Коллекторная система отопления двухэтажного частного дома своими руками

Отопление влияет на комфортное и уютное проживание в доме. Поэтому к выбору обогрева своего жилища нужно подходить со всей серьезностью вопроса. Если ваш дом имеет два этажа, нужно более тщательно подумать о системе отопления двухэтажного частного дома и о схемах разводки труб, ведь жидкость будет подниматься на второй этаж.

Обогрев дома – это сложный и трудоемкий процесс, в котором есть множество элементов, от котла до радиатора. Если все элементы будут правильно подобраны, только тогда отопительная сеть будет выполнять свои функции на 100%.

Какие бывают виды схем отопления

Существует пять видов водяного обогрева дома:

• С циркуляциями естественной и принудительной;
• С горизонтальными и вертикальными стояками;
• Состоящие из одной или двух труб;
• С движущимися теплоносителями;
• С разводками нижними и верхними.

Самым отличным вариантом для 2-х этажного здания является коллекторная система схемы отопления с принудительным движением жидкости.

Помимо всех перечисленных элементов, в данную отопительную систему входят еще детали: насос, расширительный бачок и коллектор.

Преимущества коллекторной системы отопления двухэтажного дома

Данная система обогрева жилья имеет ряд достоинств. Благодаря насосу идет подача горячей воды равномерно. Распределяется теплоноситель равномерно по всей системе, что создает одинаковую температуру во всем доме. С помощью коллектора получается верная разводка труб и воды.

Благодаря этому есть возможность настраивать и измерять температуру в каждой отдельной батарее. Все жильцы могут установить комфортную для каждого температуру и это не как не отразится на температурном режиме других комнат.

Как устроены коллекторы для систем отопления двухэтажных частных домов

С помощью труб коллектор подсоединяется к радиаторам отопления.

Обязательно нужно создание принудительной циркуляции в сети, которая обеспечивается при помощи специальных насосов.

Тогда теплоноситель будет прогреваться равномерно, и температура будет одинакова по всему дому.

 

 

Конечно, небольшая разница будет на входе и выходе отопительной системы, но она будет минимальна. Большой плюс этой схемы обогрева в том, что при этом экономятся материалы и в итоге получается довольно простая отопительная система.

Какие трубы используют для коллекторной системы отопления двухэтажного дома

При монтаже отопительной системы нужно знать о трубах и других элементах. Ассортимент очень разнообразен, а не так давно пользовались только стальными трубами, но сейчас они не актуальны из-за высокой стоимости, сложного монтажа и недолговечности.

Их сменили медные и металлопластиковые аналоги, которые долговечны, и легки в монтаже и работе.

Для того чтобы отопительная система хорошо работала, используют следующие устройства:

• Вентиля для регуляции подачи горячей жидкости;
• Кран Маевского, который устанавливают на самих батареях для выпускания воздуха из сети отопления;
• Запорная арматура, благодаря которой можно закрыть подачу воды на конкретный радиатор;
• Различные датчики, которые контролируют все этапы в отопительной системе двухэтажного частного дома.

Все эти устройства нужны для эффективной работы системы обогрева помещения. Конечно, необходимо будет вложить денежные средства в отопление, но придется это сделать всего один раз, а потом комфортно и уютно проживать в доме.

Как сделать самостоятельно коллекторную разводку

Для того чтобы самостоятельно сделать коллекторную разводку труб, необходимо знать алгоритм работ. Для начала нужно выделить место для установки котла, например цокольный этаж. Желательно поставить его на стяжку из бетона 5 см. Монтаж начинаем с выбора труб, советуем взять трубы диаметром 32 мм. Затем на трубе, которая будет подавать воду, устанавливаем расширительный бачок, например закрытого типа.

На обратную трубу монтируем насос для циркуляции теплоносителя. Коллекторы ставим на основной трубопровод, где каждый отвод снабжен запорной арматурой и закрепляем.

Далее делается разводка в каждой комнате, можно пользоваться трубами диаметром 15 мм. Устанавливаем кран на обратной трубе, чтобы осуществлять подпитку сети отопления. Соединяем стояки с радиаторами металлопластиковой трубой. Теперь вы знаете все о системе обогрева двухэтажного дома и даже можете сделать коллекторную систему отопления своими руками. Данная система отопления является превосходным вариантом для обогрева 2-х этажного коттеджа. Именно она обогреет большое помещение, очень удобна и практична.

 

схема коллекторной разводки на фото и видео

Содержание:

1. Преимущества коллекторной системы отопления
2. Недостатки коллекторной отопительной системы

3. Основные принципы составления проектов схемы разводки
4. Выбор труб для коллекторных систем
5. Выбор труб для многоквартирных домов
6. Выбор труб для коттеджа

От последовательного подключения (с применением тройников) коллекторная система отопления отличается тем, что каждый радиатор имеет собственную подводку. Такая схема теплоснабжения частного дома предоставляет возможность регулировать температуру для каждой батареи, а если потребуется, то и полностью отключить ее. Ключевым элементом системы является коллектор (увидеть его можно на фото), который еще называют гребенкой. Конструкционное решение данного устройства представляет собой отрезок толстой трубы, у которой один вход и несколько выходов.

В ряде случаев помимо последовательной или коллекторной разводки применяют смешанный вариант. К гребенке подключают несколько малых контуров, из них каждым можно управлять независимо, но внутри самого контура отопительные приборы подключают последовательно.

Преимущества коллекторной системы отопления

Если при обустройстве теплоснабжения применяется коллекторная разводка систем отопления, преимущества очевидны — они в основном связаны с удобством управления и эксплуатации конструкцией:

• Каждым элементом отопительного контура управляют независимо и централизовано. Это означает, что жильцы дома, находясь в одном месте, имеют возможность для любого помещения задать нужную температуру или полностью отключить один радиатор или группу приборов.
• По причине того, что каждая линия, идущая от коллектора для системы отопления, поставляет теплоноситель только в одну отопительную батарею или в их небольшую группу, можно использовать трубы меньшего диаметра. В действительности подводки чаще всего монтируют в стяжку таким образом, чтобы расстояние между коллектором и радиатором было минимальным.

Коллекторная схема отопления в случае необходимости позволяет создать несколько контуров, имеющих разные параметры обогрева – с перепадом и температурой. При этом используют гидрострелку, которая представляет собой разновидность коллектора, а точнее трубу с достаточно большим внутренним объемом.

Она монтируется необычным образом, в результате чего между подачей и обраткой образуется своего рода короткое замыкание. Нагревательный котел подогревает воду в непрерывном режиме в первичном контуре, и она медленно движется внутри гидрострелки. В итоге происходит отбор теплоносителя на разном расстоянии от врезки в трубы подачи и обратки.

Благодаря этому можно получить различные параметры температуры и давления теплоносителя. Обычно эту разновидность коллекторной схемы разводки отопления частного дома применяют с одновременным использованием и батарей, и системы теплоснабжения «теплый пол».

При этом на врезках каждого контура значения температуры и перепада будут отличаться.

Но в том случае, когда создается коллекторная система отопления схема которой содержит в контурах собственные циркуляционные насосы, такой параметр как перепад можно и не учитывать. Следует отметить, что возможно существует более простое техническое решение последовательного подключения двух контуров, но тогда каждый из них будет трудно задействовать независимо от другого элемента.

Недостатки коллекторной отопительной системы

Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.

Коллекторной системе помимо достоинств присущи и недостатки:

• Расход тепловой энергии значительно больше, чем в случае с последовательным подключением. Чем больше площадь помещения и сложнее его конфигурация, тем значительнее затраты.
• Одно- или двухтрубную отопительную конструкцию можно без проблем смонтировать на стенах, но когда планируется лучевая разводка системы отопления, поместить подводки аналогичным образом невозможно по причине неэстетичного вида и большого перерасхода материалов.
• Укладка контуров в стяжку имеет свои недостатки, поскольку трубы, находящиеся в полу, не могут иметь ни сварных, ни резьбовых соединений, иначе они станут местами, где велика вероятность утечки. Вскрывать бетонную стяжку для устранения проблемы нельзя назвать приятным занятием.
• Гидравлическое сопротивление отопительного контура в сумме будет очень большим, особенно, если использовались трубы малого диаметра. Применение циркуляционных насосов необходимо, так как незначительного перепада, присущего гравитационной системе отопления, недостаточно.
• Когда коллекторная система отопления частного дома предусматривает использование не одного, а нескольких независимых друг от друга контуров, необходимо установить такое же количество циркуляционных насосов, сколько проложено по зданию больших колец. В результате затраты возрастают не только на стадии монтажа системы, но и в процессе эксплуатации (прочитайте также: «Зависимая и независимая система отопления — различия схем, плюсы и минусы»).
• Наличие принудительной циркуляции жидкого теплоносителя приводит к тому, что схема разводки системы отопления становится энергозависимой. При отсутствии электроэнергии система отопления не сможет функционировать в нужном режиме, поскольку при остановке насосов сложная схема теплоснабжения будет просто бесполезным трубопроводом.

Основные принципы составления проектов схемы разводки

Когда проектируется коллекторная разводка отопления, все необходимое оборудование подбирают, исходя из конкретных задач, но существует несколько рекомендаций от специалистов:

1. В городских квартирах категорически не рекомендуется применять коллекторные системы. Дело в том, что реализовать такую схему в многоэтажном доме проблематично (прочитайте: «Схема отопления многоэтажного дома — как происходит подача в системе отопления высотных домах»). Если отключить отопительные приборы от стояков и смонтировать несколько гребенок, теплообеспечение в собственных помещениях не пострадает, а вот у соседей, батареи которых запитаны на этой же ветке, значительное падение перепада и температуры обратки приведет к холоду в их квартирах.

   Поскольку радиаторы станут практически холодными, реакция соседей будет незамедлительной – это визит сотрудников жилищной организации, составление соответствующего документа о самовольном и недопустимом изменении конфигурации отопительной системы. Результат однозначен – вынужденная переделка, которая обойдется в значительную сумму.
2. Автоматические воздушники монтируют непосредственно на гребенки.

Имеют место и другие особенности не только в том случае, когда создается коллекторное отопление своими руками, но и обустраиваются отопительные системы других типов:

• В контуре обязательно должен присутствовать расширительный бак, объем которого не может составлять менее 10% всего объема теплоносителя. Можно, чтобы он был больше, так как неблагоприятных последствий от этого не будет. Поскольку стоимость расширительных бачков вполне доступна, на них экономить не имеет смысла.
• Размешать расширительный бак следует на обратке по ходу движения теплоносителя перед циркуляционным насосом. Когда используют гидрострелку, устройство располагают перед основным насосом, который обеспечивает циркуляцию воды в малом контуре. Такое месторасположение объясняется тем, что мембранные баки для недопущения колебаний давления в контуре нужно устанавливать там, где турбулентность водяного потока минимальна.
• Что касается места монтажа циркуляционного насоса в отдельно взятом контуре, то это не имеет особого значения, но нахождение его на обратке увеличит ресурс устройства по причине более низкой рабочей температуры. Насос размещают таким образом, чтобы вал располагался строго горизонтально.

Выбор труб для коллекторных систем

Когда создается коллекторная система отопления двухэтажного дома или собственного здания любой этажности, чтобы не оставлять соединений внутри стяжки желательно приобрести трубу в бухте.

Кроме этого, труба должна быть гибкой, устойчивой к коррозии и иметь длительный срок эксплуатации, чтобы в скором времени не возникла необходимость ремонта. Что касается термостойкости и прочности на разрыв, то требования к этим показателям зависят от рабочих параметров отопительной конструкции. Для частного дома это 1,5 атмосферы и температурный режим для радиаторов в диапазоне 50-75 градусов, а для теплых полов — 30-40 градусов.

Редко, но все — же иногда коллекторную схему отопления монтируют в многоэтажных новостройках. В таких случаях определяющими значениями является рабочего давление не менее 10-15 атмосфер и температура — 110-120°C.

Выбор труб для многоквартирных домов

Лучше всего для многоквартирного дома подойдет гофрированная труба, сделанная из нержавеющей стали. По параметрам она подходит идеально. Например, корейскую трубу Kofulso можно эксплуатировать при рабочем давлении не более 15атмосфер и температуре 110°C. Давление разрушения у данного изделия составляет 210 кгс/см².

Этот вид труб обладает хорошей гибкостью, а радиус изгиба у них равен диаметру изделия. Сборка соединений выполняется просто: для этого трубу вставляют в фитинг и фиксируют при помощи гайки, которая удерживает гофрированную поверхность благодаря наличию силиконового уплотнителя.

Выбор труб для коттеджа

Нержавейка не относится к дешевым материалам и, если запроектировано коллекторное отопление двухэтажного дома, то можно сэкономить на трубах для отопительной системы. Часто для лучевой разводки используют сшитый полиэтилен, например, PE-X. Данную продукцию поставляют в бухтах. Длина трубы составляет 200 метров, она выдерживает давление 10 кгс/см² и температуру 95°C с кратковременным повышением до 110 °C.

Для монтажа таких труб используют фитинги, представляющие собой пластиковые или латунные штуцера, имеющие стопорное кольцо, которое надевают на трубу. Сшитый полиэтилен обладает особенностью — механической памятью: после растяжения при помощи специального экстендера и вставки в просвет штуцера, труба через незначительное время плотно обожмет его. Дополнительную фиксацию обеспечит стопорное колечко.

Подробнее о коллекторной системе отопления на видео:

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, обычно из большого листа меди или алюминия, так как оба они 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 приклеиваются, 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 поглощающая пластина заключены в изолированный металлический или деревянный ящик с листом остекления, стеклом или пластиком на передней части для защиты закрытой поглощающей 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 под прямым или непрямым солнечным светом 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 захвата 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 система с открытым контуром, использует насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается прямо из дома в центральное водохранилище 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 имеющихся на рынке пассивных систем горячего водоснабжения с прямым солнечным нагревом 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 замкнутая система, 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 в коллекторе 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.

Размеры плоского солнечного коллектора

Солнечное водонагревание – исправленное и дополненное издание: A. ..

Размер плоского солнечного коллектора для использования в 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 же, зависит от ваших потребностей в горячей воде, температуры и потребления, но можно использовать общие практические правила, чтобы получить 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 выше 70 ^o C. Таким образом, одна панель площадью от 20 до 30 квадратных футов нагреет около 60 галлонов (300 литров) воды, что примерно соответствует размеру стандартного бака для хранения горячей воды.

Как правило, вам потребуется от 10 до 16 футов ² площади плоского коллектора на человека и от 1,5 до 2,0 галлонов резервуара для 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.

Плоский коллектор Краткий обзор

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 солнечная горячая вода, мы рассмотрим еще один более эффективный способ нагрева воды до гораздо более высокой температуры с использованием небольших отдельных медных коллекторов, запаянных в стеклянную трубку. Эти типы коллекторов широко известны как вакуумные трубчатые коллекторы, которые становятся предпочтительным выбором по сравнению с плоским коллектором .

MISOL Солнечный коллектор солнечной горячей воды…

Изогнутый нагреватель GAME 72000-BB SolarPRO для Intex…

уже в продаже

Планирование и установка солнечных тепловых систем: A. ..

Duda Solar 30 Tube Water Heater Pool Collector…

Активное солнечное отопление | Министерство энергетики

Энергосбережение

Изображение

Активные системы солнечного отопления используют солнечную энергию для нагрева жидкости — жидкости или воздуха — и затем передают солнечное тепло непосредственно во внутреннее пространство или в систему хранения для последующего использования. Если солнечная система не может обеспечить адекватный обогрев помещения, вспомогательная или резервная система обеспечивает дополнительное тепло. Жидкостные системы чаще используются, когда предусмотрено хранение, и они хорошо подходят для систем лучистого отопления, бойлеров с радиаторами горячей воды и даже абсорбционных тепловых насосов и охладителей. Как жидкостные, так и воздушные системы могут дополнять системы с принудительной подачей воздуха.

Жидкостное активное солнечное отопление

Солнечные коллекторы жидкости лучше всего подходят для центрального отопления. Они такие же, как те, которые используются в системах солнечного нагрева воды для бытовых нужд. Плоские коллекторы являются наиболее распространенными, но также доступны вакуумные трубчатые и концентрирующие коллекторы. В коллекторе теплоноситель или «рабочая» жидкость, такая как вода, антифриз (обычно нетоксичный пропиленгликоль) или другой тип жидкости, поглощает солнечное тепло. В соответствующее время контроллер включает циркуляционный насос для перемещения жидкости через коллектор.

Жидкость течет быстро, поэтому ее температура увеличивается только на 10–20 °F (5,6–11 °C) по мере прохождения через коллектор. Нагрев меньшего объема жидкости до более высокой температуры увеличивает потери тепла от коллектора и снижает эффективность системы. Жидкость поступает либо в резервуар для хранения, либо в теплообменник для немедленного использования. Другие компоненты системы включают трубопроводы, насосы, клапаны, расширительный бак, теплообменник, накопительный бак и элементы управления.

Расход зависит от теплоносителя. Чтобы узнать больше о типах жидких солнечных коллекторов, их размерах, техническом обслуживании и других вопросах, см. Солнечный нагрев воды.

Сохранение тепла в жидких системах

Жидкостные системы аккумулируют солнечное тепло в резервуарах с водой или в кладочной массе системы излучающих плит. В системах хранения резервуарного типа тепло от рабочей жидкости передается распределительной жидкости в теплообменнике снаружи или внутри резервуара.

Резервуары находятся под давлением или без давления, в зависимости от общей конструкции системы. Прежде чем выбрать накопительный бак, учитывайте стоимость, размер, долговечность, где его разместить (в подвале или на улице) и как его установить. Возможно, вам придется построить резервуар на месте, если резервуар необходимого размера не пройдет через существующие дверные проемы. Резервуары также имеют ограничения по температуре и давлению и должны соответствовать местным строительным, сантехническим и механическим нормам. Вы также должны отметить, какая изоляция необходима для предотвращения чрезмерных потерь тепла, и какое защитное покрытие или герметизация необходимы для предотвращения коррозии или утечек.

В системах с очень большими объемами хранения могут потребоваться специальные или нестандартные резервуары. Обычно это нержавеющая сталь, стекловолокно или высокотемпературный пластик. Бетонные и деревянные (джакузи) резервуары также являются вариантами. Каждый тип резервуара имеет свои преимущества и недостатки, и все типы требуют тщательного размещения из-за их размера и веса. Может оказаться более практичным использовать несколько небольших резервуаров, а не один большой. Самый простой вариант системы аккумулирования – использование стандартных бытовых водонагревателей. Они соответствуют строительным нормам и требованиям к сосудам под давлением, имеют антикоррозийное покрытие и просты в установке.

Распределение тепла для жидкостных систем

Для распределения солнечного тепла можно использовать теплый пол, плинтусы или радиаторы с подогревом воды или центральную систему принудительной вентиляции. В системе лучистого пола нагретая солнцем жидкость циркулирует по трубам, встроенным в пол из тонких бетонных плит, которые затем излучают тепло в помещение. Лучистый теплый пол идеально подходит для жидкостных солнечных систем, поскольку он хорошо работает при относительно низких температурах. Тщательно спроектированная система может не нуждаться в отдельном баке для хранения тепла, хотя в большинстве систем они предусмотрены для контроля температуры. Обычный котел или даже стандартный бытовой водонагреватель может обеспечивать резервное тепло. Плита обычно отделана плиткой. Системам излучающих плит требуется больше времени для обогрева дома с «холодного старта», чем другим типам систем распределения тепла. Однако, когда они работают, они обеспечивают постоянный уровень тепла. Ковры и коврики снижают эффективность системы. Дополнительную информацию см. в разделе лучистое отопление.

Плинтусы и радиаторы с подогревом воды требуют воды температурой от 160° до 180°F (от 71° до 82°C) для эффективного обогрева помещения. Как правило, плоские коллекторы жидкости нагревают перекачиваемую и распределяющую жидкость до температуры от 90° до 120°F (от 32° до 49°C). Таким образом, использование плинтусов или радиаторов с системой солнечного отопления требует, чтобы площадь поверхности плинтуса или радиаторов была больше, температура нагреваемой солнцем жидкости повышалась за счет резервной системы или среднетемпературного солнечного коллектора (например, вакуумного коллектора). трубчатый коллектор) можно заменить плоским коллектором.

Существует несколько вариантов включения жидкостной системы в систему воздушного отопления. Базовая конструкция заключается в размещении жидкостно-воздушного теплообменника или нагревательного змеевика в главном возвратном канале комнатного воздуха до того, как он попадет в печь. Воздух, возвращающийся из жилого помещения, нагревается, проходя над нагретой солнечным светом жидкостью в теплообменнике. Дополнительное тепло подается по мере необходимости от печи. Змеевик должен быть достаточно большим, чтобы передавать достаточное количество тепла воздуху при самой низкой рабочей температуре коллектора.

Вентиляция

Солнечные воздушные системы отопления используют воздух в качестве рабочего тела для поглощения и передачи солнечной энергии. Солнечные коллекторы воздуха могут напрямую обогревать отдельные помещения или потенциально могут предварительно нагревать воздух, поступающий в вентилятор с рекуперацией тепла или через воздушный змеевик теплового насоса с источником воздуха.

Воздушные коллекторы производят тепло раньше и позже в течение дня, чем жидкостные системы, поэтому они могут производить больше полезной энергии в течение отопительного сезона, чем жидкостные системы того же размера. Также, в отличие от жидкостных систем, воздушные системы не замерзают, а небольшие протечки в коллекторе или распределительных каналах не вызовут значительных проблем, хотя и ухудшат работу. Однако воздух является менее эффективным теплоносителем, чем жидкость, поэтому солнечные коллекторы воздуха работают с меньшей эффективностью, чем солнечные коллекторы жидкости.

Хотя некоторые ранние системы пропускали нагретый солнцем воздух через скальное ложе в качестве накопителя энергии, этот подход не рекомендуется из-за связанной с этим неэффективности, потенциальных проблем с конденсацией и плесенью в скальном ложе, а также воздействия влаги и плесень влияет на качество воздуха в помещении.

Солнечные коллекторы воздуха часто встраивают в стены или крыши, чтобы скрыть их внешний вид. Например, в черепичную крышу могут быть встроены воздушные пути для использования тепла, поглощаемого черепицей.

Обогреватели воздуха в помещении

Воздухосборники могут быть установлены на крыше или наружной (южной) стене для обогрева одного или нескольких помещений. Несмотря на то, что доступны заводские коллекторы для установки на месте, люди, которые делают это своими руками, могут построить и установить свой собственный воздушный коллектор. Простой коллектор оконного обогревателя можно сделать за несколько сотен долларов.

Коллектор имеет герметичный и изолированный металлический каркас и черную металлическую пластину для поглощения тепла с остеклением перед ней. Солнечное излучение нагревает пластину, которая, в свою очередь, нагревает воздух в коллекторе. Электрический вентилятор или воздуходувка вытягивает воздух из помещения через коллектор и нагнетает его обратно в помещение. Крышные коллекторы требуют воздуховодов для подачи воздуха между помещением и коллектором. Настенные коллекторы размещаются непосредственно на стене, выходящей на юг, и в стене прорезаются отверстия для входа и выхода воздуха коллектора.

Простые «коллекторы оконных коробок» встраиваются в существующий оконный проем. Они могут быть активными (с помощью вентилятора) или пассивными. В пассивных типах воздух поступает снизу коллектора, по мере нагрева поднимается вверх и поступает в помещение. Дефлектор или заслонка не дает комнатному воздуху поступать обратно в панель (обратное термосифонирование), когда не светит солнце. Эти системы обеспечивают только небольшое количество тепла, потому что площадь коллектора относительно мала.

Коллекторы испаряемого воздуха

Коллекторы испаряемого воздуха используют простую технологию улавливания солнечного тепла для обогрева зданий. Коллекторы состоят из темных перфорированных металлических пластин, установленных на южной стене здания. Между старой стеной и новым фасадом создается воздушное пространство. Темный внешний фасад поглощает солнечную энергию и быстро нагревается в солнечные дни, даже когда снаружи холодно.

Вентилятор или воздуходувка втягивает вентиляционный воздух в здание через крошечные отверстия в коллекторах и вверх через воздушное пространство между коллекторами и южной стеной. Солнечная энергия, поглощаемая коллекторами, нагревает воздух, проходящий через них, на целых 40°F. В отличие от других технологий обогрева помещений, коллекторы вытяжного воздуха не требуют дорогостоящего остекления.

Коллекторы вытяжного воздуха лучше всего подходят для больших зданий с высокой вентиляционной нагрузкой, что делает их непригодными для современных плотно закрытых домов. Тем не менее, небольшие коллекторы испаряемого воздуха могут использоваться для предварительного нагрева воздуха, поступающего в вентилятор с рекуперацией тепла, или могут нагревать воздушный змеевик на воздушном тепловом насосе, повышая его эффективность и уровень комфорта в холодные дни. Однако в настоящее время нет информации о рентабельности использования коллектора выдыхаемого воздуха таким образом.

Экономика и другие преимущества активных систем солнечного отопления

Активные системы солнечного отопления наиболее рентабельны в холодном климате с хорошими солнечными ресурсами, когда они заменяют более дорогие виды топлива для отопления, такие как электричество, пропан и нефть. Некоторые штаты предлагают освобождение от налога с продаж, кредиты или вычеты по подоходному налогу, а также освобождение или вычеты от налога на имущество для систем солнечной энергии. Здесь можно добавить предложение: Список стимулов для энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, включая активную солнечную тепловую энергию, доступен на сайте DSIRE.

Стоимость активной солнечной системы отопления будет варьироваться. На имеющиеся в продаже коллекторы распространяется гарантия 10 и более лет, и они легко прослужат десятилетиями дольше. Экономика активной системы отопления помещений улучшается, если она также нагревает воду для бытовых нужд, потому что в противном случае неиспользуемый коллектор может нагревать воду летом.

Отопление дома с помощью активной системы солнечной энергии может значительно сократить расходы на топливо зимой. Солнечная система отопления также уменьшит загрязнение воздуха и парниковые газы, возникающие в результате использования ископаемого топлива для отопления или производства электроэнергии.

Выбор и определение размеров системы солнечного отопления

Выбор подходящей системы солнечной энергии зависит от таких факторов, как местоположение, дизайн и потребности в отоплении вашего дома. Местные соглашения могут ограничивать ваши возможности; например, ассоциации домовладельцев могут запретить вам устанавливать солнечные коллекторы в определенных частях вашего дома (хотя многим домовладельцам удалось оспорить такие соглашения).

Местный климат, тип и эффективность коллектора(ов), а также площадь коллектора определяют, сколько тепла может обеспечить система солнечного отопления. Обычно наиболее экономично проектировать активную систему, обеспечивающую от 40% до 80% потребности дома в отоплении. Системы, обеспечивающие менее 40% тепла дома, редко бывают рентабельными, за исключением случаев использования солнечных коллекторов для обогрева воздуха, которые обогревают одну или две комнаты и не требуют накопления тепла. Хорошо спроектированный и изолированный дом, в котором используются методы пассивного солнечного отопления, потребует меньшей и менее дорогостоящей системы отопления любого типа и может нуждаться в очень небольшом дополнительном тепле, кроме солнечного.

Помимо того факта, что разработка активной системы для подачи достаточного количества тепла в течение 100% времени, как правило, нецелесообразна или экономически неэффективна, большинство строительных норм и правил и ипотечных кредиторов требуют наличия резервной системы отопления. Дополнительные или резервные системы поставляют тепло, когда солнечная система не может удовлетворить потребности в отоплении. Резервные копии могут варьироваться от дровяной печи до обычной системы центрального отопления.

Строительные нормы, соглашения и правила для систем солнечного отопления

Прежде чем устанавливать солнечную энергетическую систему, вы должны изучить местные строительные нормы и правила, постановления о зонировании и соглашения о подразделении, а также любые специальные правила, относящиеся к месту. Вам, вероятно, потребуется разрешение на строительство, чтобы установить систему солнечной энергии в существующем здании.

В то время как большинство сообществ и муниципалитетов приветствуют установку возобновляемых источников энергии в жилых помещениях, есть несколько, для которых системы возобновляемой энергии являются сравнительной новинкой, и поэтому они, возможно, не упомянули их в своих кодексах. Вы должны соблюдать существующие строительные и разрешительные процедуры для установки вашей системы.

Вопросы соблюдения строительных норм и правил зонирования при установке солнечной системы обычно решаются на местном уровне. Даже если в штате действуют строительные нормы и правила, ваш город, округ или округ обычно соблюдает их. Общие проблемы, с которыми домовладельцы столкнулись со строительными нормами, включают следующее:

• Превышение нагрузки на крышу
• Недопустимые теплообменники
• Неправильная проводка
• Незаконное вмешательство в систему снабжения питьевой водой.

Потенциальные проблемы с зонированием включают следующее:

• Загромождение боковых дворов
• Установка незаконных выступов на крышах
• Установка системы слишком близко к улицам или границам участков.

Особые нормативные акты, такие как соглашения местного сообщества, подразделения или ассоциации домовладельцев, также требуют соблюдения. Эти соглашения, правила исторического района и положения о поймах можно легко упустить из виду. Чтобы узнать, что необходимо для соблюдения требований местного законодательства, свяжитесь с отделами по зонированию и контролю за строительством в вашей местной юрисдикции, а также с любыми соответствующими домовладельцами, подразделениями, соседями и/или общественными ассоциациями.

Элементы управления для систем солнечного отопления

Органы управления солнечными отопительными системами обычно более сложны, чем обычные системы отопления, поскольку они должны анализировать больше сигналов и управлять большим количеством устройств (включая обычную резервную систему отопления). Солнечные элементы управления используют датчики, переключатели и/или двигатели для управления системой. Система использует другие элементы управления для предотвращения замерзания или чрезмерно высоких температур в коллекторах.

Сердцем системы управления является дифференциальный термостат, который измеряет разницу температур между коллекторами и накопителем. Когда коллекторы на 10–20 °F (от 5,6 ° до 11 °C) теплее, чем накопительный блок, термостат включает насос или вентилятор для циркуляции воды или воздуха через коллектор для нагрева накопительной среды или дома.

Работа, производительность и стоимость этих элементов управления различаются. Некоторые системы управления контролируют температуру в различных частях системы, чтобы определить, как она работает. Самые сложные системы используют микропроцессоры для управления и оптимизации теплопередачи и доставки тепла в хранилище и зоны дома.

Можно использовать солнечную панель для питания низковольтных вентиляторов постоянного тока (постоянного тока) (для коллекторов воздуха) или насосов (для коллекторов жидкости). Выходная мощность солнечных панелей соответствует доступному притоку солнечного тепла к солнечному коллектору. При тщательном выборе размеров скорость вентилятора или насоса оптимизируется для эффективного поглощения солнечной энергии рабочей жидкостью. При слабом солнечном свете скорость вентилятора или насоса низкая, а при сильном солнечном свете они работают быстрее.

При использовании с комнатным воздухосборником отдельные элементы управления могут не потребоваться. Это также гарантирует, что система будет работать в случае отключения электроэнергии. Солнечная энергетическая система с аккумуляторной батареей также может обеспечивать питание для работы системы центрального отопления, хотя это дорого для больших систем.

Установка и обслуживание вашей системы солнечного отопления

Насколько хорошо работает активная солнечная энергетическая система, зависит от правильного выбора места, конструкции системы и установки, а также от качества и долговечности компонентов. Современные коллекторы и элементы управления отличаются высоким качеством, но поиск опытного подрядчика, который сможет правильно спроектировать и установить систему, может оказаться сложной задачей.

После установки системы ее необходимо надлежащим образом обслуживать, чтобы оптимизировать ее работу и избежать поломок.