего водоснабжения;
• можно выбирать любой размер и диаметр;
• простая установка и обслуживание;
• сроки эксплуатации 50 и более лет;
• легкий по весу материал, удобная доставка и транспортировка;
• не воспламеняется;
• надежная герметичность;
• материал не токсичен;
• не деформируется даже при +100°С;
• отсутствуют колебания труб при перемещении жидкости;
• переносит механические нагрузки и к химические воздействия.

Цена полипропилена ниже по сравнению с другими материалами, но при этом он отличается высоким качеством и сроком эксплуатации. Пропиленовые трубы устанавливают не только для основного отопления дома, но и для утепления полов, стояков.

Внимание!

Трубопровод не деформируется даже при замерзании в нем жидкости.

Выбор схемы

Выбор разводки труб зависит от системы подключения: однотрубная и двухтрубная, и способу циркуляции воды в трубах: естественное и принудительное (при помощи циркуляционного насоса).

Однотрубная — основывается на последовательном подключении радиаторов. Горячая вода, нагретая при помощи котла, по одной трубе проходит через все обогревательные секции и заходит обратно в котел. Типы разводки для однотрубной схемы: горизонтальная (при принудительной циркуляции воды) и вертикальная (при естественной или механической циркуляции).

Труба при горизонтальной разводке устанавливается параллельно полу, радиаторы должны располагаться на одном уровне. Жидкость подается снизу, выводится аналогично. Циркуляция воды осуществляется при помощи насоса.

При вертикальной разводке, трубы располагаются перпендикулярно полу (вертикально), нагретая вода подается вверх, а затем по стояку спускается к радиаторам. Вода циркулирует самостоятельно, под воздействием высоких температур.

Двухтрубная система базируется на параллельном присоединении радиаторов к цепи, то есть горячая вода индивидуально поставляется к каждой батарее по одной трубе, а выпуск воды производится по второй. Типы разводки – горизонтальная или вертикальная. Горизонтальная разводка осуществляется по трем схемам: проточная, тупиковая, коллекторная.

Подключение конвекторов к отопительной системе выполняется следующими приемами: нижнее, верхнее, одностороннее и диагональное (перекрестное). От плана установки батареи зависит циркуляция жидкости внутри него.

Для однотрубной и двухтрубной систем вертикальная разводка преимущественно используется для домов, содержащих два и более этажа.

Схемы отопления от котла

Надо сказать, что схема разводки отопления от котла бывает разной. Классификация осуществляется по виду циркуляции теплоносителя, варианту разводки трубопровода. Чаще всего в жилых объектах выполняется монтаж лучевой либо ленинградской системы отопления, двухтрубной и однотрубной. Каждая из схем имеет свои особенности.

Идеальным вариантом при налаженной подаче воды и газа является система, которая в качестве топлива применяет газ. На данный момент именно газ является самым дешевым и доступным видом топлива. Но на качество такого отопления большое влияние оказывают выбранные конструктивные элементы и агрегаты системы, а также схема теплоснабжения.

При выборе схемы обогрева надо учитывать технические характеристики жилого сооружения и климатические особенности.

Все системы могут быть одноконтурными, двухконтурными: первые предназначены исключительно для обогрева дома, вторые – для теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Схемы систем отопления в частном доме

Как отмечалось выше схема системы отопления имеет два типа: одноконтурный или двухконтурный.

Если планируется только обогрев дома, то используют одноконтурную систему.

Если кроме обогрева в доме требуется еще и вода для хозяйственных потребностей, то тогда строят двухконтурную систему. Как показывает практика, в частных домах чаще можно встретить две одноконтурные отопительные системы. Одну систему применяют только для обогрева дома, а вторую для нагревания воды. Такое исполнение системы очень удобно.

Системы обогрева по принципу движения воды разделяются на однотрубную, двухтрубную и коллекторную.

Однотрубная схема разводки водяного отопления

Циркулируя в однотрубной системе, вода последовательно проходит через все радиаторы. Причем с каждым новым радиатором ее температура будет падать. Таким образом, самый последний радиатор может и не суметь обогреть помещение.

Система не поддается регулированию. Если один из радиаторов выйдет из строя, то выйдет из строя вся система.

Двухтрубная схема разводки водяного отопления

Эта схема отопления более качественно обогревает дом. К радиатору приходят две трубы, что видно из двухтрубной схемы систем отопления частных домов. Одна труба подает горячую воду для обогревания. По другой трубе отводится остывшая. Труба с горячей водой подключается к радиаторам параллельно. Вставив перед каждым радиатор краны, можно отключать любой из них.

Коллекторная схема разводки водяного отопления

Эта самая совершенная на сегодняшний день схема отопления. В этой схеме можно менять температуру в каждом радиаторе. А в случае выхода из строя одного из радиаторов, его легко можно заменить, не отключая всей системы. В интернете можно найти коллекторные схемы отопления в частных домах.

Двухтрубная схема системы отопления

Отличительный признак двухтрубной разводки – к каждому радиатору присоединяются две магистрали. Теплоноситель поступает по подающему трубопроводу, охлажденная вода возвращается в нагревательный котел по обратному контуру.

Способ выполнения двухтрубной разводки

Для разводки труб применяют две схемы:

1. «Звезда». Обратные и подающие трубы идут от общего коллектора к каждому радиатору. Они разветвляются на количество частей, идентичное числу отопительных приборов.

2. «Шлейф». Обратные и подающие трубы последовательно идут к радиаторам. Приборы, удаленные от генератора энергии на большее расстояние, получают меньше тепла.

Двухтрубная конфигурация проектируется с верхней или нижней разводкой отопления.

Двухтрубная схема водяного отопления

Двухтрубная верхняя разводка

Система с верхней разводкой предполагает циркуляцию теплоносителя сверху вниз. Он проходит через радиаторы и возвращается по стоякам в обратный трубопровод и нагревательный котел.

Для естественной циркуляции жидкости необходимо обеспечить уклон горизонтальных магистралей с коэффициентом 0,002-0,003. Подпитка системы осуществляется в обратный контур из водопровода или путем добавления жидкости в расширительный бак. Во время смешивания холодной воды с остывшим теплоносителем повышается плотность раствора, увеличивается напор. Для улучшения циркуляции рекомендуется утеплять главный стояк.

Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя

Расширительный бачок, который обеспечивает саморегулирование объема жидкости, – обязательный модуль конструкции с верхней разводкой. Он может быть в простом или сложном исполнении.

Простая модель представляет собой емкость с двумя трубами: одна из них необходима для контроля заполнения бака жидкостью, другая выполняет роль стояка подачи в отопительной системе. Основные недостатки простого расширителя:

• необходимо проверять уровень воды в емкости с периодичностью в 6-12 месяцев;

• корпус нуждается в утеплении для предотвращения замерзания воды зимой.

Сложная конструкция бачка имеет 4 трубы: обратка и подача обеспечивают циркуляцию и сводят к минимуму риск замерзания воды; два других элемента контролируют уровень жидкости. Способ отличается высокой автоматизацией процессов, но не пользуется популярностью из-за сложного монтажа и большого количества труб, которые необходимо тянуть через все этажи. Владельцу дома проще 1-2 раза в год обеспечить ручной долив воды в систему.

Балансировку двухтрубной отопительной конструкции реализуют путем установки автоматических или ручных вентилей и постепенного увеличения условного прохода труб от котла к радиаторам. В конструкции с естественной циркуляцией воды гидравлическое сопротивление должно быть меньше напора.

Верхняя разводка отопления подходит для сооружений с чердаком: компенсирующий бак для удаления воздуха должен быть расположен на самой верхней точке конструкции.

Двухтрубная нижняя разводка

В системе с нижней разводкой теплоноситель двигается снизу вверх. Для ее применения необходимо установить кран Маевского или другой воздушный спускник, автоматический воздухоотводчик.

В жилых помещениях редко встречается нижняя разводка с естественным движением теплоносителя. Для нее требуется больше число радиаторов, на каждом из которых должен быть установлен воздушный спускник. Это приводит к необходимости стравливания воздуха каждую неделю. Окольцовка подающей магистрали воздушным трубопроводом не решает проблему. Она стирает все достоинства нижней разводки и требует установки стояков через все этажи дома.

Для использования нижней разводки необходимо ввести в схему насос. В этом случае она характеризуется следующими преимуществами по сравнению с верхним расположением магистрали:

• небольшая протяженность трубопровода в неотапливаемых помещениях;

• уменьшение непроизводственных потерь энергии;

• удобное отключение отдельных стояков на время ремонтных работ: вентили расположены в одном месте;

• эстетичный внешний вид: большинство труб скрыто в подвальном помещении или в конструкции пола.

Главное преимущество двухтрубной конфигурации – простая регулировка температуры в помещениях с помощью автоматического или ручного вентиля. При использовании циркуляционного насоса можно прокладывать трубы меньшего сечения.

Ключевые минусы в сравнении с однотрубной системой:

• высокая стоимость и сложность монтажа;

• большое количество соединительных элементов и труб;

• необходимость использования дополнительных клапанов для удаления воздуха.

Двухтрубную конфигурацию целесообразно использовать в домах, предназначенных для постоянного проживания. При внедрении циркуляционного насоса схема подходит для зданий любой этажности.

Достоинства и недостатки коллекторного отопления

Коллекторное отопление в квартире или частном доме имеет плюсы и минусы. Среди преимуществ этой системы необходимо отметить:

1. Ремонтопригодность. При обнаружении поломки можно с легкостью отключить отдельно взятый участок трубопровода, не прерывая полностью работу системы.
2. Можно применять трубы небольшого сечения. Поскольку каждая выходящая из распределителя ветка питает только один радиатор, то для ее прокладки есть возможность выбрать трубы небольшого сечения, при этом их можно с легкостью расположить в стяжке.
3. Простота эксплуатации. За счет того, что у каждого прибора автономное управление, у владельца дома появляется возможность устанавливать температуру в любой конкретной комнате. А если необходимо, то отключать в помещении приборы отопления. Причем температура в остальных комнатах останется прежней.
4. Можно установить коллекторную систему отопления частного дома своими руками.

Затраты экономического плана – один из минусов данного отопления Для того чтобы создать несколько веток, которые имеют различные характеристики, например разное давление теплоносителя, используют распределительную разводку с гидравлическим компенсатором. Гидрострелка — это вместительная труба, где к выходам подсоединено несколько независимых веток.

Подогретый котлом теплоноситель попадает в гидрострелку. Циркулируя, вода на различном расстоянии от врезок забирается и переходит по контурам.

За счет того, что подогретая вода с минимальными потерями доходит к радиаторам, увеличивается КПД системы. Это позволяет уменьшать мощность котла, экономя затраты на топливо.

Отопительная система имеет и недостатки. Главные из них:

Если что-то случится с трубами, придется вскрывать пол

Также недостатком является зависимость от электроэнергии: даже при работающем котле во время отключения электричества радиаторы останутся холодными. Поэтому эти системы не советуют использовать в тех районах, в которых отключение электричества — частое явление.

Во время укладки труб в стяжку необходимо не забывать, что любое соединение — это возможное место протечки, и при появлении неполадок нужно будет вскрывать пол. А это довольно трудоемкая и затратная работа. Потому соединение разводки контуров производят только над уровнем пола.

Вывод 1

Я не хочу утверждать, что коллекторная разводка водопровода не подходит для частного дома. Просто нужно готовиться к большим затратам на работы и учесть особенности в расчетах. Также стоит учесть еще один минус.

При скрытой коллекторной разводке труб, вы не сможете делать стыки на трассах водопровода от коллекторов до потребителей. А это значит, что вы ограничены в выборе труб для водопровода. Полипропилен не подойдет (стыки). Медь не подойдет – сварка. Полиэтилен в доме некрасиво. Остается только металлопластиковые трубы.

Металлопластиковые трубы соединяются при помощи компрессионных соединений типа «цанга», а цанговое соединение возможно использовать только на открытых участках. Кроме этого подтягивать соединение цанга можно не более 4 раз за весь срок эксплуатации, а повторное соединение возможно только после замены всех колец уплотнения.

Преимущества и недостатки коллекторной системы

В связи появлением разнообразных пластиковых и полиэтиленовых труб коллекторная система отопления вытеснила тройниковую систему, благодаря следующим преимуществам:

Недостатками коллекторной системы отопления являются:

• Завоздушивание системы. Воздух остается в системе после заполнения ее теплоносителем, который поступает в отопительные приборы горизонтально и быстро под воздействием насоса. Воздух из микроскопических пузырьков объединяется и накапливается в наивысших точках радиаторов.
• Высокая стоимость, из-за наличия насоса, коллекторов, запорной арматуры и большого количества труб для перемещения теплоносителя.
• Не может работать без циркуляционного насоса.
• Необходимо специальное помещение для коллекторного шкафа.
• Трудоемкость монтажа и материалоемкость.

Нюансы осуществления процедуры развоздушивания радиаторов отопления описаны в данной статье:

Из вышесказанного видно, что коллекторная система отопления считается надежной и комфортной для малоэтажного коттеджа. Но стоимость этой системы намного выше тройниковой.

Преимущества и недостатки лучевых систем отопления

Положительные стороны

Основное достоинство лучевой схемы – удобство использования.

Специальное оборудование делает управление климатической сетью максимально эргономичным и удобным:

1. Вы можете установить температуру каждого радиатора отопления в доме не отходя от коллекторного шкафа. Кроме того, при необходимости можно полностью перекрыть подачу воды к любому элементу системы без нарушения работоспособности всей сети отопления.
2. Каждая пара труб соединяет коллектор только с одним радиатором. Поэтому можно использовать трубопроводы небольшого диаметра, которые легко замаскировать под напольным покрытием. Помимо всего прочего, это позволяет частично прогреть поверхность пола.

Трубы лучевой системы отопления укладываются до заливки пола

1. Благодаря использованию специальных устройств (так называемых гидрострелок – коллекторов с большим диаметром) можно сформировать в доме несколько зон отопления с различной температурой теплоносителя .

В этом случае организуется короткий контур между подающим и обратным патрубками. Нагретая вода постоянно циркулирует в гидрострелке, а ее забор можно производить на различном расстоянии (от этого будет зависеть и температура).

Отрицательные стороны

Для полноты картины следует сказать и о минусах использования лучевой системы обогрева.

Именно из-за них, несмотря на все преимущества, она не сильно распространена:

Лучевая система обогрева требует использования огромного количества труб и коллекторов

1. Необходимость скрытой установки. Если традиционная тройниковая система может монтироваться и вдоль стен, то огромное количество труб так вы разместить не сможете. Их обязательно нужно прятать под пол. Можно замуровывать и в стены, но в таком случае расход материала еще больше увеличиться.
2. Отсутствие стыков. При конструировании трубопроводов нужно обязательно позаботиться о том, чтобы труба под полом не содержала ни одного стыка. В этом месте чаще всего происходят порывы, а стоимость устранения поломки будет далеко не низкой и очень трудоемкой.
3. Если проект системы предусматривает несколько контуров с разной температурой теплоносителя, то каждый из них должен быть оборудован циркуляционным насосом.

Как сделать коллекторную систему отопления своими руками

Огромной проблемой в двух- или трёхэтажном частном доме является неэффективное отопление. Используя классическую двухтрубную или однотрубную систему, теплоноситель из-за большой длины быстро остывает, соответственно, здание обогреть таким образом трудно. Решить вопрос можно с помощью установки коллекторной системы отопления. К тому же её можно сделать и своими руками.

Первой задачей, которую должен решить владелец частного дома, является определение с типом обогрева здания. Нужно понять, а нужна ли коллекторная система вообще и станет ли её применение целесообразным. Такая схема будет эффективной, если скорость остывания теплоносителя в трубах очень большая, а также в больших домах, поскольку классическая система отопления в них всегда будет плохо прогревать помещения.

Главным функциональным преимуществом подобной схемы является распределение всей схемы на много контуров. В помещениях с небольшой квадратурой можно устанавливать и 2 независимых контура, а для больших зданий (двух- и трёхэтажных) от двух и более. Такое распределение помогает эффективно обогреть квартиру или загородный коттедж, поскольку теплоноситель не успевает сильно остывать. В классических схемах это невозможно реализовать.

Хотя система и имеет много положительных характеристик, сделать её в домашних условиях своими руками будет сложновато.

Перед принятием решения об установке такой системы в доме необходимо учесть несколько решающих факторов, при наличии которых будет целесообразно её применение:

• Большая площадь дома. Чтобы обогреть дом полностью, нужно сделать несколько контуров.
• При использовании обычного отопления нужно отключать некоторые помещения для экономии энергоресурсов.
• Тройниковая схема неэффективна. При её применении гидравлическое распределение может неравномерно размещаться по всей системе.

Для двухэтажного дома подключение коллекторной системы является самым эффективным вариантом автономного отопления.

Если при замере температурных показателей в трубе обратки вода холоднее на 25 градусов и более от изначальной цифры при выходе из котла, то это является поводом для установки коллекторной системы.

Для начала необходимо понять схематические и конструктивные особенности системы. Самый простой чертёж такого оборудования будет состоять из одного распределительного узла. От него выходят несколько отопительных магистралей.

Из комплектующих понадобится стандартный набор для отопительной системы следующего типа:

• расширительный бачок;
• циркуляционный насос;
• группа безопасности.

Коллектор, от которого будут выходить магистрали, находится непосредственно возле котла. Он состоит из таких ключевых элементов, как входной и выходной.

Как понятно из контекста, во входное отверстие подключается подающая труба от котла. Уже непосредственно коллектор будет распределять теплоноситель по магистральным веткам.

В выходное отверстие поступает остывшая вода для дальнейшего перенаправления в котёл для повторного нагрева. Это своего рода обратка, как в классических отопительных системах, работающих на газу.

Если система этого типа характеризуется повышенной сложностью, то необходимо устанавливать дополнительные приборы для регулировки количества подаваемого теплоносителя. При этом лучше покупать устройства (коллекторы) заводского производства, поскольку они отличаются повышенной надёжностью и рассчитаны на определённые параметры отопления.

Такая простая схема коллекторного отопления может быть применена для одноэтажного дома, где мощность циркуляционного насоса будет позволять создавать необходимое давление в трубах. Но в двухэтажном доме или более она будет нецелесообразна, нужно будет устанавливать 2 коллектора и насос с более высокой производительностью. Один коллектор будет служить для работы тёплого пола, а второй — распределять теплоноситель по радиаторам.

Кроме учета данных с базовых (основных) чертежей, необходимо тщательно подбирать параметры для каждой ветви и контура отопительного оборудования. Зачастую есть необходимость в установке дополнительных компонентов. К примеру, отдельного циркуляционного насоса для каждого контура или узла смешивания. Последний служит для регулирования температуры теплоносителя с помощью использования остывшего теплоносителя в обратной трубе. Смешивание воды с различной степенью нагрева происходит в коллекторе.

Классическая схема коллекторного отопления частного дома с двумя этажами включает в себя 2 распределительных узла на каждом этаже. Но следует учитывать и общую площадь помещения, а соответственно и длину магистральных ветвей. Если сама система не имеет большой длины, то будет достаточно и одного узла на 2 этажа, поскольку он будет создавать нужное давление.

Не стоит забывать и о теплоотдаче, а также настройке температурного режима в каждом помещении. В жилых зданиях необходимо использовать специальные закрытые коробы для размещения коллекторов.

Плюсы и минусы коллекторных систем

Как всякое техническое решение, коллекторная схема отопления обладает как достоинствами, так и вытекающими из них недостатками:

Достоинств много разных

• Высокий уровень теплового комфорта: коллекторное отопление частного дома, городской квартиры, крупного здания позволяет точнее других систем отрегулировать температуру и поддерживать её на необходимом уровне.
• При коллекторной разводке минимизируется количество скрытых соединений труб либо они вообще отсутствуют. Это повышает надёжность системы. А возможность отключить любую ветку облегчает ремонт.
• Лучевая разводка положительно влияет на эстетику интерьера: трубы малого диаметра легко прячутся в стяжку. Коллектор несложно встроить в стену в специальном шкафу.
• Только коллекторная схема позволяет обустроить в доме обогреваемые полы.
• Лучевая схема позволяет экономить топливо за счёт более точного распределения тепла по зонам и помещениям.

Ошибки и проблемные моменты

Чтобы сэкономить, многие упрощают конструкцию, исключая важные элементы. Но этого делать не следует, по следующим причинам:

1. При закрытых батареях и функционирующем тёплом полу, насосы котла и ТП будут мешать работе друг друга.
2. При функционировании радиаторов и пола с обогревом, насос пола может понижать давление, тем самым уменьшать циркуляцию воду в батареях.
3. Даже при остановке котельного оборудования, насос ТП осуществляет движение жидкости через котёл и радиаторы, что нецелесообразно. И если с ненужным перемещением теплоносителя в батареях можно справиться, установив обратный клапан, то остановить движение водяных потоков в котле не удастся.
4. Отсутствие защитного термостата может спровоцировать выход из строя смесительного узла, чрезмерно горячая вода попадёт в трубы пола, и есть риск повреждения стяжки.
5. При отсутствии перепускного крана, если закрываются петли пола, циркуляция жидкости в них прекращается. При этом если забыли выключить насос, то он работает на закрытую задвижку и нагревается, что приводит к быстрому выходу из строя.

Можно не устанавливать перепропускной клапан, если:

• один контур пола будет постоянно открыт;
• насос имеет частотное регулирование;
• автоматика ТП может управлять циркуляцией, и если надо, отключать оборудование.

Решили обогревать частный дом с использованием системы отопления комбинированного типа — тёплый пол и радиаторы, следует ознакомиться со всеми схемами, их плюсами и минусами. Только потом, нужно переходить к выбору модели, в соответствии с вашими требованиями, финансовыми возможностями и характеристиками помещения.

Видео инструкции

Виды коллекторов, схемы подключения

При всем многообразии конструктивных решений устройства теплых водяных полов они делятся на две разновидности: последовательные и параллельные. Различие между ними заключается в способе смешивания холодного и горячего потоков теплоносителя в системе отопления.

При последовательной схеме смешивания вся масса воды от циркуляционного насоса попадает через коллектор напрямую в греющий контур. Схема позволяет макисмально использовать полезную энергию от котла.

Схема последовательного подключения контура с байпасом

Из схемы видно, что весь расход насоса уходит через коллектор в контур теплого пола и нигде не разделяется. таких контуров може выводиться из коллектора несколько и успешность их работы зависит только от производительномти циркуляционного насоса.

Такой смеситель включает в себя пропускной клапан, регулирующий подмес горячей воды. Обычно используют термостатические клапаны с термоголовками и прикладным датчиком

Схема регулировки температуры в узле подмеса с пропускным клапаном

Для байпаса в этом случае нужно использовать трубу таких же размеров, что и для основной системы. Чтобы обеспечить работу насоса при остановке контуров между прямям и обратным плечом коллектора нужно установить второй байпас пониженной проходимости.

Такая схема обеспечивает отдачу тепла в контуре и, с точки зрения теплотехники является наиболее совершенной.

Поменяв местами байпас и насос, можно получить типовую схему параллельного смешивания потоков.

Типовая схема параллельного смешивания теплоносителя

При полном перекрытии греющих контуров перепускной клапан пропускает весь поток через себя, давая возможность работы насосу. Поскольку вода циркулирует по замкнутому малому контуру, нагрузка на двигатель насоса будет минимальной и сохранит электроэнергию. Полное закрытие контуров происходит в случае использования сплит-систем при перегреве пола сверх установленной температуры.

Таким образом, используя минимальное количество компонентов, можно сделать работу системы теплого водяного пола устойчивой при любых ситуациях.

Основные принципы

Каждый отдельный проект требует собственного подхода к планированию и монтажу отопления частного дома. При этом все же существуют отдельные моменты, которых придерживаются все специалисты. Так, например, эту систему крайне не рекомендуется использовать в квартирах – в таких габаритах практически невозможно реализовать проект.

В основном в многоэтажных домах в отдельное помещение заходит два или даже больше стояков. К каждому подключается по несколько отопительных приборов. Для реализации параллельного плана нужно каждый радиатор подключить к одному стояку. Другими словами, все каналы подачи тепла перекрываются кроме единственного, на который и навешиваются радиаторы. Такое решение может привести к тому, что соседи, живущие выше, просто недополучат нужное тепло, и могут попросту замерзнуть.

Подобное расположение в частном доме влиять будет только на самих хозяев. Главное учитывать некоторые особенности:

1. Автоматический воздушный клапан размещается непосредственно на коллекторе обратки и подачи. Именно они позволяют вывести весь воздух из системы.
2. В контуре всегда монтируется расширительный бак. Его вместительность не должна быть меньше 10% от всего объема жидкости в системе. Цена на эти устройства сравнительно невелика, чтобы экономить. А увеличение объема жидкости в системе при нагреве – обязательно.
3. Оптимальным участком для установки расширительного бака является магистраль обратной подачи, не доходя до насоса. Это связано с особенностями строения этих устройств. Они не переносят турбулентности в потоке. На указанном месте подобные явления как раз ожидаемы меньше всего.
4. Установка циркуляционных насосов является непринципиальным вопросом. Но в случае использования специалисты рекомендуют выбирать обратную магистраль для установки. В этом месте температура жидкости минимальна, что благоприятно сказывается на длительности службы механизма.

Важно! Во время монтажа насоса нужно смотреть, чтобы вал находился в горизонтальном положении. В противном случае могут появиться некоторые проблемы в работе.

Установка коллекторной отопительной системы

Условно целый процесс монтажа возможно поделить на 3 этапа: укладка и закрепление труб на полу комнаты, установка коллекторного шкафчика и подключение труб к гребенкам.

Инструкция по исполнению работ выглядит так:

• вначале готовится основание – бетон очищается и выравнивается;
• после этого расстилается слой гидроизоляции, а по периметру комнаты наклеивается лента, которая разрешит сгладить расширение цементной стяжки;

• после этого направляться слой гидроизоляции;
• поверх него укладывается простая железная сетка и к ней проволокой либо особыми клипсами крепятся трубы. При креплении труб к сетке проволокой необходимо оставлять маленький зазор;

Что касается коллекторного шкафчика, то для частного дома возможно выбрать как настенные либо напольные модели, так и встроенные в стенке варианты. В принципе, на эффективность отопления это никак не воздействует, так что выбирать приходится скорее исходя из удобства доступа к коллекторным гребенкам.

Под модели шкафчиков, встроенные в стенке, нишу нужно предусмотреть еще на этапе проектирования дома. Вне зависимости от типа, шкафчик дополнительно необходимо крепить к стенкам анкерами либо саморезами (в деревянном доме), для этого предусмотрены особые проушины в конструкции шкафчика.

Требования к подключению и установке

Схема коллектора для теплого пола

Монтаж и подсоединение коллекторов производятся во время установки системы отопления. Промежуточные приборы ставятся в коридорах, гардеробных или кладовых. Для этого подходят накладные или встроенные шкафы. Если их нет, обустраивается специальная ниша на высоте 20-30 см от пола.

Унифицированная схема подсоединения коллекторной системы не разработана, но специалисты приводят несколько рекомендаций:

• Расширительный бак должен быть объемом от 10 % общего количества теплоносителя.
• Установка индивидуального насоса на каждый контур.
• Расширительный резервуар ставится перед насосом на линии обратной подачи.
• При наличии гидрострелы бак ставят перед основным насосом, обеспечивающим циркуляцию малого контура.
• Ресурс насоса повышается при расположении выше обратки.

Коллекторный вал ставится горизонтально, что предотвращает завоздушивание системы и проблемы с его охлаждением.

Выбор места монтажа

Для коллекторной системы характерен поэтажный монтаж труб с организацией независимого автономного контура. Распределитель допускается ставить в любом месте, скрыв в шкафу с отверстиями под трубы на торцевых стенках.

В помещении должна поддерживаться оптимальная влажность, поэтому идеально подойдет кладовая, гардеробная или коридор. Если коллектор устанавливается на даче, его крепят в открытом виде на хомуты или кронштейны.

Варианты укладки трубопровода

Основные схемы укладки труб при монтаже – зигзагообразная и спиралевидная улитка, последняя обеспечивает более равномерный прогрев и считается лучшей по эффективности. При разводке труб следует выдерживать определенное расстояние между участками, оно зависит от схемы раскладки и толщины стяжки, его типовое значение для обычной толщины цементно-песчаного слоя лежит в диапазоне 150 – 200 мм.

Распределительный коллектор является основным узлом в индивидуальной системе отопления, содержащей два или более контура теплых полов, он выполняет функции раздачи и смешивания теплоносителя для снижения его температуры. При монтаже трубопровод из сшитого или термостойкого полиэтилена размещается под стяжкой в виде зигзага или улитки и подключается к гребенкам при помощи Евроконусов, обеспечивающих быстрое и герметичное соединение.

Лучевая система отопления (коллекторная) — vodotopim.com

В этой статье я расскажу, что такое лучевая система отопления. Иногда я буду «сбиваться» и упоминать монтаж данной системы, однако не обращайте внимания, пока что важнее уяснить принципиальное устройство лучевой системы – как проходят трубы от котла и обратно. Возможно, вы ещё не знаете, что такое коллектор и для чего, т. к. речь о нём ещё предстоит… не важно, просто читайте.

Что такое лучевая система отопления?

Лучевая система отопления называется ещё коллекторной системой. Потому что каждый радиатор здесь присоединён к устройству, которое называется распределительным коллектором:

Обратите внимание на приведённой схеме: от коллектора к каждому радиатору идёт своя собственная подающая труба, и от каждого радиатора к коллектору же возвращается обратка. Получается, что каждый радиатор подключен к коллектору, не зависимо от других радиаторов.

(Полагаю, вы догадываетесь, что коллектор присоединяется к отопительному котлу своими обраткой и подачей, просто на схеме выше этого не показано. Следует также уточнить, что радиаторы могут присоединяться к коллектору и попарно – если они находятся в одном помещении.)

Плюсы коллекторной системы отопления

Благодаря независимому подключению (см. схему выше), имеется возможность при необходимости отключить один радиатор, не отключая остальные и, тем более, всю отопительную систему. Это не обязательно для ремонта вышедшего из строя радиатора, а возможно, что вам просто не нужно какое-то время отапливать какое-либо помещение. Тогда ваш котёл будет работать более экономно. Для чего отключать радиаторы, кроме ремонта? Да мало ли. Например, там, где я живу, высокие грунтовые воды, отчего погреба не устраивают. Один мой сосед для хранения овощей и прочих припасов сделал одну комнату холодной, обмотав одеялом радиаторы в этой комнате. При лучевой же схема подключения достаточно было бы привернуть соответствующий вентиль на коллекторе…

Ещё плюс коллекторной схемы – возможность упрятать трубы в пол, в стены, за навесной потолок… чтобы не «цепляться» за них глазами:

Ещё плюс – использование в таком подключении труб примерно одной длины, одного диаметра и отсутствие их промежуточных соединений. Одинаковость диаметров обеспечивает равномерный перепад давления. Одинаковая длина даёт одинаковый расход теплоносителя через каждый радиатор. Ну а отсутствие лишних соединений сокращает время монтажных работ и риск протечек.

Правила и схемы монтажа лучевой системы отопления

Посмотрите на схему:

От котла (К) подающая труба идёт к коллектору (труба, направленная от котла вверх – если смотреть по схеме). На этой трубе установлен насос (на самом деле, насос лучше ставить на обратке перед котлом, но оставим это пока на совести составителей схемы).

От коллектора подающие трубы отходят к радиаторам (на схеме они в виде «пружинок»). А от радиаторов трубы возвращаются к обратному коллектору, от которого идёт общая обратка к котлу. Трубы, которыми радиаторы присоединяются к коллекторам, как раз проще всего спрятать…

При проектировании лучевой системы нужно учесть следующее: длины труб, идущих к радиатору или обратно, должны быть в пределах 20 м.

На следующей схеме тоже лучевая отопительная система:

Обычно трубы коллектора 3/4″, то есть, это размер для подключения к котлу. А радиаторы к коллектору присоединяются трубами 1/2”.

Раскладываем трубы по черновому полу (плитам перекрытия и т. д.), сами трубы заключаем в теплоизоляцию и заливаем цементной стяжкой толщиной 5…7 см:

В результате из стяжки будут торчать отрезки труб длиной, необходимой и достаточной для присоединения радиаторов.

Важно! Если коллектор и радиаторы на одном этаже, то, скорей всего, коллектор окажется выше радиаторов. Поэтому в нём будет накапливаться воздух. Чтобы этого не было, на коллекторах – и на подаче, и на обратке – ставят автоматические воздухоотводчики.

Впрочем, на радиаторах для удаления воздуха тоже предусмотрены краны Маевского.

Ещё вариант монтажа лучевой системы:

Здесь коллектор на первом этаже или в подвале, радиаторы – на следующем этаже. В этом случае трубы от коллектора крепятся к стенам нижнего этажа, выводятся сквозь перекрытия к местам установки радиаторов.

Ещё одна схема лучевой системы отопления — коллектор работает на два этажа:

При такой схеме нужно озаботиться мощностью циркуляционного насоса – чтобы он был в состоянии прокачать теплоноситель на оба этажа. Лучше же установить отдельный коллектор на каждый этаж и для каждого поставить отдельный насос, чтобы можно было управлять каждым насосом независимо от второго.

Подытоживаем. Лучевая система отопления не портит внешний вид помещений и хороша по разным техническим параметрам. Так что, так что…

лучевая система отопления

Коллекторная система отопления — рекомендации по применению

Какую систему отопления выбрать: однотрубную или коллекторную?

Для эффективного отопления квартиры или сельского дома наиболее эффективно использовать полноценные отопительные системы, использующие жидкий теплоноситель в виде воды или антифриза. Но большая часть отопительных систем делится на две категории — однотрубные и коллекторные, каждая из которых имеет собственные достоинства и недостатки.

Однотрубная система отопления — классический вариант

Однотрубные системы отопления можно смело причислять к самой настоящей классике, поскольку их можно использовать как в условиях города, так и сельской местности. Другими словами, достаточно иметь сквозные отверстия в стене или на потолке, протянуть одну трубу, подсоединить к радиаторам отопления, как вся система считается готовой.

Более того, ее можно модернизировать, если установить систему байпас, когда к каждому радиатору прилагается не менее трех кранов. Если радиатор вдруг потечет, то достаточно будет перекрыть краны и теплоноситель потечет мимо отопительного прибора, который далее можно заменить с видимой легкостью — достаточно будет открутить американки, убрать старый радиатор и установить новый на те же несущие кронштейны. И остальную работу по инсталляции провести в обратном порядке уже собственными силами!

В частных домах с индивидуальным отоплением, в которых эксплуатируются гравитационные газовые котлы, обязательно нужно подбирать трубы большого (до 100 мм) диаметра, благодаря которым теплоноситель, расширившись, сможет течь в них самотеком. Но для городских реалий с центральным отоплением можно подбирать пластиковые трубы диаметром не более 25 мм. Если будут устанавливаться самые популярные полипропиленовые трубы, то у них должен иметься дополнительный слой из специальной сетки из стекловолокна, благодаря которой труба сможет с легкостью выдерживать до 25 атмосфер.

Коллекторная группа для отопления

В индивидуальных домах лучше использовать более совершенную коллекторную систему отопления, состоящую из коллекторных шкафов и пластиковых труб узкого диаметра, уложенных на пол помещения. Такая технология сулит множество преимуществ — радиаторов отопления не будет заметно визуально, а заказчик получает действительно теплые полы, благодаря которым по дому можно ходить босиком в самый сильный мороз!

Недостатки имеются — когда устанавливается коллекторная система отопления, то нужно предварительно очистить пол, аккуратно уложить на низ трубы из сшитого полиэтилена или полипропилена, соединить их термальной сваркой с помощью отводов и далее забетонировать полы. Вся бетонная стяжка должна закрепляться не менее трех недель. Такая работа стоит дорого, но она затребована только при постройке дома! Но в плюсе — необыкновенная надежность отопительной системы, способной проработать десятилетия.

Контур коллектора – обзор

3.

15.3.4 Параллельный тепловой насос с использованием солнечной энергии

Параллельная система SAHP состоит из солнечной тепловой части и теплового насоса, который использует источник тепла, отличный от солнечной энергии [17]. Можно использовать солнечные коллекторы жидкости (воды или смеси антифриза) или солнечные коллекторы воздуха. В системе солнечного отопления на основе жидких солнечных коллекторов солнечная энергия может использоваться непосредственно для обогрева или через аккумулирующий бак, а также может применяться вспомогательный нагреватель.Тепловой насос обычно использует окружающий воздух или землю в качестве независимого источника тепла. Если используются солнечные коллекторы воздуха, они применяются в основном для пассивного обогрева здания, но поскольку они обычно не могут удовлетворить потребности в обогреве помещений в холодные дни (даже в теплом климате), активный обогрев здания осуществляется за счет воздух-воздух. -воздушный или воздухо-водяной тепловой насос [31].

Как уже упоминалось, в прошлом система солнечного отопления (солнечные коллекторы и аккумуляторы) отвечала только за нагрев горячей воды (ГВС), а тепловой насос — за обогрев помещений.Обе системы раньше работали без взаимодействия. Стандартная параллельная система SAHP представлена ​​в рис. 9 . Легенда к этому рисунку такая же, как и для Рисунок 8 .

Рис. 9. Стандартная параллельная система SAHP. См. Рисунок 8 в подписи к условным обозначениям.

Эта система состоит из обычной солнечной тепловой части с солнечными коллекторами жидкости (вода или смесь антифриза) в замкнутом контуре солнечного коллектора и накопительным баком. (Если используются воздушные коллекторы, они встроены в фасад здания, а контур солнечного коллектора открыт.) Также есть теплообменники в накопительном баке для ГВС и для отопления помещений. В накопительном баке есть еще один теплообменник, который соединяет этот накопитель с накопительным баком ГВС аналогично системе серии SAHP, представленной в рис. 9 . Система ГВС теоретически не зависит от отопления помещений; однако некоторое взаимодействие существует из-за общего основного резервуара для хранения. Другим основным компонентом параллельного САВД является обычный тепловой насос, который может быть одного из следующих типов: воздух-воздух, воздух-вода, рассол (вода)-вода, рассол (вода)-воздух.Солнечной энергии отдается приоритет для удовлетворения потребностей в отоплении. Также имеется вспомогательный обогреватель для обогрева помещений. Основные режимы работы системы следующие:

•

Нагрев ГВС от солнечной энергии: Тепло, накопленное в основном баке-аккумуляторе, передается в бак ГВС (описание этого режима работы такое же, как и для системы серии SAHP). представлен в Рисунок 8 ).

•

Отопление солнечного пространства: при температуре T _S хранимой жары достаточно высока, то есть, если T _S > T _Smin , затем Q _HD  = Q _тепло и в это время тепловой насос выключен, Q _{л. с.}  =  0; в зависимости от солнечного излучения и разницы между температурой солнечных коллекторов и накопителя контур солнечного коллектора может работать ( Q _u  >  0) или нет ( Q _u  =  0).

•

Нагрев тепловым насосом: Если температура собранного или сохраненного тепла слишком низка для удовлетворения потребности в отоплении, т. е. если T _s  ≤  T _smin , тепловой насос работает, используя источник тепла, отличный от солнечной энергии, и тепло, подаваемое в здание, извлекается из конденсатора теплового насоса, поэтому Q _hpcon  = Q _тепло и Q _hd  =  0; в зависимости от солнечных условий и разницы между температурой солнечных коллекторов и накопителя, контур солнечного коллектора может работать ( Q _u  > 0), а тепло может храниться в накопительном баке или нет ( Q _u = 0).

•

Тепловой насос и дополнительный нагрев: Принцип работы этого режима такой же, как и для серийного теплового насоса, показанного на рис. которая отличается от солнечной энергии. Тепловая нагрузка обеспечивается тепловым насосом и вспомогательным нагревателем, и Q _{л.с.кон.}  + Q _доп.  = Q _тепло .

В параллельной системе SAHP общая доступная энергия системы представляет собой сумму энергии, полученной от двух различных систем: солнечной тепловой системы и системы теплового насоса.Тепловое описание двух рассматриваемых систем такое же, поскольку они работают как автономные системы. Однако опосредованно они влияют друг на друга, так как при использовании одного источника тепла другой нет. Это означает, что тепло из этих источников тепла извлекается не так быстро и в перерывах в работе, если они имеют возможность, как, например, земля, могут немного восстанавливать или сохранять накопленное тепло для последующего использования. Для описания работы гелиосистемы, включая нагрев ГВС, нормативный энергетический баланс накопителя можно выразить аналогично уравнению [12] в следующем виде:

[16](Vcρ)dTsdt=Qu(t)− Qloss(t)−Qhd(t)−QDHWd(t)

Член в левой части уравнения [16] выражает (как и прежде) емкость накопителя и колебания температуры накопителя T _с во времени и что в правой части дает полезную солнечную энергию Q _u поставляемую солнечными коллекторами, потери тепла от накопителя Q _потери , тепло, подаваемое непосредственно в отопительный контур Q _hd для удовлетворения нагрузка на отопление помещения и тепло, подаваемое в накопительный бак ГВС Q _DHWd .В испаритель теплового насоса Q _л.с. не подается тепло.

Тепловой насос работает стандартно, как обычный тепловой насос; следовательно, КПД теплового насоса может быть выражен стандартным уравнением [2c]. Однако также возможно определить COP всей параллельной системы SAHP. Затем необходимо включить общий ввод работы в систему, поэтому кроме затрат работы Вт на привод компрессора теплового насоса необходимо добавить затраты работы Вт _тепла на циркуляционный насос теплового насоса. водяного контура отопления или для вентиляторов системы воздушного отопления в здании, и рабочий ввод W _насоса для циркуляционных насосов системы солнечного отопления.Общее количество тепла Q _{количество тепла} , подаваемое в систему отопления помещений (система ГВС не учитывается при определении КПД, т.к. теоретически это независимая система отопления) в течение более длительного времени ее работы представляет собой сумму тепла, отбираемого непосредственно Q _hd от «солнечного» накопителя и тепла Q _hpcon от конденсатора теплового насоса и тепла Q _aux от вспомогательного нагревателя, что можно записать следующим образом:

∑tQheat=∑tQhd+∑tQhpcon+∑tQaux

Таким образом, COP рассматриваемой параллельной системы SAHP (см. Рисунок 9 ) может быть выражен аналогично COP для последовательной системы SAHP (см. Рисунок 8 ) с той разницей, что введена новая мощность работы Вт _л.с. , которая представляет собой работу, необходимую для циркуляции рабочего тела в источнике тепла теплового насоса для извлечения тепла из этот источник.В случае теплового насоса, использующего в качестве источника тепла окружающий воздух, он обычно равен нулю. Ссылаясь на уравнение [15], КПД рассмотренной выше параллельной системы SAHP можно записать в виде Источники и поглотители тепла для теплового насоса и гелиосистемы могут быть основаны на воздушных или жидкостных коллекторах, подводящих тепло к воздушной или водяной системе отопления в здании. Все эти разновидности можно использовать в параллельных системах; однако некоторые из них более популярны, чем другие.Параллельная система SAHP может обеспечивать теплом систему отопления, где теплоносителем является вода или воздух. Контур солнечного коллектора может подавать тепло в резервуар для хранения воды. Аккумулированное тепло может подаваться в водо-водяной теплообменник, расположенный в контуре водяного отопления, или в водо-воздушный теплообменник, расположенный в отапливаемом (кондиционируемом) помещении. Также можно использовать воздушные солнечные коллекторы; обычно они работают пассивно и подают тепло непосредственно в помещение. Тепловые насосы используют возобновляемые источники тепла, отличные от солнечной энергии.Тепловой насос окружающего воздуха (источник тепла) может использоваться для подачи тепла в воздух в помещении (радиатор). В такой системе «солнечный» теплообменник «вода-воздух» и тепловой насос «воздух-воздух» по отдельности обеспечивают тепло для обогрева помещений в здании. Также возможно использование геотермального теплового насоса, который особенно популярен в странах высоких широт. В такой системе, в основном, «солнечный» водоводяной теплообменник и грунтовой (рассол) тепловой насос обеспечивают тепло для обогрева помещений через отопительный контур (напольное или настенное отопление) в здании. В систему также включены автономный отопитель и система автоматического управления.

Стратегия работы параллельного SAHP состоит в том, чтобы отдавать приоритет солнечной тепловой части, затем тепловому насосу и, наконец, в качестве последней альтернативы, электрическому нагревателю в качестве пикового источника. Однако в прошлом все компоненты работали отдельно, один за другим. В настоящее время существуют системы, которые за счет автоматического управления позволяют подавать тепло одновременно и от гелиотермальной системы, и от «несолнечного» теплового насоса, и даже от автономного нагревателя, непосредственно в аккумулирующее устройство или в систему отопления.Если для отопления здания и ГВС используется накопительный бак, то из санитарных соображений (бактерии Legionella ) необходимо периодически (например, раз в неделю) поддерживать температуру воды для системы ГВС выше определенного уровня (обычно 55 °C является пределом). Для обеспечения этого уровня температуры иногда работают все три компонента отопления (солнечные коллекторы, тепловые насосы, электронагреватель). Отопительный контур здания может использовать в качестве теплоносителя воду или воздух. В этой модифицированной параллельной системе SAHP возможны следующие режимы работы:

•

Только солнечное отопление: Если температура T _с накопленного тепла достаточно высока, т.е. если T _с  >  T _smin , затем Q _hd  = Q _тепло  + Q _{ГВС ,900; в зависимости от солнечных и окружающих условий может работать контур солнечного коллектора, и полезное тепло Q u от солнечных коллекторов может передаваться в аккумулирующий бак.}

•

Параллельное солнечное отопление и отопление тепловым насосом: если температура собранного или сохраненного тепла слишком низка для удовлетворения общей тепловой нагрузки, T _s  ≤  T _smin , но все же это температура достаточно высока (выше заданного температурного предела), T _s  >  T _slimit , для подачи некоторого количества тепла Q _sol  = 6 Q _{hd , = 6 Q hd системы отопления система работает, обеспечивая часть потребности в отоплении. В то же время тепловой насос работает с использованием источника тепла, отличного от солнечной энергии, и обеспечивает остальную часть необходимого тепла отопление  + Q ГВС .}

•

Отопление с помощью теплового насоса. Если температура собранного или сохраненного тепла слишком низка для удовлетворения потребности в отоплении даже частично, то есть если T _s  ≤  T _slimit , тепловой насос работает с использованием источника тепла, отличного от солнечной энергии, и обеспечивает все потребности в отоплении Q _hpcon  = Q _тепло  + Q _ГВС ; в зависимости от солнечных условий и разницы температур между солнечными коллекторами и накопителем полезное тепло от солнечных коллекторов Q _u может быть собрано и сохранено.

•

Отопление с помощью теплового насоса и вспомогательного отопления: Если температура тепла, собранного солнечными коллекторами или тепла, хранящегося в баке-аккумуляторе, слишком низка для удовлетворения потребности в отоплении даже частично, то есть, если T _s  ≤  T _slimit , тепловой насос работает с использованием источника тепла, отличного от солнечной энергии, и подает Q _hpcon в систему отопления; однако, если КПД теплового насоса падает ниже предела, установленного системой управления, для обеспечения остального тепла используется вспомогательный нагреватель Q _aux для удовлетворения всех потребностей в обогреве Q _hpcon  + Q _доп.  = Q _тепло  + Q _ГВС ; в зависимости от солнечных условий и разницы температур между солнечными коллекторами и накопителем полезное тепло от солнечных коллекторов Q _u может быть собрано и сохранено.

•

Солнечное отопление, отопление тепловым насосом и вспомогательное отопление: это когда должна быть обеспечена пиковая нагрузка; если это возможно, есть тепло от солнечных коллекторов Q _sol  = Q _hd и тепловой насос работает, вырабатывая больше тепла Q _hpcon , и потому что этого недостаточно для удовлетворения всего нагрева Требования Q _{HD HD} + Q _{HPCON Heat} + Q _DHW , вспомогательный нагреватель включен, и он обеспечивает остальную часть тепла Q _AUX , следовательно, Q _u  + Q _notsol  + Q _aux  = Q _{теплота} .

Суммарная теплота, подведенная в систему отопления, может быть выражена тем же уравнением [16], что и в случае стандартной параллельной системы САВД. Однако теперь следует учитывать и тепло, отдаваемое на нужды ГВС, поскольку эту функцию выполняет и тепловой насос. Следовательно, необходимо также учитывать потребляемую работу (электрическую энергию) дополнительного нагревателя ГВС, а также другие затраты работы Вт _ГВС , связанные с этой функцией, например, для привода циркуляционных насосов циркуляционного контура ГВС и обычная водопроводная сеть.Усредненная энергетическая эффективность параллельной системы SAHP для отопления помещений и ГВС, то есть усредненный КПД всей системы, может быть выражена так же, как и для параллельной системы SAHP, включая тепло, подаваемое на ГВС, и связанную с этим подводимую работу. с этой функцией. COP принимает следующую форму:

[18a]COP=QheattotalWtotal=Qhd+Qhpcon+Qhaux+QauxDHWW+WpumpSd+Wheat+Whaux+Whp+WDHW+WauxDHW

Предполагая, что солнечный тепловой и «несолнечный» тепловой насос поставляют тепло к тому же отопительному контуру в здании с тем же теплоносителем и ссылаясь на уравнение [14], теперь уравнение [18] усредненного КПД рассматриваемой параллельной системы САВД принимает вид:

[18b]КПД=QheattotalWtotal= Qhd+Qhpcon+QauxWtotal=mcCp[(Tsout−Tsin)+(Tconout−Tconin)]+Qhaux+QhdDHW+QhpconDHW+QauxDHWW+WpumpSd+Wheat+Whaux+Whp+WDHW+WauxDHW

Состав Q _hd зависит от типа используемой солнечной тепловой системы. Входные символы работы те же, что и в уравнении [14]. Если используются другие циркуляционные насосы или вентиляторы, их работу также следует включить в уравнения [18а] и [18б].

В настоящее время один из наиболее типичных вариантов параллельной системы САВД реализуется за счет объединения всех основных компонентов в резервуаре для хранения воды со стратификацией. Солнечные коллекторы через рабочую жидкость (воду или незамерзающую смесь), циркулирующую по замкнутому контуру, подают полезное тепло Q _u в накопительный бак.Теплообменник контура солнечного коллектора обычно располагается в нижней части бака-аккумулятора. Тепловой насос использует источник тепла, отличный от солнечной энергии, и подает тепло, полученное из этого источника, также в накопительный бак. В некоторых системах также возможна подача тепла непосредственно в систему отопления в здании (не через аккумулирование) [13]. Обычно теплообменник, соединяющий конденсатор теплового насоса и аккумулятор, расположен в верхней части бака-накопителя, над теплообменником солнечного коллектора. Иногда конденсатор теплового насоса можно поместить непосредственно в накопительный бак. Если накопительный бак еще и для ГВС, то вход холодной воды находится внизу. В верхней части бака установлен выход горячей воды для ГВС, для отбора тепла Q _hГВС для ГВС. В баке, ниже выхода ГВС, находится еще один теплообменник, который соединяет бак с отопительным контуром для обогрева помещений, как правило, низкотемпературным, например, контуром теплого пола. Через этот теплообменник отводится тепло Q _тепло , необходимое для обогрева здания.Очень часто вспомогательный нагреватель, как правило, электрический, поскольку пиковый источник также встроен в накопительный бак наверху. При необходимости, когда температура в накопительном баке, даже наверху, слишком низка для удовлетворения потребностей в обогреве, включается электрический нагреватель, который подает дополнительное тепло Q _aux в накопительный бак.

Большинство современных параллельных систем SAHP содержат резервуар для хранения, который является основным компонентом системы, объединяющим все остальные компоненты. В такой конфигурации системы, даже если солнечная тепловая система и тепловой насос не имеют прямого контакта, через общий накопительный бак они взаимодействуют друг с другом. Есть положительные эффекты от такого взаимодействия, потому что солнечная тепловая часть и тепловой насос дополняют друг друга. Это делает работу всей системы отопления очень надежной. Параллельная система SAHP может обеспечить все тепловые нагрузки, и нет необходимости устанавливать и использовать какое-либо другое отопительное устройство, дополнительную горелку или котел.Это очень удобно для пользователя. Однако из-за того, что тепловой насос и солнечные коллекторы отдают тепло в один и тот же накопитель, иногда работа одной части системы, обычно теплового насоса, ограничивает работу другой части, то есть солнечных коллекторов. Например, зимой в странах высоких широт очень редко температура рабочего тела солнечных коллекторов превышает температуру теплоносителя, отбирающего тепло от конденсатора теплового насоса. Как следствие, тепловой насос работает большую часть времени и ограничивает использование солнечной энергии. Кроме того, иногда установщики (через систему автоматического управления) выставляют слишком высокий лимит температуры рабочей жидкости гелиоколлекторов для циркуляции. Если это значение слишком велико (например, выше 40 °С), рабочая жидкость не циркулирует и не отдает тепло в аккумулирующий бак зимой и в пасмурные дни, что существенно ограничивает работу гелиотермальной части системы.

На рис. 10 представлена ​​схема современной параллельной системы САХП, а на рис. 11 представлены основные компоненты системы во внутренней «котельной» (тепловой насос посередине, комбинированный буферный накопитель справа). Эта система работает совсем недавно. В Рисунок 10 символы T с цифрами в индексах обозначают основные датчики температуры, связанные с управлением. Эта система содержит следующие основные компоненты: солнечные коллекторы – плоские пластины с незамерзающей смесью в качестве рабочей жидкости; геотермальный тепловой насос с П-образными вертикальными теплообменниками и незамерзающей смесью в качестве рабочего тела; комбинированное буферное хранилище с водой в качестве среды хранения; накопительный бак для ГВС с пиковым электронагревателем. В здании имеется контур низкотемпературного теплого пола. Комбинированное буферное хранилище состоит из большого резервуара и малого внутри большого. Контур солнечного коллектора замыкается, и тепло передается через теплообменник в большой накопительный бак. Большой резервуар также снабжается тепловым насосом, использующим грунт. Маленький бак внутри большого используется как буфер для ГВС. Внизу находится вход холодной воды, а вверху – выход теплой воды. Выход соединен с накопительным баком ГВС, который также может питаться напрямую от теплового насоса и при необходимости может быть включен электронагреватель.Отопление здания осуществляется за счет тепла, накопленного в большой емкости комбинированного буферного накопителя. Ссылаясь на уравнение [12], записанное для усредненной температуры накопителя T _s , энергетический баланс комбинированного буферного накопителя в нестационарном состоянии рассматриваемой системы можно записать следующим образом:

Рис. 10. Пример параллельная система SAHP, работающая с 2010 года.

Рисунок 11. Компоненты параллельной системы SAHP, показанные в Рисунок 10 .

[19](Vcρ)dTsdt=Qu(t)+QhpBS(t)−Qloss(t)−QhDHWBS(t)−Qh(t)

В уравнении [19] есть теплота Q _hpBS подается тепловым насосом в комбинированный буферный накопитель. Это может быть общее количество тепла, отдаваемое тепловым насосом, Q _{л.с. BS}  = Q _л.с. , или только часть Q _{л.с. количество тепла Q л.с.ГВС  =(1  – x ) Q л.с. отдаваемого тепловым насосом в накопительный бак ГВС.В заданное время также может быть извлечено некоторое количество воды, нагретой из малого резервуара, для подачи в накопительный бак ГВС, Q hDHWBS  = mC ( T DHWBS   – T в} ) . Таким образом, энергетический баланс накопительного бака ГВС можно записать в следующем виде:

[20](Vcρ)dTDHWdt=QhDHWBS(t)+(Qhp(t)−QhpBS(t))+QauxE(t)−Qloss (t)−QhDHW(t)

Нет входа холодной воды в накопитель ГВС, а есть только выход для непосредственного использования. Некоторое количество холодной воды подается к трехходовому клапану из накопительного бака, чтобы защитить пользователя от слишком высокой температуры воды из системы ГВС.

Параллельная система SAHP, представленная в Рисунок 10 поставляет тепло для отопления здания и для системы ГВС. Работа системы основана на солнечных коллекторах и геотермальном тепловом насосе, которые снабжают теплом один или оба бака-аккумулятора. Основные режимы работы рассматриваемой системы в общем виде можно описать следующим образом:

•

Только солнечное отопление: накопительные баки: совмещенный буфер и накопитель ГВС питаются от солнечных коллекторов; тепловой насос выключен и вспомогательная энергия не используется.

•

Солнечное отопление и пиковое дополнительное отопление для ГВС: Накопительные баки питаются только солнечными коллекторами; тепловой насос выключен, на пиковую нагрузку (или для защиты от бактерий Legionella ) включен дополнительный электронагреватель; в зависимости от тепловых и окружающих условий полезное тепло Q _u от солнечных коллекторов может передаваться в аккумулирующие баки.

•

Параллельное солнечное отопление и отопление тепловым насосом: если температура собранного или накопленного тепла слишком низкая для удовлетворения общей тепловой нагрузки, для ГВС и отопления помещений, тепловой насос включается и подает тепло одному или две накопительные емкости; полезную солнечную энергию можно собирать и хранить в комбинированном накопительном баке, если это возможно.

•

Отопление только тепловым насосом: Когда разница температур между выходом контура солнечных коллекторов и накопителем (в заданной точке) ниже предельного значения, солнечные коллекторы не работают, и насос обеспечивает все потребности в отоплении и питает один или два бака.

•

Отопление с помощью теплового насоса и дополнительного отопления: Когда нет доступной солнечной энергии и тепловой насос не может обеспечить все тепло для ГВС, дополнительный электрический нагреватель включается в часы пик.

КПД рассматриваемой системы, применяемой для отопления помещений и ГВС, может быть выражен в общем виде следующим образом: WDHW+WauxDHW

Приведенное выше уравнение написано в предположении, что общая потребность в тепле обеспечивается рассматриваемой системой. Использование электрического нагревателя ( Вт _auxDHW ) включено в общую работу, необходимую для выполнения всех требований к отоплению; однако электронагреватель используется только для ГВС.В общую работу Вт _ГВС входит также работа, необходимая для привода циркуляционного контура и насосов в системе ГВС. Безусловно, за эффективную работу системы отвечает система автоматического управления [34].

В некоторых параллельных системах SAHP тепловой насос может подавать тепло непосредственно в систему отопления (обычно в накопительный бак, как в системе, представленной в Рисунок 10 ), в зависимости от потребности в отоплении и уровня температуры рабочая жидкость.Автоматическое управление рассматриваемой системой может быть организовано по-разному и приоритеты могут быть отданы разным источникам тепла. Солнечные тепловые коллекторы и тепловой насос не соединены друг с другом. Они могут работать альтернативно, то есть каждый из них в разное время, но они также могут работать вместе, подавая тепло одновременно. Основная идея параллельной работы заключается в параллельном использовании двух источников тепла: солнечного для солнечных коллекторов и другого (не солнечного) для теплового насоса.Однако, как было представлено, существует взаимодействие между операциями основных компонентов системы, даже если они не связаны друг с другом. Возможно, такие системы можно было бы назвать гибкими параллельными системами SAHP. Современные системы управления, основанные на микропроцессорных технологиях, позволяют применять различные стратегии работы для различных применений и потребностей в тепле.

Техническое обслуживание и ремонт систем солнечного водонагрева

Солнечные энергетические системы требуют периодических осмотров и планового технического обслуживания для поддержания их эффективной работы.Также время от времени компоненты могут нуждаться в ремонте или замене. Вы также должны принять меры для предотвращения образования накипи, коррозии и замерзания.

Вы можете справиться с некоторыми задачами по проверке и техническому обслуживанию самостоятельно, но для других может потребоваться квалифицированный специалист.

Работы, требующие подъема по лестнице, хождения по крышам, пайки или огневых работ, а также обрезки ветвей деревьев, должны выполняться профессиональными службами из соображений безопасности. Запросите смету расходов в письменной форме, прежде чем выполнять какие-либо работы.Для систем со значительными повреждениями замена, отключение или удаление солнечной системы может оказаться более рентабельным, чем ее ремонт.

Список периодических проверок

Вот несколько рекомендуемых проверок компонентов солнечной системы. Также прочтите руководство пользователя, чтобы узнать рекомендуемый график обслуживания, и следите за предыдущими действиями по техническому обслуживанию, чтобы управлять интервалами профилактического обслуживания и лучше отслеживать неуловимые проблемы

• Затенение коллектора
  Ежегодно визуально проверяйте затенение коллекторов в течение дня (в середине утра, в полдень и в середине дня).Затенение может сильно повлиять на работу солнечных коллекторов. Рост растительности с течением времени или новое соседнее строительство могут привести к затенению, которого не было при установке коллекторов.

• Загрязнение коллектора
  Пыльные или загрязненные коллекторы плохо работают. Периодическая очистка может быть необходима в местах с определенными источниками загрязнения, такими как птицы или пыль от вспашки, и если дождя недостаточно для их смывания.

• Остекление и уплотнения коллектора
  Осмотрите остекление коллектора на наличие трещин и убедитесь в хорошем состоянии уплотнений.Пластиковое остекление, если оно чрезмерно пожелтело, может потребовать замены.

• Сантехника, воздуховоды и соединения проводки
  Ищите утечки жидкости на соединениях труб. Проверьте соединения воздуховодов и уплотнения. Воздуховоды следует герметизировать мастикой. Все соединения проводки должны быть затянуты.
• Изоляция трубопроводов, воздуховодов и электропроводки
  Убедитесь, что все клапаны находятся в правильном рабочем положении. Ищите повреждения или разрушение изоляции, покрывающей трубы, воздуховоды и электропроводку. Накройте изоляцию трубы защитной пластиковой или алюминиевой оберткой и при необходимости замените ее. Защита проводки в кабелепроводах  
• Проходки через крышу
  Поддерживайте гидроизоляцию и герметик вокруг проходов через крышу по мере необходимости. Следите за любыми признаками протечки воды на нижней стороне крыши (если они видны).
• Опорные конструкции
  Проверьте затяжку всех гаек и болтов, крепящих коллекторы к любым опорным конструкциям.Следите за коррозией на стальных деталях, очистите и покрасьте их, если необходимо.
• Клапан сброса давления (на жидкостных коллекторах солнечного отопления)
  Нажмите на рычаг, чтобы убедиться, что клапан не заедает в открытом или закрытом положении.
• Заслонки (в системах солнечного нагрева воздуха)
  Если возможно, убедитесь, что заслонки правильно открываются и закрываются и находятся в правильном положении.

• Насосы или воздуходувки
  Убедитесь, что насосы или воздуходувки (вентиляторы) работают.Прислушайтесь, загораются ли они, когда солнце светит на коллекторы после полудня. Если вы не слышите, как работает насос или воздуходувка, то либо контроллер неисправен, либо насос или воздуходувка неисправны. Проблема часто заключается в пусковом конденсаторе, который можно заменить без замены насоса или двигателя.

• Элементы управления
  Элементы управления солнечным нагревом воды состоят из датчика температуры на выходе солнечного коллектора, еще одного датчика на дне резервуара для хранения солнечной энергии и контура (контроллер Delta-T) для запуска насоса, когда коллектор становится более горячим чем бак и остановить насос, если это не так.Если насос работает ночью, это может быть связано с коротким замыканием датчика коллектора или обрывом цепи датчика бака. Если насос не работает в течение дня, может произойти обратное, и сопротивление этих датчиков следует сравнить с эталонным значением, чтобы определить, какой из них неисправен. Распространенной проблемой является то, что датчики температуры просто падают с поверхности, для измерения которой они предназначены, поэтому убедитесь, что они закреплены проушиной или зажимом из нержавеющей стали.
   
• Жидкие теплоносители
  Растворы антифриза на основе пропиленгликоля в жидких (водяных) солнечных коллекторах необходимо периодически заменять.pH (кислотность) и температуру замерзания жидкости можно измерить ручными приборами и заменить, если они не соответствуют спецификации. Эту задачу лучше всего доверить квалифицированному специалисту. Если вода с высоким содержанием минералов (например, жесткая вода) циркулирует непосредственно в коллекторах, может потребоваться удаление минеральных отложений из трубопровода путем добавления в воду средства для удаления накипи или мягкого кислого раствора каждые несколько лет.

• Системы хранения
  Проверьте резервуары для хранения и т. д. на наличие трещин, утечек, ржавчины или других признаков коррозии. Стальные резервуары для хранения имеют «жертвенный анод», который подвергается коррозии раньше, чем резервуар, и его следует заменять с интервалом, рекомендованным поставщиком. Рекомендуется периодически промывать резервуары для хранения, чтобы удалить осадок.

Предотвращение образования накипи и коррозии

Два основных фактора, влияющих на работу правильно расположенных и установленных солнечных водонагревательных систем, включают образование накипи (в жидкостных или гидравлических системах) и коррозию (в гидравлических и воздушных системах).

Масштабирование

Бытовая вода с высоким содержанием минералов (или «жесткая вода») может вызвать накопление или образование накипи минеральных (кальциевых) отложений на теплопередающих поверхностях.Нарастание накипи снижает производительность системы несколькими способами. Если в вашей системе в качестве теплоносителя используется вода, в коллекторе, распределительном трубопроводе и теплообменнике может образоваться накипь. В системах, в которых используются другие типы жидких теплоносителей (например, пропиленгликоль), на поверхности теплообменника, контактирующего с питьевой водой , которая передает тепло от солнечного коллектора к водопроводной воде, может образовываться накипь. отказы насосов в контуре питьевой воды.

Вы можете избежать образования накипи, используя умягчители воды или циркулируя слабокислый раствор (например, уксус) через коллектор или контур ГВС каждые 3–5 лет или по мере необходимости, в зависимости от состояния воды. Возможно, вам потребуется тщательно очистить поверхности теплообменника. Внешний теплообменник «обтекания» является альтернативой теплообменнику, расположенному внутри накопительного бака.

Коррозия

Большинство хорошо спроектированных солнечных систем подвержены минимальной коррозии.Когда это происходит, обычно это гальваническая коррозия , электролитический процесс, вызванный контактом двух разнородных металлов друг с другом. Один металл имеет более сильный положительный электрический заряд и вытягивает электроны из другого, вызывая коррозию одного из металлов. Таким образом, соединение трубопровода от медной трубы к стальному резервуару должно быть «биметаллическим» соединителем, в котором используется пластиковая втулка для разделения разнородных металлов. Жидкий теплоноситель в некоторых солнечных энергетических системах также может служить мостом, по которому происходит этот обмен электронами.

Кислород, попадающий в гидроническую солнечную систему с открытым контуром, вызывает ржавчину любого компонента из железа или стали. Такие системы должны иметь компоненты из меди, бронзы, латуни, нержавеющей стали, пластика, резины в сантехническом контуре и резервуары для хранения, облицованные пластиком или стеклом.

Защита от замерзания

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используются жидкости, нуждаются в защите от замерзания в климатических условиях, когда температура опускается ниже 42ºF (6ºC).

Не полагайтесь на изоляцию коллектора и трубопровода (контура коллектора) для защиты от замерзания.Основная цель утепления – уменьшить теплопотери и повысить производительность. Для защиты коллектора и трубопровода от повреждений из-за отрицательных температур у вас в основном есть два варианта:

• В качестве теплоносителя используйте раствор антифриза.
• Слейте воду из коллектора(ов) и трубопровода (контура коллектора) вручную или автоматически, если существует вероятность того, что температура может упасть ниже точки замерзания жидкости.

Использование раствора антифриза

Солнечные водонагревательные системы, использующие раствор антифриза (всегда пропиленгликоль, никогда или этиленгликоль из-за токсичности) в качестве теплоносителя, имеют эффективную защиту от замерзания, пока поддерживается надлежащая концентрация антифриза.Антифризы со временем ухудшаются, и обычно их следует менять каждые 3–5 лет. Поскольку эти системы находятся под давлением, обычному домовладельцу нецелесообразно проверять состояние раствора антифриза. Если у вас есть система такого типа, периодически проверяйте ее у специалиста по солнечному отоплению.

Перегрев

Перегрев происходит, когда в доме мало используется горячая вода, но солнце продолжает нагревать воду. Контроллер выключит насос, когда резервуар для хранения солнечной энергии достигнет верхнего предела (по умолчанию 180F, но часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить ошпаривание).Коллектор будет продолжать нагреваться, что допустимо для большинства систем, но это может привести к сбросу жидкости через клапан сброса давления и преждевременной деградации теплоносителя. Слив жидкости обратно в сливной бак может предотвратить повреждение жидкости, вызванное перегревом. Некоторые системы включают в себя электромагнитный клапан, который открывается для слива воды из бака в случае перегрева.

Слив коллектора и трубопровода

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используется только вода, наиболее уязвимы к повреждениям от замерзания. Системы «слива» или «обратного слива» обычно используют контроллер для автоматического слива контура коллектора. Датчики на коллекторе и накопительном баке сообщают контроллеру, когда следует отключить циркуляционный насос, слить воду из контура коллектора и когда снова запустить насос.

Неправильное размещение или использование некачественных датчиков может привести к тому, что они не смогут обнаруживать условия замерзания. Контроллер может не опорожнять систему, что может привести к дорогостоящему повреждению из-за замерзания. Убедитесь, что датчики замерзания установлены в соответствии с рекомендациями производителя, и проверяйте контроллер не реже одного раза в год, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Для обеспечения полного опорожнения контура коллектора также должны быть предусмотрены средства предотвращения образования вакуума внутри контура коллектора при сливе жидкости. Обычно воздухоотводчик устанавливается в самой высокой точке контура коллектора. Хорошей практикой является теплоизоляция вентиляционных отверстий, чтобы они не замерзали. Также убедитесь, что ничто не блокирует поток воздуха в систему, когда цикл слива активен.

Коллекторы и трубопроводы должны иметь правильный уклон, чтобы вода могла полностью стекать.Все коллекторы и трубопроводы должны иметь минимальный уклон 0,25 дюйма на фут (2,1 сантиметра на метр).

В системах хранения со встроенным коллектором или в «периодических» системах коллектор также является резервуаром для хранения. Укладка большого количества изоляции вокруг незастекленных частей коллектора и накрытие остекления на ночь или в пасмурные дни поможет защитить коллектор от низких температур. Однако вода в коллекторе может замерзнуть в течение продолжительных периодов очень холодной погоды. Трубы подачи и обратки коллектора также подвержены замерзанию, особенно если они проходят через неотапливаемое помещение или снаружи.Это может произойти, даже если трубы хорошо изолированы. Лучше всего слить всю систему до того, как наступят отрицательные температуры, чтобы избежать возможных повреждений от замерзания.

Плоский коллектор для использования в солнечных системах горячего водоснабжения

Плоский солнечный коллектор для солнечного горячего водоснабжения

Плоский коллектор представляет собой теплообменник, который преобразует лучистую солнечную энергию солнца в тепловую энергию с использованием известной теплицы. эффект. Он собирает или улавливает солнечную энергию и использует эту энергию для нагрева воды в доме для купания, стирки и обогрева, и даже может использоваться для нагревания открытых бассейнов и джакузи.

Для большинства бытовых и небольших коммерческих систем горячего водоснабжения плоский солнечный коллектор имеет тенденцию быть более рентабельным из-за его простой конструкции, низкой стоимости и относительно простой установки по сравнению с другими формами систем водяного отопления. Кроме того, солнечные плоские коллекторы более чем способны обеспечить необходимое количество горячей воды требуемой температуры.

Плоский солнечный коллектор на крыше

Плоский солнечный коллектор обычно состоит из большой пластины, поглощающей тепло, как правило, из большого листа меди или алюминия, так как они оба являются хорошими проводниками тепла, окрашенного или подвергнутого химическому травлению в черный цвет для поглощения как можно больше солнечной радиации для максимальной эффективности.

Эта зачерненная теплопоглощающая поверхность имеет несколько параллельных медных труб или трубок, называемых стояками, которые проходят вдоль пластины и содержат теплоноситель, обычно воду.

Эти медные трубы соединяются, припаиваются или припаиваются непосредственно к пластине абсорбера для обеспечения максимального контакта с поверхностью и теплопередачи. Солнечный свет нагревает поглощающую поверхность, температура которой увеличивается. По мере того, как пластина нагревается, это тепло передается по стоякам и поглощается жидкостью, протекающей внутри медных труб, которая затем используется в домашнем хозяйстве.

Трубы и поглотительная пластина заключены в изолированный металлический или деревянный ящик с листом остекления, стеклом или пластиком на передней части для защиты закрытой поглотительной пластины и создания изолирующего воздушного пространства. Этот материал для остекления не поглощает солнечную тепловую энергию в значительной степени, и поэтому большая часть поступающего излучения воспринимается зачерненным поглотителем.

Воздушный зазор между листом и материалом остекления задерживает это тепло, предотвращая его выход обратно в атмосферу.Когда пластина поглотителя нагревается, она передает тепло жидкости внутри коллектора, но также отдает тепло окружающей среде. Чтобы свести к минимуму эту потерю тепла, дно и боковые стороны плоского коллектора изолированы высокотемпературной жесткой пеной или изоляцией из алюминиевой фольги, как показано на рисунке.

Типовой плоский коллектор

Плоские коллекторы могут нагревать жидкость внутри с помощью прямого или непрямого солнечного света под разными углами. Они также работают при рассеянном свете, который преобладает в пасмурные дни, поскольку поглощается окружающее тепло, а не свет, в отличие от фотогальванических элементов.Насколько горячая циркулирующая вода будет зависеть в основном от времени года, чистоты неба и того, насколько медленно вода течет по коллекторным трубам.

Солнечные тепловые системы прямого и косвенного нагрева

Существует несколько различных способов нагрева воды для использования в домашних условиях. Солнечные водонагревательные системы, в которых используются плоские солнечные коллекторы для улавливания солнечной энергии, могут быть классифицированы как прямые или непрямые системы в зависимости от того, как они передают тепло вокруг системы.Чтобы успешно нагревать воду и использовать ее как днем, так и ночью, вам потребуется как солнечный коллектор для улавливания тепла и передачи его воде, так и резервуар для горячей воды для хранения этой горячей воды для использования. по мере необходимости.

Прямая солнечная тепловая система

Прямая солнечная система нагрева воды, также известная как активная разомкнутая система, использует насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается прямо из дома в центральное хранилище воды или погружной резервуар и проходит через солнечный коллектор для нагрева.Горячая вода выходит из плоского коллектора и возвращается обратно в бак по непрерывному контуру. Оттуда вода закачивается обратно в дом в виде горячей воды.

Можно использовать низковольтный 12-вольтовый насос, который может питаться от небольшого фотогальванического элемента или электронного контроллера, что делает систему более экологичной. Прямые системы обычно используются в более теплом климате с небольшим количеством холодных дней или сливаются зимой, чтобы вода в трубах не замерзала. Химические вещества нельзя добавлять в воду для защиты, так как та же самая вода, которая циркулирует через плоский коллектор, используется в домашних условиях.

В пассивной системе прямого горячего водоснабжения система не использует насосы или механизмы управления для передачи созданного тепла в накопительный бак. Вместо этого пассивные системы — это так называемые «системы с открытым контуром», которые используют естественную силу гравитации, чтобы помочь циркулировать воде по системе. В системе этого типа используется плоский солнечный коллектор в сочетании с каким-либо горизонтально установленным накопительным баком, расположенным непосредственно над коллектором.

Нагретая солнцем вода поднимается естественным образом за счет конвекции по трубам солнечных коллекторов и поступает в расположенный выше накопительный бак.Когда нагретая вода поступает в резервуар для хранения наверху, более холодная вода вытесняется и стекает на дно коллекторов под действием силы тяжести, поскольку холодная вода более плотная, чем горячая. Этот цикл подъема горячей воды и опускания более холодной воды известен как «термосифонный поток» и постоянно повторяется без посторонней помощи, пока светит солнце.

Термосифонная система горячего водоснабжения

Термосифонная система является наиболее распространенным типом системы горячего водоснабжения с солнечным нагревом на рынке, и в большинстве коммерчески доступных пассивных прямых солнечных систем горячего водоснабжения используется этот тип комбинации плоского пластинчатого коллектора, устанавливаемого на крыше, и накопительного бака.

Однако при установке такой системы необходимо соблюдать осторожность, так как общий вес солнечного коллектора, накопительного бака и самой воды может оказаться слишком большим для конструкции несущей крыши.

Когда пассивные солнечные системы горячего водоснабжения используются для более крупных зданий, чем дома, предприятия или офисы, часто имеется более одного резервуара для хранения нагретой воды.

Так называемая выносная термосифонная система работает по тому же принципу, что и предыдущая пассивная прямая термосифонная система, за исключением того, что накопительный бак расположен далеко в пространстве под крышей или в пустоте, рассеивая вес на большей площади, а также защищая накопительный бак от холода. и температуры.Однако для того, чтобы процесс термосифонирования работал правильно, основание резервуара для хранения воды должно располагаться как минимум на 1–2 фута (300–500 мм) выше верхней части плоских коллекторов. Это расстояние также известно как системная «высота головы».

Непрямая солнечная тепловая система

Непрямая система горячего водоснабжения, также известная как система с замкнутым контуром, отличается от предыдущей термосифонной системы тем, что в ней используется теплообменник, который отделен от солнечного плоского коллектора для нагрева воды. в накопительном баке.

Системы косвенного нагрева воды являются активными системами и требуют насосов для циркуляции теплоносителя по системе с замкнутым контуром от коллектора к теплообменнику в резервуаре. Система содержит раствор антифриза, обычно смесь 50% гликоля и воды, в первичном замкнутом контуре, а не только воду, которая нагревается и хранится отдельно от основного бытового горячего водоснабжения.

Непрямая солнечная тепловая система

Теплообменник передает тепло от раствора антифриза коллектора воде, находящейся в резервуаре для хранения воды.Теплообменник может представлять собой медный змеевик внутри нижней части накопительного бака или плоский теплообменник снаружи накопительного бака.

Одним из основных преимуществ этой замкнутой системы косвенного нагрева является то, что раствор антифриза обеспечивает круглогодичную работу в районах, где температура падает ниже точки замерзания, а также защищает систему от коррозии коллекторов неочищенной водопроводной водой, содержащей газы и различные растворенные соли.

Основное преимущество системы косвенного горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией заключается в том, что существующую систему нагрева воды для бытовых нужд можно легко преобразовать в солнечную систему нагрева воды, просто добавив плоский коллектор и одиночный насос, поскольку в большинстве домов используется газ или жидкое топливо. котлов, а также бак-аккумулятор горячей воды со встроенным змеевиком теплообменника.

Система также, вероятно, будет более эффективной, а резервуар для хранения горячей воды можно разместить в любом месте дома, поскольку он не должен быть выше коллекторов, как в предыдущей пассивной или термосифонной системе.

Одним из недостатков, однако, является то, что замкнутая система зависит от электричества для циркуляционного насоса, который может быть дорогим или ненадежным. В некоторых конструкциях рядом с коллектором используется небольшой низковольтный насос и фотоэлектрическая панель, что делает систему более эффективной и экологичной.Для более крупных установок и в более прохладном климате резервуары с горячей водой расположены под крышей внутри зданий, поэтому косвенный нагрев воды с принудительной циркуляцией является нормой.

Размер плоского солнечного коллектора

Размер плоского солнечного коллектора для использования в солнечной системе горячего водоснабжения или отопления зависит от потребности в горячей воде. Если потребление горячей воды в доме или максимальная температура воды снижены, потребность в горячей воде может быть обеспечена меньшей солнечной батареей, которую легко установить на крыше.Кроме того, небольшие тепловые системы дешевле в установке и быстрее окупаются за счет экономии энергии.

Размер системы солнечной тепловой энергии, конечно, зависит от ваших потребностей в горячей воде, температуры и потребления, но общие практические правила могут помочь дать представление о размере системы.

В Интернете доступны всевозможные учебные планы и книги, которые помогут вам построить собственный солнечный термальный водонагреватель, так почему бы не нажать здесь и не получить копию на Amazon набора чертежей солнечного водонагревателя «сделай сам» и заставить солнце работать в вашем доме сегодня.

Солнечные плоские коллекторы обычно имеют размер примерно от 32 квадратных футов (4 x 8 футов) или 3 квадратных метра и могут весить более 200 фунтов или 100 килограммов каждый. Один квадратный фут (1000 см ² ) нагревает около двух галлонов или 10 литров воды в день до температуры более 70 ^o C. Таким образом, одна панель площадью от 20 до 30 квадратных футов нагреет около 60 галлонов (300 литров) воды. воды, что примерно соответствует размеру стандартного бака для хранения горячей воды.

Как правило, вам понадобится от 10 до 16 футов ² площади плоского коллектора на человека и около 1.От 5 до 2,0 галлонов хранения горячей воды на квадратный фут площади коллектора. Таким образом, для семьи из четырех человек это составляет от 40 до 60 квадратных футов площади пластины коллектора и от 60 до 120 галлонов хранилища. Тогда для солнечной системы нагрева горячей воды для семьи из четырех человек потребуется как минимум два стандартных солнечных плоских коллектора площадью около 32 квадратных футов (4 x 8 футов) каждый.

Краткий обзор плоского коллектора

В то время как плоские коллекторы превосходно собирают солнечную энергию, имеющиеся в продаже коллекторы горячей воды иногда могут быть дорогими. Простые и более дешевые плоские панели можно сделать из старых радиаторов центрального отопления, выкрашенных в черный цвет, или даже из мотка пластикового шланга или водопроводной трубы, проложенных поверх крыши, но эффективность системы будет очень низкой.

Правильно установленные бытовые солнечные системы горячего водоснабжения эффективны и надежны. Конфигурации системы могут варьироваться от простых термосифонных систем, использующих гравитацию, до более сложных систем с принудительной циркуляцией, для которых требуются насосы, контроллеры и теплообменники.

Хотя они имеют более высокую первоначальную стоимость, чем обычные газовые, масляные и электрические водонагреватели, солнечные тепловые установки значительно снижают потребление топлива и могут иметь период окупаемости менее 10 лет.Существует несколько типов конструкций и планов солнечных водонагревателей, которые в настоящее время производятся поставщиками. Какие системы и конструкции водяного отопления подходят для вашего дома или бизнеса, во многом зависит от регионального климата.

В следующем уроке о солнечном отоплении и солнечном горячем водоснабжении мы рассмотрим еще один более эффективный способ нагрева воды до гораздо более высокой температуры с использованием небольших индивидуальных медных коллекторов, запаянных в стеклянную трубку. Эти типы коллекторов широко известны как вакуумные трубчатые коллекторы, которые становятся предпочтительным выбором по сравнению с плоским коллектором .

Солнечный водонагреватель

Солнечный водонагреватель

Солнечное водонагревание, возможно, является наиболее энергоэффективным способом производства горячей воды для бытовых нужд, поскольку основным источником энергии является «солнечный свет». бесплатно. Солнечное водонагревание уже много лет используется в теплом солнечном климате, но оно может работать и на севере, например, в Канаде и Северной Европе. Если у вас большая семья или вы используете большое количество горячей воды, солнечная система нагрева воды может быть экономически выгодным вариантом. Пока оборудование имеет более высокая начальная стоимость, чем у других типов водонагревателей, экономия энергии может более чем компенсировать затраты в течение срока службы системы.

Активная и пассивная солнечная батарея

Существует два основных типа солнечных водонагревательных систем — активные, в которых используется насос для циркуляции воды между баком и коллекторами, и пассивные, который полагается на естественную конвекцию для циркуляции воды.

Активные системы могут быть как с прямой циркуляцией, так и с непрямой циркуляцией.В системах с прямой циркуляцией хозяйственно-бытовая вода циркулирует через коллекторы и накопительный бак. Они лучше всего подходят для мягкого климата, где температура редко опускается ниже нуля. В системах косвенной циркуляции незамерзающий теплоноситель через коллекторы, а затем через теплообменник в накопительном баке. Они предпочтительны в холодном климате, где трубы в прямом система циркуляции может замерзнуть.

Пассивные системы обычно дешевле, но менее эффективны.Это могут быть как встроенные коллекторно-накопительные системы, так и термосифонные системы. Интеграл Тип коллектора/аккумулятора обычно используется для предварительного нагрева воды для обычного водонагревателя и лучше всего подходит для климата, где температура редко опускается ниже замораживание. Термосифонные системы полагаются на естественную конвекцию для циркуляции воды, поэтому бак должен располагаться выше, чем панели коллектора — нагретая вода из панелей течет вверх в бак, а более холодная вода возвращается в коллектор для нагрева.

Компоненты

Основными компонентами любой солнечной системы нагрева воды являются один или несколько коллекторов для улавливания солнечной энергии и хорошо изолированный резервуар для хранения.

Существует три распространенных типа коллекторов: плоские коллекторные панели, интегрированные системы коллектора/накопления и вакуумные трубчатые коллекторы.

Плоские коллекторные панели имеют темную поглощающую пластину за стеклянной или полимерной крышкой. Вода циркулирует по трубам темного цвета, проходящим через коллектор.Когда солнечный свет проходит через прозрачное покрытие, его тепло поглощается пластиной поглотителя и трубопроводом и передается воде. Коллекторные панели обычно установлены на крыше, обращены на юг. Их также можно установить на стене, выходящей на юг, или на подставке на земле (например, при использовании для обогрева бассейна).

Интегральные системы сбора/накопления, также известные как «системы периодического действия», имеют один или несколько черных резервуаров или труб внутри изолированной коробки с прозрачным стеклом или пластиком. обложка.Они часто используются для предварительного нагрева воды перед подачей в обычный водонагреватель накопительного типа. Их также можно комбинировать с безбаковым или по требованию. водонагреватель.

Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из параллельных рядов прозрачных трубок, содержащих металлические поглотительные трубки, поглощающие солнечное тепло. Этот тип используется в основном в коммерческих приложениях.

Резервуары для хранения обычно представляют собой обычные водонагреватели большой емкости (80 галлонов или более) (электрические или газовые).Большая емкость позволяет более «свободно» горячая вода в периоды пасмурной погоды. Когда солнечные коллекторы не могут обеспечить достаточное количество горячей воды, резервные нагревательные элементы или горелки дополняют разница. Однобаковая система использует существующий водонагреватель как для хранения, так и для резервного копирования, а двухбаковая система предварительно нагревает воду перед тем, как она попадет в основной. бак водонагревателя.

Затраты и выгоды

Экономическая эффективность системы солнечного нагрева воды зависит от ряда факторов и должна оцениваться опытным специалистом, в том числе:

• Использование горячей воды — чем больше горячей воды вы используете, тем больше вероятность того, что солнечная система нагрева воды со временем окупится. Обычно они наиболее экономичны для больших семей или домов с высоким спросом на горячую воду.
• Стоимость системы – пассивные системы обычно дешевле, но во многих случаях могут быть непрактичными или неуместными.
• Количество доступного солнечного света. Солнечные панели лучше всего работают в местах с большим количеством доступного солнечного света. В идеале коллекторы должны быть выставлены находиться под прямыми солнечными лучами в течение максимально возможного количества часов каждый день, поэтому правильное расположение имеет решающее значение для достижения оптимальной производительности.

Сроки окупаемости будут варьироваться в зависимости от этих и других факторов, но налоговые льготы и другие стимулы могут значительно снизить первоначальные затраты и сократить время окупаемости. Прежде чем покупать солнечную систему нагрева воды, вы должны изучить все потенциальные стимулы и учесть их в своем решении.

Установка и обслуживание

При любом типе солнечной системы нагрева воды правильная установка имеет решающее значение и должна выполняться только квалифицированным, опытным подрядчиком. При выборе подрядчика, ищите того, у кого есть большой опыт установки этого конкретного типа системы. Уточните в своем штате или округе лицензионные требования, проверяйте рекомендации от прошлых клиентов и проверяйте такие источники, как Better Business Bureau, на наличие жалоб или проблем.

Как и в случае с любой крупной системой, важно правильное техническое обслуживание. Для активных систем обязательно обсудите требования по обслуживанию с установщиком и проконсультируйтесь с Инструкция по применению.Пассивные системы обычно требуют небольшого обслуживания, поскольку они проще и содержат меньше компонентов.

Похожие темы:

Защита от перегрева для солнечных коллекторов | | Теплый пол своими руками

В долгие жаркие летние дни солнечная система нагрева воды вырабатывает огромное количество тепла. В то же время спрос на горячую воду часто находится на самом низком уровне. Сочетание этих двух факторов является состоянием, обычно называемым «застой».

В основном, застой происходит, когда бак для хранения солнечной энергии нагревается до максимальной температуры в начале дня; движение через солнечный коллектор прекращается, и жидкость в системе сидит под солнцем, нагреваясь все больше и больше. Результатом является высокое давление и высокая температура, которые со временем могут повредить систему, подвергая ее экстремальному расширению и сжатию. Кроме того, когда антифриз перегревается каждый день в течение нескольких недель, он имеет тенденцию разрушаться и становиться кислым, тем самым превращаясь в коррозионное вещество, которое циркулирует в вашей системе, медленно повреждая ее компоненты.

Чтобы предотвратить это, требуется какой-либо метод защиты от перегрева в тех случаях, когда объем горячей воды просто больше, чем вам нужно. Решения варьируются от простых и дешевых, но (возможно) неуклюжих, до полностью автоматизированных, но немного дорогих.

В базовой, но (возможно) неуклюжей категории мы предлагаем:

Накройте панели

В зависимости от того, насколько доступны ваши плоские панели, вы можете покрыть все или некоторые из ваших панелей предварительно нарезанными листами фанеры. Очевидно, что проще всего это сделать при установке на земле или на плоской крыше. Фанеру нужно не только вырезать точно по размеру панели, но и как-то прикрепить к ней, чтобы ветер не унес ее и не повредил панель.

Другим вариантом (особенно в случае солнечных коллекторов с вакуумными трубками ) может быть изготовление изготовленного на заказ затеняющего экрана (или брезента), чтобы он плотно прилегал к плоским пластинчатым панелям или массиву трубок.

Этот подход может быть далеко не неуклюжим, если «брезент» не является одним из тех синих или коричневых полиэтиленовых брезентов, которые вы найдете в хозяйственном магазине.С полиэтиленовым брезентом вы ограничены кучей банджи-шнуров, зацепленных через хрупкие втулки, чтобы плотно прижать брезент, а также существует вероятность повреждения во время сильных ветров. Это может быть хорошо для временного покрытия, но спорно для долгосрочного использования.

Гораздо более элегантная шторка, изготовленная по индивидуальному заказу ниже, стоит ок. 40 долларов США за набор из 16 трубок, включая твердые, что показано на следующих фотографиях.

Шейдер массива эвакуированных трубок

Полностью затененная панель солнечного теплового обогрева.Эти экраны блокируют 90% солнечных лучей.

В некоторых более низких широтах, скажем, примерно под Северной Каролиной, и особенно в юго-западных штатах, таких как Аризона, Нью-Мексико, Колорадо и т. д., солнечные ресурсы превосходны. Вполне возможно обогреть хорошо изолированный дом с помощью системы солнечного отопления подходящего размера.

Этот массив из 64 трубок, например, обогревает излучающую плиту площадью 2500 кв. футов даже во время зимы в высокогорной пустыне Аризоны, когда температура часто достигает подростковых и однозначных значений.Ночи холодные, но солнце светит практически каждый день на безоблачном западном небе.

Но с апреля по ноябрь эта же солнечная батарея может генерировать больше горячей воды, чем может использовать обычное домашнее хозяйство. Даже блок сброса тепла (см. ниже) может иметь проблемы с вытеснением избыточной тепловой энергии.

Частично затененный массив вакуумных трубок

Оставив некоторые вакуумные трубы открытыми, массив обеспечивает горячую воду для бытовых нужд в неотапливаемый сезон.

Убранный абажур

Аккуратно свернутый абажур.

Рым-болты и шплинты крепят нижний стержень шторы (общий электрический кабелепровод) к монтажному узлу массива. И хотя на фото это не видно, резиновая втулка надевается на трубу в том месте, где труба проходит через болт с проушиной. Это предотвращает удары кабелепровода о болт с проушиной и создание шума во время периодов сильного ветра.

Конечно, и метод фанерных панелей, и неуклюжий метод «голубого брезента» предполагают, что, накрыв определенное количество панелей, вам не придется открывать их в течение нескольких месяцев. Главным образом потому, что с обоими этими подходами очень сложно иметь дело.

Но в реальном мире периоды солнечных дней следуют за периодами облачных дней, которые следуют за большим количеством солнца, затем за облаками, затем снова за солнцем. Вы можете увидеть, как вы можете оказаться на кровельном покрытии и обнажить панели намного больше, чем вам хотелось бы.Или, что еще хуже, пожелать, чтобы вы не забыли открыть свои панели, стоя в теплом душе.

Наличие индивидуального затемняющего экрана позволяет легко закрывать и открывать крышку, если в этом возникнет необходимость.

Перечень деталей узла затеняющего экрана

Из следующего материала получится (1) защитный экран для (1) комплекта из 16 вакуумных трубок Siedo:

(2) Г-образные кронштейны 4″ x 4″ с одним отверстием 5/16″, просверленным на одном конце (они крепятся к верхней части вертикальной распорки, где стойка крепится к жатке),
(1) 72″ x 90″ затемняющий экран, плюс 2″ длины для 2″ рукава с подгибом (для стержня EMT/кабелепровода) Примечание. Попробуйте непревзойденные продажи.com по хорошей цене на теневой экран. Если у вас есть швейная машина, способная прошивать два слоя затеняющего экрана, вы можете изготовить свои собственные экраны. Однако вам могут понадобиться или вы предпочтете воспользоваться услугами местного шорного магазина, обивщика или магазина тентов.
(2) 1/2″ x 76″ стержни EMT/электропровода (11/16″ НД)
(2) рым-болты 3/8″ x 6″
(4) 3/ 8-дюймовые гайки
(2) 3/8-дюймовые стопорные шайбы
(2) сцепные пальцы
(2) 5/8″ x 2″ резиновый шланг (сделайте надрез на рукаве и поместите его на концы ЕМТ, чтобы он не гремел внутри болтов с проушиной).

Теперь в полностью автоматизированной категории у нас есть следующие опции:

Установка системы обратного слива

Солнечная система с обратным сливом представляет собой объем воды без давления в замкнутом контуре, который, как следует из названия, сливается обратно с панелей в накопительный бак в конце каждого отопительного цикла.

Преимуществом системы с обратным сливом является встроенная защита от замерзания и перегрева. Поскольку вода поступает в панели только после их нагрева, а затем стекает обратно, когда панели остывают, замерзание невозможно.Летом, когда бак для хранения солнечной энергии полностью нагрет, вода не будет направляться на панели для «застаивания», поэтому перегрев не приведет к повреждению.

Однако у этого типа системы есть некоторые недостатки. Одним из них является потребность в насосе с высоким напором (а также связанные с этим более высокие первоначальные затраты и более высокие ежедневные эксплуатационные расходы), потому что, в отличие от системы с замкнутым контуром под давлением, насос должен быть достаточно мощным, чтобы выкачивать воду из резервуара для хранения солнечной энергии. сила тяжести, вплоть до панелей.Насос такого размера требует во время работы 245 Вт. Для сравнения, стандартный солнечный циркулятор в системе с замкнутым контуром под давлением потребляет всего 45 Вт.

Кроме того, массив солнечных коллекторов должен быть установлен под небольшим углом . Минимальный уклон в ¼ дюйма на фут должен быть предусмотрен в опорной конструкции, чтобы гарантировать, что вся жидкость в коллекторе стекает обратно в резервуар для хранения. Если ваша солнечная батарея хорошо видна снизу, это может придать вашей системе вид «не на уровне», потому что, попросту говоря, панели находятся не на уровне.Кроме того, если вы устанавливаете панели в наземном приложении, системе обратного слива может не хватать достаточного падения, если только ваш резервуар для хранения не находится значительно ниже уровня земли.

Еще одно ограничение, которое стоит упомянуть в отношении подхода с обратным стоком, связано с его полезностью в периоды предельного солнечного усиления.

В стандартной солнечной установке без дренажа холодная подпиточная вода для горячего водоснабжения дома подается непосредственно в бак для хранения солнечной энергии. Это связано с тем, что бак для хранения солнечной энергии и бак основного водонагревателя являются частью одной и той же системы горячего водоснабжения под давлением.«Горячая вода» из резервуара для хранения солнечной энергии поступает в «холодную воду» основного водонагревателя (помните, что основной водонагреватель действует как ваша резервная система в периоды отсутствия солнечной энергии). Этот водопровод между солнечным аккумулятором и основным водонагревателем гарантирует, что даже в крайние солнечные дни теплая вода или, по крайней мере, вода комнатной температуры поступает из солнечного бака в основной водонагреватель… вместо, скажем, 45-градусной температуры. воду прямо из скважины. Таким образом, любое тепло, доступное от вашего солнечного коллектора, используется.

В системе с обратным сливом тепло из безнапорного солнечного бака должно передаваться через внешний теплообменник в основной напорный бак только тогда, когда в солнечном баке достаточно тепла, чтобы сделать передачу целесообразной.

Другими словами, тепло будет передаваться только тогда, когда вода в баке солнечной батареи на горячее , чем вода в основном водонагревателе (т.е. резервном нагревателе). В результате будут моменты (особенно в пасмурную зиму), когда солнечный бак будет заполнен потенциально полезной, но только полутеплой водой.

В этом случае, если предположить, что резервуар хорошо изолирован и может удерживать тепло в течение ночи, потребуется еще один солнечный день, чтобы еще больше повысить температуру воды и вызвать передачу тепла. С практической точки зрения это означает, что несколько дней пройдут без какого-либо вклада солнечной энергии, поскольку коллекторы изо всех сил пытаются довести резервуар до полезной температуры.

Конечно, есть способ решить эту проблему, но он дорогой.

Дорогой солнечный накопительный бак с одним или несколькими внутренними теплообменниками можно использовать вместо гораздо менее дорогого простого накопительного бака с внешним теплообменником.

При таком подходе холодная вода, пополняющая основной водонагреватель (т.е. когда горячая вода поступает в дом, ее заменяет свежая холодная вода), проходит через внутренний (нержавеющий или медный) теплообменник и полностью или частично нагревается перед выходом солнечного бака и поступает в основной водонагреватель. В результате любое тепло, имеющееся в баке для хранения солнечной энергии, передается поступающей холодной воде вместо того, чтобы оставаться в баке в ожидании достаточного количества солнечного света, чтобы вызвать передачу к основному водонагревателю.Это не позволяет теплу, полученному в тусклые солнечные дни, просто бездействовать в резервуаре и со временем бесполезно излучаться в окружающий воздух (потери в режиме ожидания).

Схема солнечной системы Drainback

Установка пакета сброса тепла

Комплект сброса тепла представляет собой полностью автоматический метод отвода избыточного тепла от массива коллекторов… куда угодно.

Комплект для сброса тепла Radiant Company

Строго говоря, комплект теплоотвода предназначен для защиты системы от перегрева, но дополнительное тепло также может быть использовано для обогрева бассейна, джакузи или изолированного подземного теплового массива для хранения тепла для последующего использования. .

Но обычно избыточное тепло просто выбрасывается в атмосферу через 60-футовый змеевик из мягкой меди диаметром ¾ дюйма. Мы используем медный змеевик в качестве «теплообменника» по нескольким причинам:

1. Медь очень хорошо проводит тепло.
2. 60 футов трубок — это довольно большая площадь поверхности, и они будут излучать достаточное количество БТЕ.
3. Змеевик стоит намного меньше, чем «настоящий» плоский теплообменник из нержавеющей стали.
4. В отличие от стандартного теплообменника, для питания сброса тепла требуется только один насос.Обычно один насос отводит тепло в теплообменник, второй насос его куда-то отправляет.
5. Катушка защищена от атмосферных воздействий и может быть размещена где угодно… в воздухе, под землей или под водой.

Сам пакет представляет собой тип сантехнической конфигурации, называемой вторичной петлей . Он подключается к контуру первичного коллектора в соответствии со специфическими инженерными рекомендациями. В результате вторичный контур (т. е. сброс тепла) не вызывает проблем с падением давления в основном контуре коллектора.

Комплект продается в предварительно собранном виде (см. фото выше), поэтому установщик просто припаивает несколько соединений, включает реле и подключает датчик к резервуару для завершения установки.

После установки тепловой сброс защищает солнечную батарею, автоматически активируясь, когда резервуар для хранения солнечной энергии достигает установленного верхнего предела температуры. В периоды избыточного производства тепла небольшой циркуляционный насос в блоке сброса тепла остается включенным до тех пор, пока температура в баке-аккумуляторе солнечной батареи не упадет по крайней мере на один градус (насколько именно градусов) ниже заданной температуры. уставка верхнего предела.Затем, как только бак-аккумулятор готов принять больше тепла, сброс тепла отключается, и солнечные панели возвращаются к задаче нагрева бака-аккумулятора до уставки верхнего предела.

Схема сброса тепла

Как работает тепловой сброс

Важно помнить, что комплект сброса тепла работает в сочетании с основным солнечным контуром. Другими словами, сброс тепла не работает независимо и активируется ПОСЛЕ того, как бак для хранения солнечной энергии достигает своей максимальной предельной температуры.Он активирует , пока солнечный бак нагревается. Солнечный контур и контур сброса тепла работают вместе, но только при достижении температуры активации сброса тепла (часто около 160 градусов). В этот момент циркуляционный насос сброса тепла отводит тепло на змеевик «теплообменника» из мягкой меди, а гораздо более холодная жидкость возвращается в основной контур коллектора.

Замедляет рост температуры в баке-аккумуляторе.

Итак, при какой температуре должен срабатывать сброс тепла?

Ответ зависит от вашего местоположения.Если у вас отличная солнечная экспозиция и вы ожидаете долгие часы безоблачной погоды (юго-западная пустыня), уставка 140 градусов может иметь смысл. Помните, что тепловой сброс по-прежнему позволяет некоторому теплу достигать солнечного теплообменника. Если потребление горячей воды низкое, а солнечная энергия высокая, и у вас есть резервуар для хранения небольшого объема, 140 градусов может быть хорошей точкой для сброса избыточного тепла.

С другой стороны, периодическое пребывание на солнце, плохая экспозиция и т. д. могут потребовать подхода «загорай, пока есть возможность». Не начинайте сбрасывать тепло, пока у вас не будет всего, что вам нужно.Может быть, имеет смысл задать 160 или даже 180 градусов.

Лучше всего поэкспериментировать с вашими конкретными параметрами и использовать уставку, которая вам подходит. Пока выбранная вами температура обеспечивает вас большим количеством горячей воды, не позволяет вашему солнечному баку перегреваться, или отключать основной насос системы (застой), или, что еще хуже, запускать клапан сброса давления, это подходит для вас. .

Jiangsu Imposol New Energy Co., Ltd.

1. Принцип работы:

В системе все солнечные коллекторы собраны вместе, в каждом доме есть бак для хранения тепла, бак для хранения тепла имеет теплообменное устройство и вспомогательное электрооборудование. нагревательное устройство внутри, система управления, циркуляционное устройство и другое вспомогательное устройство, солнечные коллекторы, которые размещены вместе, поглощают солнечный свет и преобразуют тепло, температура повышается.В соответствии с разницей температур между солнечным коллектором и резервуаром для воды, запуском контура системы управления, средой является контур между солнечным коллектором и большим количеством устройств теплообмена для резервуара для хранения тепла, среда использует воду между теплообменом и резервуаром для хранения тепла, чтобы сделать теплообмен, затем нагрейте воду в баке для хранения тепла.

Режим подачи горячей воды: принять тип подачи воды сверху, чтобы гарантировать, что подача горячей и холодной воды гомологична и изобарична, проста в использовании. Солнечная система сочетается с нормальной энергией (электричеством), чтобы обеспечить подачу горячей воды день.

3.System Преимущество:

(1) Солнечный коллектор Модуль может быть объединен воля, согласно архитектурному дизайну, принять идеальную схему размещения, делает эффект освещения, максимальное использование солнечной энергии.

(2) Солнечные коллекторы, устанавливаемые на кровлю, прикрепляющие баки для хранения тепла к конструкции и функциям здания, с высокой несущей способностью, коррозионной стойкостью, длительным сроком службы.

(3) бытовая установка бака для хранения тепла, бытовое измерение, бытовое управление, удовлетворение различных привычных потребностей пользователей, облегчение управления и обслуживания в будущем.

(4) Научная и интеллектуальная система управления, обеспечивает равномерное распределение тепла, постоянную температуру воды.

(5) Эффективное решение проблемы высоких эксплуатационных расходов и проблем с системой центрального отопления при низкой заполняемости.

 

4. Тип системы:

Плоские солнечные коллекторы используют централизованное хранение тепла в домашних условиях, коллекторы со сверхпроводящими тепловыми трубками используют централизованное хранение тепла в домашних условиях, солнечные коллекторы U-образного типа используют централизованное хранение тепла в домашних условиях, солнечные коллекторы с вакуумными трубками используют централизованное хранение тепла в домашних условиях

 

5 . Конфигурация системы:

Плоская/сверхпроводящая тепловая труба/U-образная/вакуумная трубка Коллекторная система, бак для хранения тепла, буферный бак (опция), система вспомогательного источника тепла, циркуляционный насос, электромагнитный клапан, система шкафа управления, система трубопроводов и так далее.

 

6. Использование системы:

Может использоваться для дач, малоэтажных квартир, многоэтажных квартир для нагрева воды и отопления.

7.

0 Типы систем

Этот документ предназначен для ознакомления широкой общественности Флориды с типичными методами нагрева бытовой воды с помощью солнца.Обсуждаемые типы солнечных систем – это насосные (как прямые, так и непрямые), термосифонные и встроенные коллекторные накопители.

Описаны следующие солнечные водонагревательные системы:

Системы с прямым насосом
Система с дифференциальным управлением
Система с фотогальваническим управлением
Система с непрямым насосом
Система обратного слива
Интегральный коллектор (ICS) Для получения дополнительной информации

---

Система, управляемая дифференциальным регулятором

Система с прямой накачкой, показанная на рисунке 1, имеет один или несколько коллекторов солнечной энергии, установленных на крыше и резервуар для хранения где-то внизу, обычно в гараже или коммунальном хозяйстве номер. Насос подает воду из бака в коллектор и обратно. Такая система называется прямой (или разомкнутой), потому что солнечное тепло передается непосредственно в циркулирующую питьевую воду через коллекторную трубку и накопительный бак; нет раствора антифриза или теплообменник задействован.

Эта система имеет дифференциальный регулятор который чувствует разницу температур между водой, выходящей из солнечный коллектор и самая холодная вода в накопительном баке.Когда вода в коллекторе примерно на 15-20°F теплее чем вода в баке, насос включается контроллером. Когда разница температур падает примерно до 3-5°F, насос выключен.

Таким образом, вода всегда получает тепло от коллектор при работе насоса.

A защита от замерзания скрытого типа Клапан, установленный рядом с коллектором, обеспечивает защиту от замерзания. Всякий раз, когда температура приближается к нулю, клапан открывается, чтобы позволить поток теплой воды через коллектор.

Коллектор также должен обеспечить ручной слив, закрыв запорные клапаны (расположенные над накопительным баком) и открытие сливных клапанов.

Автомат рециркуляция является еще одним средством защиты от замерзания. Когда вода в коллекторе достигает температуры, близкой к температуре замерзания, контроллер включает насос на несколько минут, чтобы прогреть коллектор с вода из бака.

Рис. 1. Типовая система с прямой накачкой

Фотоэлектрические управляемая система

Система, показанная на рисунке 2, отличается от других насосов с прямой накачкой. системы в том, что энергия для питания насоса обеспечивается фотогальваническая (PV) панель. Фотоэлектрическая панель преобразует солнечный свет в электричество, которое, в свою очередь, приводит в действие насос постоянного тока.Таким образом, вода проходит через коллектор только тогда, когда солнце светит.

Насос постоянного тока и панель PV должны быть соответствующим образом согласованы для обеспечения надлежащей работы. Насос включается, когда есть достаточное количество солнечной радиации для нагрева солнечного коллектора. Он отключается позже в тот же день, когда доступная солнечная энергия уменьшается. Как и в предыдущих системах, термоуправляемый клапан обеспечивает защиту от замерзания.

Общие таймеры приборов также может контролировать работу солнечной системы. Эти таймеры должны включать резервный аккумулятор на случай отключения электроэнергии.

Таймер установлен работать в течение дня, когда солнечная радиация возможность подогрева питьевой воды. Во избежание потери энергии из бака в пасмурные дни, питание коллектора и обратные линии подсоединены в нижней части накопительного бака со специальным клапаном.При нормальной работе естественное расслоение позволяет более теплой воде подниматься к верхней части резервуара.

Рис. 2. Прямая система с фотоэлектрическим насосом

Эта конструкция системы распространена в северных климата, где морозы бывают чаще. антифриз раствор циркулирует через коллектор и теплообменник передает тепло от раствора антифриза воде в баке.При использовании токсичных теплообменных жидкостей теплообменник с двойными стенками требуется. Как правило, если теплообменник установлен в резервуар для хранения, он должен находиться в нижней половине резервуара.

Система, показанная на рисунке 3, представляет собой пример этого типа системы. Здесь перекачивается раствор теплоносителя через коллектор по замкнутому контуру. В контур входят коллектор, соединительные трубопроводы, насос, расширительный бак и теплообменник.Змеевик теплообменника в нижней половине резервуара-накопителя передает тепло от теплоносителя к питьевой воде в солнечный накопительный бак. Альтернативой этой конструкции является обертывание теплообменник вокруг бака. Это предотвратит контакт с Питьевая вода.

Мозгом системы является дифференциальный контроллер. В сочетании с датчиками температуры коллектора и резервуара контроллер определяет, когда насос должен быть активирован, чтобы направить теплоносителя через коллектор.

Жидкость, используемая в эта система представляет собой смесь дистиллированной воды и аналогичного антифриза к тому, что используется в автомобилях. Этот тип жидкости замерзает только при чрезвычайно низкие температуры, поэтому система защищена от повреждений вызванные сильным холодом.

Рис. 3. Непрямая насосная система с использованием раствора антифриза

Надежный метод обеспечения того, чтобы коллекторы и коллекторы петля трубопровода никогда не замерзает, чтобы удалить всю воду из коллекторов и трубопроводы, когда система не собирает тепло.Это основная особенность системы обратного дренажа, показанная на рисунке 4 (см. стр. 3) . Защита от замерзания обеспечивается, когда система находится в режиме слива. Вода в коллекторы и открытые сливы трубопроводов в изолированный слив резервуар каждый раз при отключении насоса. Небольшой наклон коллекторы необходимы для обеспечения полного дренажа. Смотровое стекло, прикрепленное к сливному резервуару, показывает когда резервуар-накопитель полон, а коллектор опорожнен.

В этой конкретной системе рекомендуется использовать дистиллированную воду. использоваться в качестве решения для перекачки жидкости контура коллектора. С использованием дистиллированная вода повышает характеристики теплообмена и предотвращает возможное накопление минералов в растворе для переноса.

Когда солнце снова светит, насос активируется дифференциалом контроллер. Вода перекачивается из резервуара в коллекторы, позволяет собирать тепло.Вода хранится в резервуаре бак циркулирует по замкнутому контуру через коллекторы и теплообменник в нижней части солнечного бака.

Теплообменник передачи тепло от жидкости контура коллектора к питьевой воде в солнечный бак.

Рис. 4. Система с косвенным насосом, использующая дистиллированную воду

Показана гелиосистема со встроенным коллектором на рис. 5 накопитель горячей воды система коллекторная.Холодная вода течет постепенно через коллектор, где он нагревается солнцем. Горячая вода набирается сверху, которая самая горячая, и течет замещающая вода в дно. Эта система проста, потому что насосы и контроллеры не требуются. По требованию холодная вода из дома поступает в коллектор и горячая вода из коллектора поступает в норму дополнительный бак горячей воды в доме.

Морозильник скрытого типа предохранительный клапан устанавливается в верхней сантехнике возле коллектора.Когда температура приближается к нулю, этот клапан открывается, позволяя относительно теплая вода, чтобы течь через коллектор, чтобы предотвратить замерзание. В юг Флориды и некоторые районы центральной Флориды, термальные масса большого объема воды в коллекторе ICS обеспечивает средство защиты от замерзания.

Рис. 5. Система хранения с интегрированным коллектором

Типичная термосифонная система показана на рисунке 6.Когда солнце светит на коллектор, вода внутри коллектор расходомерных трубок нагревается. При нагревании эта вода слегка расширяется и становится легче, чем холодная вода в солнечный накопительный бак, установленный над коллектором. Гравитация тогда тянет более тяжелую холодную воду из бака в коллектор вход. Холодная вода проталкивает нагретую воду через коллектор. выход и в верхнюю часть бака, тем самым нагревая воду в танк.

Термосифонная система не требует ни насоса, ни контроллера. Холодная вода из городского водопровода поступает прямо в бак на крыше. Вода, нагретая солнечными батареями, поступает из резервуара на крыше в вспомогательный бак, установленный на уровне земли всякий раз, когда вода используется в пределах резиденции.

No related posts.