Зачем в системе отопления нужен коллектор с кранами?

Коллектор с кранами, который устанавливается в систему отопления, уже давно стал одним из самых незаменимых её элементов. Такой коллектор представляет собой достаточно простое и вместе с этим незаменимое устройство, которое обеспечивает распределение теплоносителя по разным контурам системы отопления. Коллектор, который ещё часто называют распределителем или гребёнкой, позволяет управлять подачей тепла в отдельные части дома или квартиры, тем самым повышая эффективность обогрева и экономя энергию.

Как устроен коллектор с кранами?

Коллектор с кранами внешне представляют собой трубку или полый цилиндр, который изготовлен из латуни либо нержавеющей стали. Он имеет несколько выводов (как правило не меньше 4), к которым подключаются трубы отопления. Каждый из выводов оснащается небольшим шаровым краном, при помощи которого можно перекрывать подачу воды. При необходимости пользователь имеет возможность быстро отключить какой-либо контур системы отопления, перекрыв подачу в него теплоносителя. Это особенно удобно в многоэтажных частных домах, так как даёт возможность обогревать только конкретные части дома, тем самым экономя энергоресурсы.

Таким образом, установка коллектора даёт возможность:

• Оптимально распределять подачу теплоносителя в отопительной системе;
• Зонально отключать воду при необходимости;
• Быстро перекрывать подачу воды во всю систему при необходимости;
• Проводить ремонтные работы не прибегая к сливу воды со всей системы.

Помимо кранов, коллектор может оснащаться счётчиками, регулирующими кранами, воздухоотводчиками и другими устройствами, позволяющими значительно повысить эффективность и удобство использования отопительной системы.

Установка коллектора отопления осуществляется во время первоначального монтажа отопительной системы. Место для коллектора обычно выбирается в том же помещении, где расположен котёл. Для коллектора обустраивается ниша в стене, которая располагается на небольшой от пола высоте. Нередко для коллектора устанавливается специальный коллекторный шкаф, который даёт возможность скрыть все основные элементы системы отопления от посторонних.

Коллекторы отопления с кранами разных типов продаются в интернет-магазине современной практичной сантехники «СанКомф». У нас Вы можете подобрать не только коллекторы, но и любые другие элементы системы отопления.

Распределительный коллектор отопления: принцип работы, разновидности

Распределительный коллектор отопления служит для равномерного распределения энергии теплоносителя, циркулирующего по контуру отопительной системы, между отопительными приборами. Такой подход обеспечивает не только комфортные условия проживания, но и увеличивает срок службы системы в целом.

Коллектор Uponor латунный, 3 вывода.

Принцип действия

Данное устройство, часто именуемое «гребёнкой» – ни что иное, как раздаточный узел, выполняющий две взаимосвязанные функции: подачу горячего теплоносителя в отдельный независимый контур и отвод остывшей жидкости к генератору тепловой энергии (котлу). От «гребёнки» может отходить разное количество выводов (до 12) в зависимости от числа подключённых контуров или отдельных приборов. Выводы оснащаются регулирующей и запорной арматурой (вентилями, кранами и др.) с тем, чтобы поддерживать желаемую температуру, а в случае необходимости полностью отключить контур для профилактики или ремонта.

Коллекторный блок Valtec из нержавеющей стали с расходомерами.

Из магистрального трубопровода теплоноситель поступает во внутреннюю полость коллектора, а оттуда расходится по подключённым к нему контурам, обеспечивая равномерную теплоотдачу. Отдав тепло отопительному прибору, теплоноситель возвращается в распределительный блок, а далее через обратный коллектор перенаправляется в котёл для повторного нагрева. Таким образом, получается замкнутый цикл.

Гребенка для отопления распределительный коллектор Valtec.

Корпус часто используют как платформу для монтажа некоторых компонентов системы отопления, таких как водовыпускные клапаны, расходомеры, воздухоотводчики, манометры. Это разумно, прежде всего, с точки зрения экономии средств: не нужно монтировать дополнительную трубопроводную арматуру для установки указанных устройств.

Разновидности коллекторов

На сегодняшний день рынок предлагает большое разнообразие коллекторных систем. Самые простые конструкции лишены регулировочной и другой аппаратуры – это даёт возможность покупателю (мастеру) самому решать, какое оборудование он будет в дальнейшем устанавливать. Есть и готовые к использованию коллекторные блоки, «нафаршированные» всевозможными элементами (шаровыми кранами, расходомерами, термодатчиками и т.п.). Это удобно, но дорого. К тому же может статься, что некоторые компоненты вообще не будут востребованы. Зачем же переплачивать?

Полипропиленовый Tebo с 3 выходами, c кранами, 25х20 мм.

Распределительные коллекторы отопления бывают с нижним, верхним или боковым подключением. Первый способ соединения наиболее популярен, так как позволяет максимально скрыть разводку и улучшить эстетичность помещения. В идеале коллектор заключается в нишу или специальный шкафчик, однако с таким расчётом, чтобы доступ к нему был свободным.

В больших домах с мощной и сильно разветвлённой отопительной системой «гребёнки» дополняют гидравлической стрелкой. По сути – это вертикальная труба с торцевыми заглушками, предназначенная для выравнивания параметров рабочего давления и предотвращения гидравлического удара. С одной стороны к стрелке подводится контур отопительных приборов, а с другой – контур котла. При такой схеме каждый контур рекомендуется оборудовать собственным циркуляционным насосом, иначе подобная новация вряд ли будет оправдана.

Никелированный Valtec, 3 вывода.

Распределительные коллекторы отопления изготавливаются из следующих материалов:

• латунь;
• нержавеющая сталь;
• полимер.

Латунные «гребёнки», пожалуй, самые оптимальные с точки зрения соотношения цена/качество. Изделия из «нержавейки» — самые экологичные и долговечные, но и самые дорогостоящие. Полимерные аналоги относительно недороги, но по всем параметрам уступают вышеупомянутым собратьям.

Коллектор Uponor латунный, 2 вывода.

Uponor латунный, 2 вывода, обратка.

Преимущества использования коллектора отопления

В отличие от обычных одно- и двухконтурных систем, где отопительные приборы подключаются последовательно, коллекторная схема предоставляет возможность параллельного подключения. Благодаря этому температура теплоносителя во всех контурах выравнивается, и её можно установить в нужном диапазоне. Более того, с помощью регулирующих вентилей можно выставить индивидуальный тепловой режим для каждого контура (особенно это актуально при наличии тёплого пола).

Если говорить о тёплом поле с числом веток более двух, то без коллектора просто не обойтись. В противном случае слаженная работа системы будет нереальной. Более того, коллектор следует оснастить собственным циркуляционным насосом, а в идеале – ещё и смесительным узлом, отрегулировав его на нужную температуру (она не должна превышать 35-40°C). Количество ответвлений назначается с таким расчётом, чтобы общая длина труб в отдельном контуре не превышала 80 м.

Коллекторная группа Uni-Fitt.

Подытоживая вышесказанное, можно констатировать, что коллекторная схема предоставляет следующие уникальные возможности:

• устанавливать и поддерживать стабильную, комфортную температуру в любом помещении;
• распределительный коллектор отопления позволяет экономить энергоресурсы за счёт оптимального распределения тепла;
• использовать трубы небольших диаметров, уменьшая таким образом толщину цементной стяжки.

Единственный недостаток – дополнительные затраты, причём немалые. Однако игра стоит свеч – проверено на практике.

Видео

 

Коллектор отопления в котельной, коллекторная группа теплого пола

В сантехнике коллектором называется участок трубы увеличенного сечения, собирающий (или раздающий) воду из нескольких ответвлений меньшего диаметра. В отопительных системах административных, жилых и производственных зданий указанный элемент встречается под названием «распределительная гребенка». Наша задача – рассмотреть коллектор отопления для частного дома, рассказать о принципе работы, вариантах применения и способах монтажа.

Зачем нужен коллектор, принцип работы

Устройство данного сантехнического прибора очень простое. По сути, это кусок трубы большого диаметра, оснащенный резьбовыми штуцерами для подключения контуров водяной системы. Длина гребенки отопления зависит от числа присоединений, основная линия обычно подводится к торцу.

Справка. Как правило, коллекторы снабжаются отводными патрубками одинакового диаметра, составляющего 0.5…0.75 от сечения главной камеры. Расстояние между штуцерами бывает разным – в зависимости от расхода теплоносителя в контурах и назначения гребенки.

Что происходит в коллекторе, куда поступает вода из 2…10 параллельных ветвей:

1. Из нескольких магистралей в сборный трубопровод попадает теплоноситель с различными параметрами – температурой, скоростью течения, расходом за единицу времени.
2. В большом проходном сечении гребенки скорость движения воды снижается, уменьшается гидравлическое сопротивление.
3. Смешиваясь в главной камере, разные потоки обретают на выходе одинаковую температуру и скорость.

Схема работы коллекторной трубы для сбора теплоносителя

Итак, задача коллектора – сбор теплоносителя, выравнивание его параметров и отправка обратно в котел по основной линии. Без гребенки не обойтись, когда нужно свести в один трубопровод несколько магистралей с разным расходом воды, гидравлическим сопротивлением и протяженностью. Попробуйте соединить такие ветви на тройниках — 2–3 контура сразу перестанут нормально работать.

Распределительный коллектор отопления действует аналогичным образом, только в обратном направлении. Вода от котла, медленно протекающая через основную камеру, расходится в требуемом количестве по второстепенным линиям.

Одна голая труба с отростками малополезна без сопутствующей арматуры – кранов, клапанов и прочих элементов. Коллекторный узел в сборе помогает решить несколько важных задач:

• регулировать количество теплоносителя по каждой ветви, балансировать их между собой;
• путем подмеса снижать температуру подаваемой воды и поддерживать ее на заданном уровне;
• опорожнять систему, сбрасывать воздух;
• автоматически управлять микроклиматом каждого помещения, используя комнатные терморегуляторы.

Виды коллекторных узлов

Прежде чем рассматривать типы гребенок, укажем способы их применения в системах водяного отопления частных домов и квартир:

• распределение и регулирование температуры воды в контурах теплых полов, сокращенно – ТП;
• раздача теплоносителя радиаторам по лучевой (коллекторной) схеме;
• общее распределение тепла в жилом здании большой площади со сложной системой теплоснабжения.

Слева на фото – компланарный коллектор для распределения теплоносителя по ветвям, справа – готовый коллекторный модуль с гидрострелкой

В загородных коттеджах с разветвленным отоплением коллекторная группа включает так называемую гидрострелку (иначе – термогидравлический разделитель). По сути, это вертикальный коллектор на 6 выводов: 2 – от котла, два – на гребенку, один верхний для удаления воздуха, из нижнего сбрасывается вода.

Дополнение. Есть каскадные гидрострелки с большим количеством штуцеров, куда подключаются отопительные контуры напрямую. Тогда распределитель коллекторного типа не используется.

Теперь о видах распределяющих гребенок:

1. Для ограничения температуры воды, регулирования расхода и балансировки контуров теплого пола используются специальные коллекторные блоки, сделанные из латуни, нержавейки или пластика. Размер присоединительного отверстия основной теплотрассы (на торце трубы) – ¾ либо 1 дюйм (DN 20–25), ответвлений – ½ или ¾ соответственно (DN 15–20).
2. В радиаторных лучевых схемах применяются те же гребенки систем напольного обогрева, но с урезанным функционалом. Разницу мы объясним ниже.
3. Для общедомового распределения теплоносителя используются стальные коллекторы больших размеров, диаметр соединения – свыше 1” (DN 25).

Заводские коллекторные группы недешевы. Ради экономии домовладельцы часто пользуются гребенками, спаянными своими руками из полипропилена, или берут дешевые распределители для систем водоснабжения. Дальше мы укажем проблемы, связанные с установкой самодельных и водопроводных коллекторов.

Гребенки для радиаторных и напольных систем – из нержавейки, латуни и пластика

Устройство гребенки для теплого пола

Температура теплоносителя, подаваемого в контуры напольного отопления, не должна превышать 50 °C, оптимальный температурный график – 40/30 °C. Если поверхность пола нагреется сильнее 30 градусов, в комнате станет душно, некомфортно.

Держать на подаче 40–50 °C способны только газовые котлы, и то, с потерей КПД. Чтобы эффективно расходовать газ либо другой энергоноситель, воду необходимо греть до 60 градусов, а после снижать температуру на входе в петли ТП. Это одна из основных задач коллекторного блока, состоящего из следующих элементов:

• сам коллектор – 2 отдельных трубки (подающая и обратная) с кронштейнами настенного крепления;
• термостатические клапаны нажимного действия с подсоединением для труб типа «евроконус»;
• расходомеры (ротаметры) со шкалой 0.5…5 л/мин;
• торцевые блоки с автоматическими воздушными клапанами и вентилями слива;
• блоки стрелочных термометров;
• отсекающие шаровые краны;
• байпасная линия с перепускным клапаном.

Конструкция распределителя для систем напольного обогрева

Ротаметры и нажимные клапаны завинчиваются в специальные гнезда на гребенке, последние закрыты пластмассовыми колпачками. Воздухоотводчики со сливными вентилями вкручиваются в торцы коллекторных трубок с одной стороны, блоки термометров и кранов – с другой. Байпас устанавливается в зависимости от конструкции гребенки.

Примечание. Обычно расходомеры стоят на линии подачи, термоклапаны – на «обратке». Но встречаются и другие модели коллекторов с ротаметрами на обратной магистрали. Если вы перепутаете трубки распределителя, то перекрутить клапаны вместо расходомеров не выйдет – внутренняя форма втулок разная.

За термометрами идут шаровые краны, следом – циркуляционный насос и узел смешивания. Рассмотрим каждый элемент коллекторной группы отдельно.

Конструкция и назначение расходомеров

Ротаметры предназначены для контроля и регулирования максимального расхода жидкости через петли. Элементы вкручиваются в специальные патрубки на коллекторе без подмоточных материалов – уплотнителем служит прокладка из резины EPDM.

В корпусе расходомера установлен подпружиненный шток с рабочей тарелкой на одном конце и контрольной шайбой на другом. Как работает ротаметр:

1. Теплоноситель затекает сквозь боковое отверстие в корпусе, потом движется вниз, давит на тарелку и уходит в трубу.

   Чтобы настроить на расходомере максимальный проток регулировочной шайбой, нужно снять защитный пластиковый колпачок

2. Чем больше воды протекает через расходомер, тем сильнее давление на тарелку. Пружина сдавливается, шток с контрольной шайбой опускается. Расход в л/мин можно наблюдать по шкале, нанесенной на прозрачной колбе элемента.
3. Величина протока регулируется вращением верхней части корпуса. При закручивании проходное отверстие частично или полностью закрывается поршнем.

Справка. На коллекторах некоторых производителей устанавливаются нерегулируемые ротаметры. Для ограничения расхода используются отдельные краны, встроенные в тело трубы. Как выглядят подобные элементы, смотрите ниже на видео.

Расходомеры, устанавливаемые на обратной линии, устроены аналогично, только пружина стоит по другую сторону контрольной шайбы. Теплоноситель поступает снизу и толкает тарелку вверх, шток и шайба поднимаются. Как различить ротаметры разных типов:

• если при отсутствии протока шайба находится вверху колбы, то расходомер ставится на подаче;
• если при нулевом расходе воды шайба стоит внизу шкалы, элемент предназначен для «обратки»;
• шкала на колбе проградуирована в соответствующем направлении, в первом случае отсчет ведется сверху вниз, во втором – снизу вверх.

В процессе эксплуатации ротаметры надо обслуживать – чистить по мере загрязнения. Индикатором служит прозрачная колба, когда она покроется налетом изнутри, элемент следует выкрутить, разобрать и удалить грязь с рабочих поверхностей.

Как устроен термостатический клапан

Конструктивно изделие не отличается от других подобных термоклапанов – радиаторных либо двухходовых. При нажатии на подпружиненный шток тарелка опускается в седло, перекрывая проход теплоносителю. Есть возможность преднастройки: максимальный расход ограничивается вращением сердцевины клапана с помощью шестигранного ключа.

Уточнение. Существует 2 типа клапанов – нормально открытые и нормально закрытые. Первые описаны выше – при нажатии на шток проход закрывается. Вторые используются реже, там канал закрыт изначально, при опускании штока отверстие открывается.

Назначение термостатического клапана – регулирование расхода теплоносителя при эксплуатации (не балансировка!). Управление реализуется 3 способами:

1. Ручной. Положение штока регулируется пластиковой рукояткой, которая накручивается на клапан сверху.
2. Автоматическими термоголовками RTL, нажимающими шток при увеличении температуры обратного потока. Не путайте их с обычными радиаторными головками, реагирующими на температуру воздуха.
3. Электрическими сервоприводами, связанными с комнатными терморегуляторами либо погодозависимой автоматикой.

Ручное управление требует постоянного внимания со стороны пользователя – при изменении температуры окружающей среды вам придется поджимать или отпускать шток. Термоголовки типа RTL автоматизируют процесс, но хорошо работают только на коротких петлях – до 60 м. Сервоприводы плюс терморегуляторы применимы везде.

Прочие аксессуары гребенки

В начале публикации мы перечислили задачи, которые должна решать коллекторная группа теплых полов. С балансировкой и регулированием расхода понятно – эти функции исполняют ротаметры и клапаны. Перейдем к оставшимся аксессуарам:

1. Терминальный узел для опорожнения и автоматического удаления воздушных пузырей. Элемент состоит из корпуса со сливным краном и поплавкового воздухоотводчика. Штуцер закрыт пробкой, которая одновременно является барашком для открытия вентиля.
2. Блоки стрелочных термометров, размеченных до 80–90 °С. Назначение ясно – измерение температуры на входе и выходе из гребенки.
3. Краны шаровые отсекающие. В зависимости от способа подключения коллектора к отоплению используются краны прямые, угловые, с американкой и внутренней/наружной резьбой.
4. Байпасная перемычка с перепускным клапаном применяется в системах с автоматической регулировкой. Если из-за теплой погоды все контуры закроются, теплоноситель пойдет через байпас по кругу, насос не будет работать «на себя». В обычном режиме клапан не даст воде циркулировать напрямую, заставит двигаться по петлям.

Слева направо: концевой фитинг для опорожнения с ручным воздушным краном, блок с автоматическим воздухоотводчиком, шаровые краны и термометры

Примечание. Через терминальный узел можно не только сливать теплоноситель, но и закачивать в случае ремонта. Коллектор отсекается кранами от основной магистрали, производится опорожнение либо подпитка контуров ТП через боковой штуцер.

Количество и разнообразие дополнительной арматуры зависит от производителя гребенки. Указанные аксессуары являются основными, кроме них еще применяются различные заглушки, переходники и вентили.

Перед коллекторным блоком располагается смесительный узел, его состав зависит от метода приготовления теплоносителя для ТП. Практикуется 3 способа доведения воды в теплых полах до нужной температуры:

1. Подмес в контуры горячей воды двухходовым термостатическим клапаном. Элемент запускает порции теплоносителя по команде термоголовки с выносным температурным датчиком в виде медной колбы. Последний прикреплен к металлической стенке коллектора и связан с головкой через капиллярную трубку.
2. Смешивание охлажденного и нагретого теплоносителя с помощью трехходового клапана. Принцип следующий: насос гоняет воду через байпас по контурам, когда она не охладится, клапан открывает подачу нагретой воды из котловой линии. Отличие от предыдущего метода – более плавная подача, качество смешивания.
3. Ограничение обратного протока термоголовками RTL, установленными на термоклапаны гребенки. Здесь насосный модуль вообще не нужен.

Управлять двух– либо трехходовым клапаном можно тремя способами: вручную, с помощью термоголовки с выносной колбой и электрическим исполнительным механизмом. Последний управляется контроллером, получающим сигналы комнатных либо погодных датчиков.

Распределитель лучевой системы отопления

Напомним: лучевая разводка предусматривает индивидуальное двухтрубное подключение каждого радиатора к общему распределительному коллектору, расположенному в удобном месте (обычно – ближе к центру здания).

Пример лучевой разводки отопления в одноэтажном доме

Для монтажа коллекторного узла применяются такие гребенки:

• заводская для ТП (описывается выше), изготовленная из нержавеющей стали, латуни либо пластика;
• заводская для водоснабжения со встроенными запорными вентилями, сделанная из полипропилена или металла;
• самодельные коллекторы, скрученные из латунных фитингов, полипропиленовых тройников.

Выбор типа гребенки зависит от вашего бюджета и требований к радиаторной системе. Если каждая батарея оснащена собственным балансировочным вентилем и термоголовкой, то достаточно чистого коллектора без клапанов и расходомеров. Модуль сброса воздуха и воды оставьте.

Совет. При ограниченном бюджете можно выбрать недорогой водопроводный коллектор с кранами, изображенный на фото. Многие домовладельцы так и поступают, а систему балансируют радиаторными вентилями.

Если вы желаете автоматизировать работу отопления и все регулировки свести в коллекторный шкаф, покупайте гребенку для напольного обогрева. Устанавливайте все аксессуары – ротаметры, клапаны с сервоприводами, «воздушники», комнатные регуляторы. Смеситель по-прежнему не нужен, теплоноситель к батареям подается прямо из котельной.

Ниже на видео показан комбинированный коллектор для отопления, распределяющий тепло на радиаторную разводку и напольные контуры. Обе части гребенки установлены параллельно. Заметьте, для раздачи теплоносителя мастер использовал водопроводные распределители.

Общедомовая коллекторная группа

Магистральная гребенка выполняет те же функции, что и коллектор ТП – распределяет теплоноситель по ветвям отопительной сети различной нагруженности и протяженности. Элемент изготавливается из стали – нержавеющей или черной, профиль основной камеры – круглый либо квадратный.

Справка. Магистральные коллекторы заводского изготовления называют компланарными. Это умное слово обозначает, что все детали гребенки лежат в одной плоскости – вертикальные патрубки подачи насквозь пересекают камеру «обратки» и наоборот. Цель – уменьшить вес и габариты конструкции.

Существуют компактные модели распределителей на 3–5 контуров, сделанные в виде одной трубы. В чем хитрость: коллектор «обратки» помещен внутрь камеры подачи. В результате получаем 1 общий корпус с 2 камерами одинаковой вместительности.

В подавляющем большинстве загородных домов площадью до 300 м² разводящие коллекторы не нужны. Для нескольких потребителей тепла используется схема обвязки способом первично-вторичных колец, описанная в отдельной статье. Когда следует задуматься о покупке общедомовой гребенки отопления:

• число этажей коттеджа – не менее двух, общая площадь – свыше 300 квадратов;
• для обогрева задействовано минимум 2 источника тепла – котел газовый, твердотопливный, электрический и так далее;
• количество отдельных ветвей радиаторного отопления – 3 и больше;
• в схеме котельной присутствует бойлер косвенного нагрева, контуры отопления вспомогательных построек, подогрева бассейна.

Перечисленные факторы нужно рассматривать отдельно и в совокупности, а для подбора модели конкретных размеров произвести расчет нагрузки на каждую ветку. Отсюда вывод: без консультации с экспертом коллектор лучше не покупать.

Чертеж компланарного коллектора и фото готового изделия с насосными группами

Нюансы монтажа

Технология крепления коллектора к стене довольно проста: гребенка ТП и лучевой разводки подвешивается на монтажных кронштейнах, петли присоединяются фитингами типа «евроконус». Трубы, идущие к верхней части коллектора (обычно это «обратка»), пропускаются под нижней.

Совет. Никто не заставляет вас монтировать распределитель на скобах. При необходимости трубки можно разнести в стороны и закрепить на стене отдельно. Коллекторный ящик используется в помещениях жилой зоны, при установке коллектора в котельной шкаф не нужен.

Кратко перечислим основные моменты:

1. Размер гребенки подбирается по диаметру труб, используемых в греющих петлях, – Ø16 или Ø20 мм. Соответственно, берем распределитель на ¾ либо 1 дюйм. Материал изделия роли не играет, по соотношению цена/качество выигрывает нержавейка.
2. Если количество отводов гребенки превышает 12, соберите коллекторный узел из 2 секций. При установке аксессуаров подмоточные материалы не используются, поскольку детали снабжены резиновыми уплотнителями.
3. Более тяжелый общедомовой коллектор подвешивается на крюках, усиленных кронштейнах либо устанавливается на пол. Насосы, трубы и прочие элементы обвязки не должны нагружать распределитель собственным весом.
4. Самый горячий теплоноситель получает бойлер косвенного нагрева. Змеевик и циркуляционный насос водонагревателя подключается к гребенке напрямую, обычно – с торца.
5. Ветви радиаторного отопления и ТП присоединяются к коллектору через узлы подмеса с трехходовыми клапанами. На каждую линию ставится отдельный насос, подобранный по давлению и производительности.

   Тяжелую компланарную гребенку можно устанавливать на пол – сварить металлические подставки

Важный момент. Смесительный узел теплых полов можно ставить в котельной, возле основной гребенки. Тогда к распределителю ТП пойдет вода нужной температуры.

Напоследок о самодельных коллекторах

Выше по тексту мы упоминали о бюджетных вариантах гребенок – водопроводных, полипропиленовых и самодельных. Подобные распределители без проблем используются в радиаторных лучевых схемах. Для балансировки и регулирования протока на каждую батарею ставится балансовый вентиль и кран с термоголовкой. Коллектор снабжаем «воздушниками» + сливными кранами.

Если же вы поставите указанные гребенки на ТП, то столкнетесь с такими нюансами:

• распределитель невозможно оснастить ротаметрами;
• без расходомеров сложно сбалансировать контуры разной длины;
• на заводских пластиковых коллекторах стоят запорные краны, значит, регулировать расход нечем;
• гребенки, собранные из полипропиленовых или латунных тройников, имеют множество стыков;
• стоит отметить, что самодельные распределители не слишком хорошо выглядят.

Сделанный своими руками коллектор напольного отопления все-таки можно довести до ума. Собираем распределитель из тройников, а на обратных подводках монтируем радиаторные термостатические вентили с термоголовками типа RTL, как сделано на фото.

Мастеровитый хозяин спокойно изготовит и компланарный общедомовой коллектор – сварит из круглой или профильной трубы. Но здесь загвоздка в расчетах: нужно знать сечение камер и патрубков для конкретной системы отопления. Если специалист рассчитает эти параметры, воспользуйтесь опытом мастера из видео:

Типы распределительных коллекторов отопления. Как выбрать распределительный коллектор?

Очень важным вопросом, который необходимо решить при организации системы отопления частного дома или квартиры является налаженность работы этой системы.

Самым распространенным и удобным способом организации максимальной продуктивности отопления на данный момент является использование распределительных коллекторов.

Их задача заключается в том, чтобы пропорционально распределить потоки тепла, выделяемые теплоносителем. Рассмотрим подробнее все преимущества распределительных коллекторов!

Что такое распределительный коллектор отопления?

Чаще всего он представляет собой гребенку, оборудованную множеством выводов, к которым подключаются все отопительные приборы. Это позволяет контролировать подачу теплового потока на каждый из приборов из одного места. Распределительный коллектор можно использовать совместно с системой теплых полов, радиаторами и конвекторами и панельными системами отопления.

Устройство содержит в себе подающий и возвратный коллектор. Подающий коллектор позволяет контролировать подачу горячего теплоносителя ко всем контурам, возвратный позволяет достичь равномерного обогрева контуров путем балансирования уровня давления в каждой ветке.

Если стоит задача организовать систему отопления частного дома, в котором есть два или более этажа, на каждый этаж устанавливается отдельный коллектор. Таким образом, появляется возможность регулировать температуру на каждом этаже и в каждой комнате.

Виды коллекторов

Коллекторы практически не отличаются между собой по устройству. Однако, можно выделить несколько групп по материалу, из которого они изготавливаются:

• Из нержавеющей стали

• Латунные

• Медные

• Полимерные

Коллекторная группа может содержать в себе от 2 до 12 контуров. Предусмотрена возможность добавления дополнительных контуров.

Распределительные гребенки могут быть простыми и усовершенствованными: последние содержат в себе:

• Электронные клапаны, смесители, которые автоматически поддерживают запрограммированную температуру;

• Блоки контроля подачи теплоносителей;

• Датчики, которые позволяют вести учет температуры и давления;

• Воздуховыпускные устройства и клапаны для слива воды;

• Автоматические термостаты, благодаря которым поддерживается давление в системе.

Как выбрать коллектор?

При выборе коллектора в первую очередь надо учитывать следующие параметры:

• Уровень пропускной способности коллектора;

• Количество контуров;

• Возможность добавления дополнительных контуров;

• Максимальное допустимое давление коллектора;

• Наличие дополнительных датчиков, клапанов и пр. устройств;

• Репутация торговой марки.

У нас Вы сможете приобрести качественные коллекторы MVI по приемлемым ценам, а при необходимости — проконсультироваться для того, чтобы наверняка сделать правильный выбор!

Коллекторы систем отопления: предназначение и типы оборудования

Автор Евгений Апрелев На чтение 4 мин Просмотров 1.7к.

Технологии в системах обогрева помещений развиваются постоянно. Владельцы домов в зависимости от собственных потребностей стараются спроектировать отопительную конструкцию таким образом, чтобы можно было регулировать подачу тепла. Коллектор системы отопления позволяет добиться нужного регулирования подачи теплоносителя из главной магистрали, оптимизируя его под конкретное помещение. Оборудование позволяет добиться не только комфортных условий, но и значительно сэкономить денежные средства, потребляя меньшее количество энергии.

[contents]

Назначение коллектора системы отопления

 

Коллектор системы радиаторного отопления (в просторечии его сокращенно называют гребенкой – по типу конструкции оборудования) представляет собой прибор из металла, обустроенный по типу гребенки. Прибор имеет несколько выходов, чтобы к нему можно было подключить различные отопительные конструкции. Коллектор подбирается индивидуально после консультации со специалистами в зависимости от проекта жилого дома и от потребностей владельцев.

Гребенка выполняет следующие функции:

• контролирует уровень давления в отопительной системе;
• позволяет регулировать объем воды, подаваемой на радиаторы;
• помогает контролировать температурный режим теплоносителя.

Преимуществом использования коллектора является возможность подсоединения к нему не только водных отопительных систем, но и конструкцию теплого пола, системы конвекторного или панельного отопления и даже солнечные батареи.

С помощью данного прибора можно достичь оптимального микроклимата в каждой отдельной комнате. Оборудование состоит из подающего и возвратного блоков. Подающая система обеспечивает батареи теплоносителем необходимой температуры, а возвратная регулирует уровень давления.

Виды и особенности конструкции системы отопления

Существуют различные коллекторы в системе отопления дома. Они отличаются по конструкции друг от друга, хотя и призваны выполнять схожие функции. Стоит подробнее остановиться на каждом виде приборов.

Солнечный коллектор

В России это оборудование встречается достаточно редко, поскольку его использование нерентабельно. Этот коллектор направляет тепловую энергию солнца в дома владельцев. Однако в южных регионах РФ прибор используется в летний период для нагрева воды в районах, где отсутствует газоснабжение.

Немного о конструкции прибора:

1. Коллектор представляет собой совокупность вакуумных полостей-труб, внутри которых располагаются регистры.
2. Контур оборудования замкнут, он заполнен специальным агентом в жидкой форме.
3. При воздействии солнечных лучей жидкость нагревается и начинает испаряться, тем самым воздействуя на теплообменник, который отдает свою энергию теплоносителю.
4. Жидкость со временем конденсируется и оседает, и цикл нагрева-охлаждения повторяется вновь.

Таким образом, можно не задействовать котел отопления для подачи горячей воды – солнечный коллектор решает эту проблему.

Гидроколлектор

Этот вид оборудования используется в сложных системах обогрева, где требуется подключение нескольких видов оборудования. Гидроколлектор подключается к котлу отопления с одной стороны, а противоположная сторона распределяет тепловые потоки к домашним радиаторам, поддерживает систему теплых полов, может служить для нагрева воды, тем самым обеспечивая горячее водоснабжение и даже способен поддерживать нужный уровень тепла в бассейне при его наличии.

Чтобы прибор работал максимально эффективно, желательно снабдить каждый отопительный контур отдельным насосом. Само оборудование представляет собой крупную трубу, которую устанавливают в вертикальном положении из-за его габаритов.

Гидроколлектор позволяет регулировать внутренний микроклимат отдельно в каждом помещении, а распределительная функция тепловых потоков и уровня давления позволяют снизить нагрузку работы отопительного котла.

Конструкция гидроколлектора, изготовленного в заводских условиях, представляет собой полость с металлическими пластинами внутри, разделителями, а также пылесборника и канала воздухоудаления. К нему подключается датчик температуры, сверху стоит шаровой кран, а снизу имеется кран для слива со штуцером.

Распределительный коллектор

Наиболее популярный тип оборудования, используемый в конструкциях обогрева. Состоит из двух параллельных полостей, одна из которых служит для подачи тепла, а другая – возвратная – регулирует давление. Полости коллектора изготавливаются из латуни, меди, стали или полимеров. К распределительному прибору можно подключить от 2 до 12 отдельных блоков отопления.

В конструкции прибора возможны модификации и установка дополнительного оборудования:

• детектор регулирования уровня давления в отдельных комнатах;
• терморегуляторная установка;
• специальные клапаны для спуска воздуха;
• автоматизированные системы, способные блокировать работу отопительного котла в случае возникновения аварийного случая;
• электронные клапаны;
• специально запрограммированные смесители.

Функции распределительного оборудования аналогичны функциям гидроколлетора — создание оптимального микроклимата в помещении, смешивая тепловые потоки и задавая отдельные температуры для каждого локального участка пространства.

Особенности монтажа коллекторов

Коллектор – дорогое оборудование, и перед его установкой должны быть произведены подготовительные процедуры. Если отопительная система еще только-только закладывается, но наличие коллектора уже предусмотрено, то его необходимо монтировать отдельно на каждом этаже в специально оборудованной для него нише.

В квартирах распределительный прибор устанавливается в гардеробных или кладовых, поскольку он обладает приличными габаритами. Но следует помнить, что помещение, где монтируется оборудование, не должно быть слишком сырым. Процент влажности должен быть в пределах нормы.

Далее теплообменник для придания эстетики заключают в металлический короб, который закрепляется на стене благодаря хомутам.

Распределительный коллектор отопления своими руками, система и разводка

Сегодня многие владельцы загородных домов все чаще отдают свое предпочтение именно коллекторной системе отопления и ее разнообразным вариациям. И это недаром, ведь здесь подающие и обратные трубопроводы спрятаны в пол, сам коллектор находится в подвале или в центре дома. Да и сделать распределительный коллектор отопления своими руками – это не так-то и сложно.

Коллекторная система отопления

Конструкция

Коллекторная система отопления частного дома способна обеспечить равномерное распределение тепла и постоянный температурный режим в помещении, а, следовательно, – и комфорт, и уют. Вместе с термостатом для помещений коллектор может гарантировать точную регулировку расхода.

Помните, что в системах, где присутствует коллектор для отопления своими руками, обязательным условием является наличие циркуляционного насоса. Благодаря его работе сокращается разность температур носителя тепла на входе и на выходе системы, а это значит, что нагревание будет более качественным.

Перед тем, как сделать гребенку для отопления, вы должны изучить всю необходимую информацию о составляющих системы.

Каждый из отводов коллектора должен иметь шаровой кран, за счет этого приспособления будет происходить отсечение отопительных приборов без воздействия на систему. Такого рода система может быть оборудована для горизонтальной однотрубной или двухтрубной системы.

Коллектор для системы отопления

Подающий и обратный коллекторы размещаются на каждом этаже главного стояка. От коллекторов трубы монтируются в пол или стены, после чего подсоединяются к каждой батарее отопления. Если трубы подачи и обратного хода размещены в стяжке напольного покрытия, каждый прибор отопления должен быть снабжен воздушным краном или отводчиком воздуха.

Рекомендуем к прочтению:

Виды коллекторного отопления

Коллекторная система отопления двухэтажного дома может быть выполнена применительно к разным системам:

• Отопление батареями. Подключение может быть произведено – боковое, с внутренней циркуляцией, диагональное, верхнее и нижнее. Обычно применяется нижнее подключение, при нем можно хорошо использовать металлопластиковые и полипропиленовые трубы. Исполнение подобной системы подключения делается под плинтусом или под полом.

Коллекторная радиаторная система отопления

• Теплый пол. Если грамотно рассчитать систему теплоснабжения, то можно, в принципе, обойтись и без батарей отопления. Так, тепловые кольца замыкаются и прячутся в пол. Как правило, данная система не носит характер основной, но в настоящее время она довольно популярна.

Теплый водяной пол

• Солнечная энергия. Достаточно необычный способ. Излучение, которое происходит от солнца в ясную погоду, составляет 1.2 кВт на 1 квадратный метр. Так, если будет ясная погода, то за сутки можно из одного метра квадратного получить 10 кВт-часов энергии. Именно благодаря таким расчетам и появились солнечные коллекторы. Они бывают воздушными (парниковый эффект), подвижными (слежение за солнцем), плоского типа, трубчатыми, трубчатыми вакуумными, солнечные концентраторы.

Отопление с помощью солнца

Распределительный коллектор

Коллекторная разводка отопления характеризуется следующими свойствами: от коллектора к каждому отопительному прибору ведется две трубочки – прямая и обратная. В сущности, коллектор – это прибор, который собирает воду при водяном отоплении.

Он имеет встроенную вентильную вставку, которая гидравлически настраивает для пробного запуска системы. В такие коллекторы входят: термометр, шаровые краны, переходники, концевые секции для сливания воды и спускания воздуха, заглушки и кронштейны.

Распределительный коллектор отопления

Монтаж

Для того чтобы установить коллектор, место для его блока выбирается еще на этапе проектирования отопительной системы. Обычно делается специальная ниша на небольшой высоте от пола. Для ниши не должно быть влажности – хорошо подойдет коридор или кладовая. Коллекторное отопление двухэтажного дома предполагает наличие специального блока, который и будет сюда помещен. Блок крепится к стене при монтаже в подсобке, или же в специальном коллекторном шкафчике. Шкаф – это металлический ящик, который имеет в боковых стенках выштамповку для подводки труб и дверей. Внутри ящика могут делаться специальные крепежи для блока.

Рекомендуем к прочтению:

Коллекторный шкаф

Если коллекторная разводка будет выполнена верно, то у вас гарантированно будет эффективная и надежная система. Здесь за счет минимального количества соединений и тройников минимальная возможность протеканий. Также можно сделать скрытую разводку.

Когда вы планируете, как сделать коллектор для отопления, обязательно учитывайте, что она будет работать только с насосом циркуляции и вам нужно будет много труб, так как к каждому радиатору должна быть своя подводка.

В процессе монтажа системы нужно следить, чтобы все тепловые кольца были приблизительно одинаковой длины. Если не получилось этого достичь, то каждое кольцо нужно обеспечить насосом и системами регулировки температуры. Такая регулировка, установленная на одном, будет затрагивать и остальные.

Недостатки коллекторной системы

Заметим, что у коллекторной разводки есть один существенный недостаток – это высокая цена. Этот вариант является одним из самых дорогих. Среди других недостатков – то, что гребенка для отопления своими руками не будет функционировать без циркуляционного насоса. Также вам будет нужно большое количество труб, так как от коллектора идут отдельные трубы к каждому прибору отопления.

Сборка коллекторной системы и монтаж коллектора отопления – это достаточно трудоемкий процесс, если сравнивать ее с установкой других типов систем, поэтому здесь вас ждут и дополнительные расходы.

В целом, коллекторная система является одной из самых надежных и эффективных систем отопления. Несмотря на высокую стоимость и некоторые недостатки, такая система является достаточно распространенным вариантом. Поэтому, если бюджет строительства в некоторой степени ограничен, то лучше отдать предпочтение надежной системе отопления, чем дорогостоящей отделке.

Oventrop Коллектор 11 х G 3/4 нержавеющая сталь для напольного отопления

Описание товара

Oventrop гребенка из нержавеющей стали  для напольного отопления со встроенными регулирующими вставками на подаче с плоским уплотнением, с вентильными вставками М 30 х 1,5 для термостатического и электронного регулирования.

Коллекторы Oventrop изготовлены из нержавеющей стали все версии снабжены настенными креплениями и воздухоотводчиками. Есть 3 версии: для напольного отопления со встроенными ротаметрами, регулирующими вставками и кранами для заполнения и опорожнения; для напольного отопления со встроенными регулирующими вставками и кранами для заполнения и опорожнения; для присоединения отопительных приборов.

Гребенка смонтирована с кранами для заполнения и опорожнения с воздухоспускными и концевыми пробками. Присоединение отопительынх контуров G 3/4″ НР под присоединительные наборы со стяжными кольцами Oventrop. Подающая балка со встроенными ротатометрами. Обратная балка со встроенными вентильными втсавками.

Для систем напольного отопления PN 6 с принудительной циркуляцией.

Область применения: 
гребенка из не  ржавеющей стали для систем отопления PN 6 с принудительной циркуляци ей. Подающая температура до 80 °C.
Описание: 
Гребенка  смонтирована  с  кранами для заполнения и опорожне ния с воздухо спускными и концевыми  пробками. 
Присоединение  отопитель ных контуров G 3/4 НР под присоеди нительные наборы со стяжными коль цами  Oventrop.  Подающая  балка  c  вентильными  вставками.   Обратная балка со встроенными регулирующими  вставками.
Крепежные хомуты (прилагаются) с шу моизоляцией по DIN 4109.

Регулирование расхода при помощи вентильных вставок:

1. Отвинтить черный защитный колпачок, при необходимости использовать шестигранный ключ SW 5.

2. Шпиндель регулирующей вставки закрыть по часовой стрелке до упора с помощью шестигранного ключа SW 5. Затем шпиндель регулирующей втсаки открыть против часовой стрелке в соответствии с рассчитанным значением настройки. (пример: рассчитанное значение настройки ПН = 2,5 — шпиндель открыть на 2,5 оборотоа).

3. Черный блокирующий винт закрутить по часовой стрелке с помощью шестигранного ключа SW 6 до регулирующего шпинделя. Значение преднастройки можно за счет этого легко восстановить, если отопительный контур позднее перекрыть с помощью регулирующего шпинделя.

4. Закрутить черный защитный колпачок и при необходимости затянуть с помощью шестигранноо ключа SW 5.

Произвести настройку всех отпительных контуров.

Гарантия

Гарантия на Распределительный коллектор Oventrop 1 год.

Нагревательный коллектор — обзор

3.2.11.3 Системы отопления помещений воздухом

Солнечные воздухонагреватели еще не подвергались детальному изучению, как солнечные водонагреватели, но для отопления небольших одноэтажных домов воздухонагреватели имеют ряд преимуществ , например, простота, низкая стоимость и отсутствие опасности замерзания; кроме того, утечки, которые могут произойти, не вызовут таких повреждений, как вода.

Недостатком воздушных систем является то, что они требуют больших вентиляторов для перемещения воздуха.Они более дорогие и энергоемкие, чем небольшие циркуляционные насосы, которые используются в системах водяного отопления. Кроме того, воздуховоды, по которым переносится воздух, должны быть намного больше и, следовательно, дороже, чем трубы, используемые в водяных системах. Проблемы могут легко развиться, когда воздуховоды встроены в стены или вокруг элементов конструкции.

На рис. III / 17 показаны различные типы солнечных коллекторов для нагрева воздуха, а именно:

Рис. III / 17.

Источник: ISES

A)

Стеклянный ящик с черным дном

B)

Ящик с черным гофрированным листом

C)

Коллекторная панель со стальными ребрами

D)

Наклонная бита из минеральной ваты, окрашенная в черный цвет, нагревается солнцем, и через него проходит воздух

E)

Ящик с черным дном и вышележащим слоем марли пропускается воздухом

F)

Ящик со стеклянными пластинами, через которые проходит воздух.Нижние выкрашены в черный цвет (система Löf)

Следует отметить, что коллекторы могут использоваться не только для систем отопления дома, но и для систем осушения, как описано в разделе 3.4.

Поскольку воздух менее эффективен для передачи тепла от металлов, чем вода, коллектор должен быть намного больше, и он должен иметь большую площадь теплопередачи, например. в виде финнов. При использовании воздуха рабочие температуры ниже, чем при использовании воды, и необходим большой объемный расход.Удельная теплоемкость 1 м3 воздуха составляет около 0,36 Втч / градус Цельсия, тогда как теплоемкость 1 м3 воды составляет 1,16 Втч / градус Цельсия.

При низких температурах воздух может безопасно проходить через изолированные проходы между этажами или балки крыши и воздушные пространства, существующие в стенах с карнизами. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить равномерный поток через все части системы воздушного отопления.

Избирательность пластин коллектора воздухонагревателя может быть значительно улучшена путем их гофрирования с образованием ряда параллельных V-образных канавок.Прямое излучение, падающее на звездочки, затем претерпевает несколько отражений с поглощением на каждой поверхности. Такие гофрированные пластины из стали или алюминия обладают избирательным направлением, и при установке с правильной ориентацией они демонстрируют коэффициент поглощения солнечного излучения в течение большей части года, который значительно выше, чем коэффициент поглощения плоского листа, из которого они сделаны. Увеличение эмиттанса по сравнению с плоским листом относительно невелико. Листы с V-образным рифлением, кроме того, обеспечивают дополнительную поверхность теплопередачи.

Обе стороны металла должны быть окрашены в черный цвет. Верх должен быть черным, чтобы поглощать солнечное излучение, которое проходит через остекление, а нижняя поверхность также должна быть черной, чтобы она могла излучать тепло к покрытию поверх изоляции из стекловаты и позволять этой поверхности способствовать процессу нагрева воздуха. . Такие коллекторы были разработаны CSIRO в Австралии.

Таким образом, система воздушного отопления требует 4 элемента:

a.

Застекленный коллектор, обращенный к экватору, наклонен и изолирован так, что собранное тепло будет уходить в воздух и не тратиться впустую.

б.

Вентилятор для циркуляции воздуха. Фильтр на вентиляторе минимизирует проблему пыли в доме.

г.

Каменный слой для хранения тепла зимой и хранения холодного воздуха в другое время года, когда воздух ночью достаточно холодный, чтобы охладить камни, чтобы они, в свою очередь, могли охлаждать дом в течение дня.

г.

Система дополнительного отопления.

Для нагрева воздуха построено несколько типов коллекторов.Лёф, например, построил коллектор, в котором используются перекрывающиеся стеклянные пластины. В его коллекторе воздух подается вверх со скоростью около 30 см / с через коробку глубиной около 10 см с почерневшей спинкой, покрытой одним или несколькими остеклениями. По мере того, как воздух рядом с задней частью коробки нагревается, в поток вставляется лист прозрачного стекла, чтобы он не смешивался с более холодным воздухом наверху. Через небольшое расстояние над первым листом вставляется еще один прозрачный лист с проходом между ними. Таким образом, последовательные стеклянные листы накладываются друг на друга в виде лестницы.Передние кромки стеклянных листов прозрачные, задние части стеклянных листов затемнены, чтобы нагреть прилегающий воздух, уже протекающий между остеклением. Лёф использовал хранилище из гальки.

На рис. III / 18 показана простая система отопления помещения воздухом. Тепло собирается в коллекторе на крыше и отводится вентилятором в подвал, в котором находится каменное хранилище. С помощью другого вентилятора нагретый воздух может подаваться в комнаты.

Рис. III / 18.

Источник: ISES

Эта же система с небольшими изменениями может использоваться для охлаждения помещений, и это фактически было сделано на нескольких установках в США.

Солнечные системы воздушного отопления были более популярны в США, чем в Европе, потому что водяные системы центрального отопления являются наиболее распространенными традиционными системами отопления в Европе, в то время как воздушное отопление популярно для отопления помещений в США, и поэтому логично рассматривать воздушное отопление. также как жидкость для сбора солнечной энергии.

При любых обстоятельствах в системе воздушного отопления тепло должно передаваться от твердого тела к воздуху и наоборот в трех точках:

a.

От коллекторной пластины в воздух.

б.

Из теплого воздуха в накопитель.

г.

С носителя информации в воздух.

Конечно, во всех этих трех точках есть потери тепла.

Носитель информации должен иметь не только высокую теплоемкость, но и большую поверхность переноса. Из более дешевых носителей чаще всего использовались щебень или гравий. В качестве альтернативы бункер для хранения может содержать плавкие соли в небольших пластиковых контейнерах, система хранения, разработанная Марией Телкес и имеющая f.инст. использовался в доме «Solar One» в Делавэре.

Сочетать солнечную систему воздушного отопления с водонагревательным устройством сложно и неэкономично. Обратное, то есть сбор воды и распределение теплого воздуха, более целесообразно. В этом случае первичным накопителем является вода, но щебень, окружающий первичный водонагреватель, может действовать и как вторичный накопитель, и как средство теплопередачи для системы нагрева теплого воздуха. Такую систему довольно легко совместить с водонагревательным прибором.

Наибольшее преимущество системы воздушного отопления проявляется, когда теплый воздух из коллектора используется непосредственно для обогрева помещения, а в системе SOLARON, разработанной Лёфом и другими, только один вентилятор используется для трех вышеупомянутых операций воздушного транспорта. (см. рис. III / 19a-d)

Рис. III / 19a.

Источник: SOLARON

Рис. III / 19b.

Источник: СОЛАРОН

Рис. III / 19c.

Источник: SOLARON

Рис. III / 19d.

Источник: СОЛАРОН

Телкес и Раймонд построили дом на солнечной энергии в Дувре, штат Массачусетс.в 1939 году, в котором использовались вертикальные коллекторные панели южной стены и аккумулировалось тепло при фазовом переходе декагидрата сульфата натрия. Эта система была спроектирована так, чтобы выдерживать общую тепловую нагрузку, обеспечивая достаточную (теоретическую) мощность для сохранения расчетной тепловой нагрузки в течение 5 дней.

Дом SOLAR ONE в Университете Делавэра, строительство которого было недавно завершено, как уже упоминалось, включает аналогичную систему.

Блисс в 1956 году построил и описал полностью отапливаемый солнечный дом в пустыне Аризоны, в котором использовался матричный воздухонагреватель, в котором воздух проходил через затемненный экран в застекленной коробке.Всасывание через экран предотвращало попадание горячих конвекционных потоков на вышележащее стекло. В нем было хранилище для камней. Система, которая была построена, не представляла экономического оптимума, но аналогичная система меньшего размера с некоторым дополнительным источником тепла привела бы к более низкой стоимости.

Несколько домов были построены Тромбом и Мишелем в Одейо, Пиренеи (Франция), с использованием обогревателей на южных стенах в зимние месяцы и с дополнительными электрическими устройствами, которые ненавидят их, покрывая длительные периоды неблагоприятной погоды.

Наконец, следует упомянуть, что гибридная система, в которой воздух, нагретый в солнечном коллекторе, хранится в резервуаре для воды, была описана Пейтом из Университета штата Юта. Система довольно проста и дешева: горячий воздух из коллектора продувается через теплообменник автомобильного радиаторного типа. За счет самоконвекции тепло передается в верхнюю часть бака для воды, а холодная вода из дна бака стекает в радиатор. Если холодный воздух снаружи проходит через тот же радиатор, создается циркуляция в противоположном направлении.

Солнечные тепловые коллекторы — Управление энергетической информации США (EIA)

Отопление солнечной энергией

Люди используют солнечную тепловую энергию для многих целей, включая нагрев воды, воздуха, внутренних помещений зданий и выработку электроэнергии. Существует два основных типа солнечных систем отопления: пассивная система и активная система.

Пассивное солнечное отопление помещения происходит, когда солнце светит через окна здания и согревает интерьер.Конструкции зданий, которые оптимизируют пассивное солнечное отопление (в северном полушарии), обычно имеют окна, выходящие на юг, которые позволяют солнцу светить на поглощающие солнечное тепло стены или полы в здании зимой. Солнечная энергия поглощается строительными материалами и нагревает внутреннее пространство зданий за счет естественного излучения и конвекции. Оконные выступы или шторы блокируют попадание солнечных лучей в окна летом, чтобы в здании было прохладно.

Активные солнечные системы отопления имеют коллекторы для нагрева текучей среды (воздуха или жидкости) и вентиляторы или насосы для перемещения текучей среды через коллекторы, где она нагревается, во внутреннюю часть здания или в систему аккумулирования тепла, где тепло выпускается и возвращается в коллектор для повторного нагрева.Активные солнечные водонагревательные системы обычно имеют резервуар для хранения воды, нагретой солнечными батареями.

Солнечные коллекторы либо неконцентрирующие, либо концентрирующие

Неконцентрирующие коллекторы — Площадь коллектора (область, которая задерживает солнечное излучение) совпадает с площадью поглотителя (площадью, поглощающей солнечную энергию / излучение). Системы солнечной энергии для нагрева воды или воздуха обычно имеют неконцентрирующие коллекторы. Плоские коллекторы являются наиболее распространенным типом неконцентрирующих коллекторов для воды и отопления помещений в зданиях и используются, когда достаточно температуры ниже 200 ° F.

• Плоская металлическая пластина, улавливающая и поглощающая солнечную энергию
• Прозрачная крышка, которая пропускает солнечную энергию через крышку и снижает потери тепла от поглотителя
• Слой изоляции на задней части поглотителя для уменьшения потерь тепла

Солнечные водонагревательные коллекторы имеют металлические трубки, прикрепленные к поглотителю.Жидкий теплоноситель прокачивается через трубы абсорбера для отвода тепла от абсорбера и передачи тепла воде в резервуаре для хранения. Солнечные системы для нагрева воды в бассейне в теплом климате обычно не имеют крышек или изоляции для абсорбера, и вода из бассейна циркулирует через коллекторы и возвращается обратно в бассейн.

Солнечные системы воздушного отопления используют вентиляторы для перемещения воздуха через плоские коллекторы внутрь зданий.

Концентрирующие коллекторы —Площадь, задерживающая солнечное излучение, больше, иногда в сотни раз больше, чем площадь поглотителя.Коллектор фокусирует или концентрирует солнечную энергию на поглотителе. Коллектор обычно перемещается в течение дня, чтобы поддерживать высокую степень концентрации на поглотителе. Солнечные тепловые электростанции используют концентрирующие системы солнечных коллекторов, поскольку они могут производить высокотемпературное тепло, необходимое для выработки электроэнергии.

Последнее обновление: 9 декабря 2020 г.

Плоский коллектор

для использования в солнечных системах горячего водоснабжения

Плоские солнечные коллекторы для солнечной горячей воды

Плоский пластинчатый коллектор — это теплообменник, который преобразует лучистую солнечную энергию от солнца в тепловую энергию с использованием хорошо 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 обогрева открытых бассейнов и гидромассажных ванн.

Для большинства жилых и небольших коммерческих систем горячего водоснабжения плоский солнечный коллектор имеет тенденцию быть более экономичным благодаря своей простой конструкции, низкой стоимости и относительно простой установке по сравнению с другими формами систем водяного отопления. Кроме того, плоские солнечные коллекторы более чем способны подавать необходимое количество горячей воды при требуемой температуре.

Плоский солнечный коллектор на крыше

Плоский солнечный коллектор обычно состоит из большой теплопоглощающей пластины, обычно большого листа меди или алюминия, поскольку они оба являются хорошими проводниками тепла, которые окрашены или химически травлены в черный цвет для поглощения как можно больше солнечного излучения для максимальной эффективности.

Эта почерневшая теплопоглощающая поверхность имеет несколько параллельных медных трубок или трубок, называемых стояками, проходящих через пластину, которые содержат теплоноситель, обычно воду.

Эти медные трубы приклеиваются, припаяны или припаяны непосредственно к пластине абсорбера для обеспечения максимального поверхностного контакта и теплопередачи. Солнечный свет нагревает поглощающую поверхность, температура которой увеличивается. По мере того, как пластина нагревается, это тепло проходит через стояки и поглощается жидкостью, протекающей внутри медных труб, которая затем используется в домашнем хозяйстве.

Трубы и пластина абсорбера заключены в изолированную металлическую или деревянную коробку с листом остекления, стеклом или пластиком спереди, чтобы защитить закрытую пластину абсорбера и создать изолирующее воздушное пространство.Этот материал остекления не поглощает в значительной степени тепловую энергию солнца, и поэтому большая часть приходящего излучения принимается почерневшим поглотителем.

Воздушный зазор между пластиной и материалом остекления улавливает это тепло, предотвращая его выход обратно в атмосферу. По мере того, как пластина абсорбера нагревается, она передает тепло жидкости внутри коллектора, но также теряет тепло в окружающую среду. Чтобы свести к минимуму эту потерю тепла, нижняя и боковые стороны плоского пластинчатого коллектора изолированы высокотемпературной жесткой пеной или изоляцией из алюминиевой фольги, как показано на рисунке.

Стандартный коллектор с плоской пластиной

Коллектор с плоской пластиной может нагревать жидкость внутри, используя прямой или непрямой солнечный свет под разными углами. Они также работают в рассеянном свете, который преобладает в пасмурные дни, поскольку поглощается окружающее тепло, а не свет, в отличие от фотоэлектрических элементов. Степень нагрева циркулирующей воды будет в основном зависеть от времени года, от того, насколько чистое небо и насколько медленно вода течет по коллекторам.

Прямые и косвенные солнечные тепловые системы

Есть 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 косвенные системы по способу передачи тепла по системе. Чтобы успешно нагреть воду и использовать ее как днем, так и ночью, вам понадобится солнечный коллектор для сбора тепла и передачи его в воду, а также резервуар для горячей воды для хранения этой горячей воды для использования. по мере необходимости.

Солнечная тепловая система прямого действия

Прямая солнечная система нагрева воды, также известная как активная система с открытым контуром, использует насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается непосредственно из дома в центральное хранилище воды или погружной бак и проходит через солнечный коллектор для обогрева. Горячая вода выходит из плоского пластинчатого коллектора и возвращается обратно в резервуар, протекая по непрерывному контуру. Оттуда вода закачивается обратно в дом в качестве горячей воды, пригодной для использования.

Может использоваться насос низкого напряжения на 12 В, который может питаться от небольшого фотоэлектрического элемента или электронного контроллера, что делает систему более экологичной. Прямые системы обычно используются в более теплом климате с несколькими холодными днями или сливаются зимой, чтобы вода в трубах не замерзла. Химические вещества нельзя добавлять в воду для защиты, так как в доме используется та же вода, которая циркулирует через плоский коллектор.

В пассивной системе прямого горячего водоснабжения в системе не используются насосы или механизмы управления для передачи тепла в накопительный бак.Вместо этого пассивные системы — это так называемые «системы с разомкнутым контуром», которые используют естественную силу тяжести для циркуляции воды по системе. В этом типе системы используется солнечный коллектор с плоской пластиной в сочетании с горизонтально установленным накопительным баком, расположенным непосредственно над коллектором.

Вода, нагретая солнцем, естественным образом поднимается за счет конвекции через трубы солнечных коллекторов и попадает в резервуар для хранения, расположенный выше. Когда нагретая вода поступает в резервуар-накопитель наверху, более холодная вода вытесняется и стекает вниз к дну коллекторов под действием силы тяжести, поскольку холодная вода более плотная, чем горячая.Этот цикл подъема горячей воды и падения более холодной воды известен как «поток термосифона» и непрерывно повторяется без посторонней помощи, пока светит солнце.

Система горячего водоснабжения Thermosyphon

Система горячего водоснабжения Thermosyphon является наиболее распространенным типом систем горячего водоснабжения с солнечным обогревом на рынке, и в большинстве имеющихся на рынке пассивных систем прямого солнечного нагрева воды используется этот тип комбинации плоских пластинчатых коллекторов и накопительных баков, монтируемых на крыше.

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

Когда пассивные солнечные системы горячего водоснабжения используются для больших зданий, чем для домов, предприятий или офисов, часто имеется более одного резервуара для хранения нагретой воды.

Так называемая удаленная термосифонная система работает по тому же принципу, что и предыдущая пассивная прямая термосифонная система, за исключением того, что резервуар для хранения расположен далеко в пространстве крыши или в пустоте, рассеивая вес на большей площади, а также защищая резервуар от холода. и температуры.Однако для правильной работы процесса термосифонирования основание резервуара для хранения воды должно располагаться на высоте не менее 1–2 футов (от 300 до 500 мм) над верхней частью плоских пластинчатых коллекторов. Это расстояние также известно как системная «высота головы».

Непрямая солнечная тепловая система

Непрямые системы горячего водоснабжения, также известные как системы с замкнутым контуром, отличаются от предыдущей термосифонной системы тем, что в ней используется теплообменник, который отделен от солнечного плоского пластинчатого коллектора для нагрева воды. в накопительном баке.

Системы косвенного горячего водоснабжения являются активными системами и требуют насосов для циркуляции жидкого теплоносителя по замкнутой системе от коллектора до теплообменника в баке. Система содержит раствор антифриза, обычно смесь 50% гликоль / вода, в первичном замкнутом контуре, а не только воду, которая нагревается и хранится отдельно от основного горячего водоснабжения.

Солнечная тепловая система непрямого действия

Теплообменник передает тепло от раствора антифриза коллектора воде, находящейся в резервуаре для хранения воды.Теплообменник может быть либо медным змеевиком внутри нижней части резервуара для хранения, либо теплообменником с плоской пластиной вне резервуара для хранения.

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

Основным преимуществом косвенной системы горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией является то, что существующую систему нагрева воды для бытовых нужд можно легко преобразовать на солнечный нагрев воды, просто добавив плоский коллектор и один насос, поскольку в большинстве домов используется газ или мазут. бойлеры, а также бак-накопитель горячей воды со встроенным змеевиком теплообменника.

Система также, вероятно, будет более эффективной, и 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.

Однако одним из недостатков является то, что система с обратной связью зависит от электричества для циркуляционного насоса, что может быть дорогостоящим или ненадежным. В некоторых конструкциях используется небольшой насос низкого напряжения и фотоэлектрическая панель вдоль коллектора, что делает систему более эффективной и экологичной.Для более крупных установок и в более прохладном климате резервуары для горячей воды расположены под крышей внутри зданий, поэтому косвенное солнечное нагревание 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 снижается, потребность в горячей воде может быть обеспечена за счет меньшей солнечной батареи, которую легко установить на крыше.Кроме того, меньшие тепловые системы дешевле в установке и быстрее окупятся за счет экономии энергии.

Размер солнечной тепловой системы, конечно, зависит от ваших потребностей в горячей воде, температуры и потребления, но можно использовать общие практические правила, которые помогут составить 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 на Amazon копию набора планов для самостоятельного использования солнечного водонагревателя и заставить солнце работать в вашем доме сегодня.

Солнечные плоские коллекторы обычно имеют размер 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. Следовательно, одна панель площадью 20-30 квадратных футов нагревает около 60 галлонов (300 литров) воды. воды размером со стандартный резервуар для горячей воды.

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

Плоский коллектор

Краткое описание

В то время как плоские коллекторы превосходно собирают солнечную энергию более эффективно, коммерчески доступные коллекторы горячей воды иногда могут быть дорогими.Простые и более дешевые плоские панели можно сделать из старых радиаторов центрального отопления, окрашенных в черный цвет, или даже из змеевика пластикового шланга или водопровода, проложенного на крыше, но эффективность системы будет очень низкой.

Правильно установленные бытовые солнечные системы горячего водоснабжения эффективны и надежны. Конфигурации системы могут быть от простых систем термосифонирования, которые полагаются на силу тяжести, до более сложных систем с принудительной циркуляцией, для которых требуются насосы, контроллеры и теплообменники.

Хотя они имеют более высокую начальную стоимость, чем обычные газовые, масляные и электрические водонагреватели, солнечные тепловые системы значительно сокращают потребление топлива и могут иметь период окупаемости менее 10 лет.Есть 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 будет зависеть от регионального климата.

В следующем уроке о солнечном нагреве и солнечном нагреве воды мы рассмотрим еще один более эффективный способ нагрева воды до гораздо более высокой температуры с использованием небольших индивидуальных медных коллекторов, герметизированных под вакуумом в стеклянной трубке. Эти типы коллекторов широко известны как вакуумные трубчатые коллекторы, которые становятся предпочтительным выбором для плоских пластинчатых коллекторов .

Лидеры продаж плоских коллекторов

Как работают солнечные коллекторы с вакуумной трубкой?

Введение в вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный или вакуумный трубчатый коллектор состоит из ряда рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, подключенных к коллекторной трубе, где теплоноситель (обычно 50% пропиленгликоля) циркулирует и поглощает выделяемое тепло трубками. Эти стеклянные трубки имеют цилиндрическую форму. Следовательно, угол падения солнечного света всегда перпендикулярен теплопоглощающим трубкам, что позволяет этим коллекторам работать хорошо даже при слабом солнечном свете, например, когда он рано утром или поздно днем, или когда он затенен облаками.
Вакуумные трубчатые коллекторы особенно полезны в регионах с холодной, пасмурной и зимней погодой (большая часть Канады и северная часть США).

Так как же работают солнечные вакуумные трубчатые коллекторы?

Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из одного или нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, поддерживаемых на раме. Каждая отдельная трубка имеет диаметр от 1 дюйма (25 мм) до 3 дюймов (75 мм) и от 5 футов (1500 мм) до 8 футов (2400 мм) в длину в зависимости от производителя.Каждая трубка состоит из толстой стеклянной внешней трубки и более тонкой внутренней стеклянной трубки (называемой «двойной стеклянной трубкой») или «трубки термоса», которая покрыта специальным покрытием, поглощающим солнечную энергию, но препятствующим потерям тепла. Трубки изготовлены из боросиликатного или натриево-кальциевого стекла, которое прочно, устойчиво к высоким температурам и имеет высокий коэффициент пропускания солнечного излучения.

Внутри каждой стеклянной трубки плоское или изогнутое алюминиевое или медное ребро прикреплено к металлической тепловой трубке, проходящей через внутреннюю трубку.Ребро покрыто селективным покрытием, которое передает тепло жидкости, циркулирующей по трубе. Эта герметичная медная тепловая трубка передает солнечное тепло посредством конвекции своего внутреннего теплоносителя к «горячей лампе», которая косвенно нагревает медный коллектор в напорном баке.

Все эти медные трубы подключены к общему коллектору, который затем подключается к резервуару для хранения, таким образом нагревая горячую воду в течение дня. Затем горячую воду можно использовать ночью или на следующий день благодаря изоляционным свойствам бака.

Изоляционные свойства вакуума настолько хороши, что, хотя температура внутренней трубки может достигать 150 ° C, внешняя трубка холоднее на ощупь. Это означает, что водонагреватели с вакуумными трубками могут работать хорошо и могут нагревать воду до довольно высоких температур даже в холодную погоду, когда плоские пластинчатые коллекторы работают плохо из-за потерь тепла.

Однако недостатком является то, что они могут быть намного дороже по сравнению со стандартными коллекторами с плоскими пластинами. Солнечные коллекторы с вакуумированными трубками хорошо подходят для коммерческого и промышленного нагрева горячей воды и могут быть эффективной альтернативой плоским пластинчатым коллекторам для отопления жилых помещений, особенно в районах, где часто бывает облачно.

Вакуумные трубчатые коллекторы в целом более современные и более эффективные по сравнению со стандартными плоскими коллекторами, поскольку они могут извлекать тепло из воздуха во влажные пасмурные дни и не нуждаются в прямом солнечном свете для работы.

Из-за вакуума внутри стеклянной трубки общая эффективность во всех областях выше и производительность даже тогда, когда солнце находится под неоптимальным углом. Для этих типов солнечных панелей для горячей воды действительно важна конфигурация вакуумной трубки.Существует несколько различных конфигураций вакуумных трубок, одностенных, двустенных, прямоточных или тепловых трубок, и эти различия могут определять, как жидкость циркулирует вокруг солнечной панели для горячего водоснабжения.

Эффективность солнечного коллектора тепла

В сантехнической и отопительной промышленности водяные водогрейные котельные системы можно легко комбинировать с гелиотермогидронной технологией. Обычно мы обнаруживаем, что, добавляя солнечные тепловые коллекторы к хорошо спроектированной теплогидравлической системе, мы можем легко сократить, по крайней мере, половину (а обычно и больше) годового расхода топлива для отопления (в зависимости от здания и климата).Это не только представляет собой существенную долгосрочную экономию затрат на топливо, но также приводит к еще более значительному сокращению выбросов углекислого газа и других загрязнений, столь распространенных в существующих зданиях.

Два наиболее распространенных типа солнечных тепловых коллекторов — это плоская пластина и вакуумная трубка. Решение об использовании того или другого должно включать справедливое сравнение тепловых характеристик, часто характеризуемых показателями эффективности. Вот два разных способа сравнения производительности коллектора, во-первых, по эффективности, а во-вторых, по тепловой мощности.

КПД определен

Эффективность на самом деле представляет собой простую взаимосвязь между общей доступной энергией («топливо» для обогрева) и ее полезной частью, которая используется с пользой. Вы просто делите «доставленную полезную энергию» на «доступную энергию», и вы получаете КПД, выраженный в долях или в процентах. Часто его сокращают с помощью греческой буквы Ню (Nv).

Тепловой КПД солнечного коллектора тепла не статичен.Он меняется по мере изменения условий эксплуатации. Это может затруднить справедливое сравнение одного коллектора с другим, поскольку панели бывают разных размеров, изготовлены из разных материалов и могут использоваться в бесчисленных различных климатических и температурных условиях. Очевидно, что существует потребность в стандартном способе тестирования и сравнения солнечных коллекторов, и в Соединенных Штатах этот стандарт поддерживается Корпорацией по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC).

SRCC

SRCC предоставляет наши наиболее широко используемые национальные стандарты испытаний на солнечное отопление.Он был основан в 1980 году как некоммерческая организация, основной целью которой является разработка и внедрение программ сертификации и национальных рейтинговых стандартов для оборудования солнечной энергии. Они управляют программой сертификации, оценки и маркировки солнечных коллекторов и аналогичной программой для полных солнечных водонагревательных систем. В последние годы рейтинг и маркировка стали более важными для установщиков и владельцев, поскольку они необходимы для того, чтобы солнечное оборудование могло претендовать на получение государственных кредитов на солнечную энергию в США.S. Вот почему почти на каждый солнечный коллектор, продаваемый в США в наши дни, прикреплен ярлык сертификации производительности SRCC.

Этикетки сами по себе могут быть полезны при сравнении энергоэффективности, поскольку они показывают стандартный рейтинг энергоэффективности, аналогичный по концепции тем, которые используются на холодильниках и автомобилях. База данных SRCC — это единственное место, где все эти рейтинги можно найти рядом для легкого и полезного сравнения. Эта информация доступна бесплатно на веб-сайте SRCC www.solar-rating.org.

КПД солнечного коллектора

Эффективность, как указано выше, рассчитывается путем деления «полезной энергии» на «доступную энергию». В случае солнечного коллектора тепла доступная энергия — это солнечное излучение, которое достигает поверхности отверстия коллектора. Время от времени это может меняться в зависимости от проходящих облаков и других местных условий. Полезная энергия на выходе — это чистая тепловая энергия, заключенная в горячей текучей среде (жидкий хладагент), покидающей выпускную трубу коллектора.Более холодная температура наружного воздуха, окружающего коллектор, имеет тенденцию вызывать более немедленную потерю тепла, поэтому низкие температуры окружающей среды могут снизить полезную передаваемую энергию.
Когда эта ситуация описывается математически, оказывается, что есть только три вещи, которые вам нужно знать, чтобы оценить эффективность коллектора для любого отопительного применения:

• Насколько горячая жидкость (Ti) вы хотите нагреть?
• Насколько холодно на улице (Ta)?
• Насколько солнечно (I)?
• Итак, эффективность коллектора (η) напрямую связана с этими тремя значениями, которые можно объединить следующим образом.
• (Ti — Ta) / I [Это также называется «Параметр входной жидкости» (p)], где
• Ti — температура жидкости на входе,
• Ta — температура окружающей среды, а
• I — солнечное излучение на поверхности коллектора. [Я за солнечную инсоляцию.]

SRCC предоставляет результаты тестирования коллектора, которые включают наклон и данные пересечения для каждого проверенного коллектора. Наклон и точка пересечения позволяют провести прямую линию на графике, который определяет КПД коллектора для любых условий (Ti — Ta) / I.Я сделал это на рис. 90-1 для трех коллекторов, перечисленных в рейтингах SRCC; Плоская застекленная пластина, плоская неглазурованная пластина и коллектор из стеклянных вакуумных трубок. (Точка пересечения — это точка, в которой данные пересекают вертикальную ось, а наклон представляет собой отрицательное значение «Rise over Run» линии, когда она наклоняется вниз вправо.)

Обратите внимание, что это описывает только тепловой КПД коллектора, который сам по себе является солнечным коллектором. Это не следует путать с термической эффективностью системы, которая усложняется «паразитным» потреблением энергии насосами и регуляторами, потерями тепла в трубопроводах, эффективностью теплообменника, потерями в накоплении тепла и т. Д.Пока мы сосредоточены только на сравнении коллекционеров.

Данные SRCC включают не только наклон и пересечение графика КПД коллектора, но также тепловую мощность коллектора при пяти различных стандартных температурных условиях. Эти рейтинги представляют работы по солнечному нагреву, которые варьируются от очень простых (низкотемпературные бассейны) до очень сложных (высокотемпературное технологическое тепло) и представлены как категории A, B, C, D и E соответственно.

• Обогрев бассейна категории A (теплый климат) Ti-Ta = (- 9) ° F
• Нагрев бассейна категории B (прохладный климат) Ti-Ta = 9 ° F
• Водяное отопление категории C (теплый климат) Ti-Ta = 36 ° F
• Категория D — водяное отопление (холодный климат) Ti-Ta = 90 ° F
• Категория E-Очень горячая вода (холодный климат) Ti-Ta = 144 ° F

На Рисунке 90-1 вы заметите, что я добавил прямоугольные серые прямоугольники на графике, которые показывают, где расположены четыре различных солнечной / температурной категории.SRCC перечисляет доступность солнечной энергии в более чем 50 крупных городах США, и все они помещаются в каждую из серых рамок на Рисунке 90-1. Например, если у вас есть задание по отоплению категории C, коллекторы на этом графике будут работать с левой стороны поля категории C в Альбукерке или Лос-Анджелесе и с правой стороны от поля в Сиэтле или Бостоне.

Примеры, показанные на рис. 90-1, показывают интересный результат. Для многих распространенных категорий солнечного отопления коллектор с плоской пластиной работает лучше, чем коллектор со стеклянной вакуумной трубкой, с более высокой эффективностью коллектора для этих моделей.(Оба этих коллектора от одного производителя.) Таким образом, если цена вакуумного трубчатого коллектора намного выше, чем плоская пластина того же размера, более высокая стоимость может не окупиться, если вы не находитесь в правой части категории. D или в зону категории E, где явно доминирует вакуумный трубчатый коллектор.

Температура, КПД и выходная энергия

Солнечные тепловые коллекторы эффективны только в том случае, если они могут обеспечивать полезную температуру для удовлетворения потребностей любого подключенного отопительного объекта в любой момент в светлое время суток.При работе при более высоких температурах эффективность солнечного коллектора имеет тенденцию падать.

На практике это означает, что тепловая мощность (БТЕ / час) коллекторов может упасть, и вместе с этим снизится и экономия энергии, даже если доставляемая солнечная температура может быть очень высокой. При проектировании систем солнечного отопления важно соблюдать баланс между температурой и мощностью. Это правда, что «счастливый коллекционер — классный коллекционер».

Поэтому всегда предпочтительнее проектировать солнечные / водяные системы отопления так, чтобы они могли эффективно работать при более низких температурах, когда это возможно.Обычно это включает выбор теплообменников и методов распределения тепла, совместимых с более низкими температурами подаваемой жидкости.

Тепловая мощность солнечного коллектора

Солнечные коллекторы тепла предназначены для повышения температуры поступающей жидкости при наличии солнечного излучения. Или, как я люблю говорить: «При дневном свете коллекционер собирает». Коллектор будет реагировать на повышение температуры жидкости на входе повышением температуры на выходе.Конечно, у этого явления есть свои пределы, которые можно увидеть на рис. 90-2, где тепловая мощность (в килобитовых единицах) сравнивается с температурой (F).

Графики КПД (например, на рис. 90-1) часто используются для иллюстрации работы коллекторов, но на этом графике я использую тестовые данные SRCC, чтобы показать выход тепловой энергии в БТЕ от двух разных коллекторов, а не КПД. Это прямое измерение потенциальной экономии топлива от коллектора. А главное в коллекторных установках — это экономия топлива.

Графики на Рисунке 90-2 показывают тепловую мощность, доступную от двух разных типов коллекторов, на основании результатов стандартного теста SRCC OG-100. Коллекторы, взятые для этого примера, — это коллекторы Viessmann Vitosol, одна плоская пластина и одна вакуумная трубка с аналогичными площадями апертурной поверхности (~ 40 футов2). Для простоты график на Рисунке 90-2 показывает один коллектор с использованием данных Clear Day и примеров температурных характеристик в течение дня, когда средняя температура наружного воздуха чуть ниже точки замерзания (30 ° F).Используя данные рейтинга коллектора SRCC, любой может взять интересующие солнечные условия и нанести их на такой график, используя всего пять точек данных (по одной из каждой категории).

График на Рисунке 90-2 показывает, как тепловая мощность коллектора изменяется в зависимости от температурных условий. Интересующая температура на самом деле представляет собой разность температур, вычисляемую путем вычитания температуры наружного окружающего воздуха из температуры на входе в коллектор. Чем холоднее на улице, тем больше тепла теряется от горячего коллектора.Очевидно, что чем больше разница температур, тем меньше тепла выделяет панель. Большая разница температур может быть вызвана попаданием в панель очень горячей жидкости или очень холодного наружного воздуха, либо того и другого.

Выводы

Графики производительности коллектора, представленные здесь, демонстрируют, что было бы ошибкой полагать, что один тип коллектора принципиально лучше другого. При сравнении тепловых характеристик правильный выбор солнечного коллектора зависит от требуемой рабочей температуры, интенсивности солнечного излучения и суровости температуры наружного воздуха.После того, как это будет оценено, окончательный выбор может зависеть от других факторов, помимо тепловых характеристик. Вопросы стоимости, надежности, совместимости, эксплуатации и обслуживания часто оказываются одинаково важными.

Заключительные записи

Эти статьи предназначены для жилых и небольших коммерческих зданий менее десяти тысяч квадратных футов. Основное внимание уделяется гликоль / гидронным системам под давлением, поскольку эти системы могут применяться в зданиях различной геометрии и ориентации с небольшими ограничениями.Торговые марки, организации, поставщики и производители упоминаются в этих статьях только в качестве примеров для иллюстрации и обсуждения и не представляют собой никаких рекомендаций или одобрений.

Bristol Stickney занимается проектированием, производством, ремонтом и установкой солнечных систем водяного отопления более 30 лет. Он имеет степень бакалавра наук в области машиностроения и является лицензированным подрядчиком по машиностроению в Нью-Мексико. Он является техническим директором SolarLogic LLC в Санта-Фе, штат Нью-Йорк.М., где он занимается разработкой систем управления солнечным отоплением и инструментов проектирования для профессионалов солнечного отопления. Посетите www.solarlogicllc.com.

Для получения более эксклюзивного контента прочтите эту статью в цифровом издании!

Как это работает — Солнечные водонагреватели | Продукция

Солнечные водонагреватели бывают самых разных конструкций, все они включают коллектор и накопительный бак, и все они используют тепловую энергию солнца для нагрева воды.

Солнечные водонагреватели обычно описываются по типу коллектора и циркуляционной системы.

Типы коллекторов
	Коллекторы периодического действия , также называемые системами интегрированного коллектора-хранилища (ICS), нагревают воду в темных резервуарах или трубках в изолированном ящике, накапливая воду до тех пор, пока она не наберется. Вода может оставаться в коллекторе в течение длительного времени, если потребность домохозяйства невысока, что делает ее очень горячей.Клапан темперирования — ваша защита от ожогов на кране. Клапан темперирования подмешивает холодную воду, чтобы снизить температуру воды перед подачей в кран. Коллекторы периодического действия несовместимы с системами циркуляции замкнутого цикла. Таким образом, они обычно не рекомендуются для холодного климата.
	Плоские коллекторы обычно состоят из медных трубок, установленных на плоских пластинах поглотителя. Наиболее распространенная конфигурация представляет собой серию параллельных трубок, соединенных на каждом конце двумя трубами, входным и выходным коллекторами.Узел плоской пластины находится в изолированной коробке и покрыт закаленным стеклом. Плоские коллекторы обычно рассчитаны на 40 галлонов воды. Два коллектора обеспечивают примерно половину горячей воды, необходимой для обслуживания семьи из четырех человек.
	Вакуумные трубчатые коллекторы — самые эффективные доступные коллекторы. Каждая откачиваемая трубка в принципе похожа на термос. Стеклянная или металлическая трубка, содержащая воду или теплоноситель, окружена стеклянной трубкой большего размера.Пространство между ними представляет собой вакуум, поэтому жидкость теряет очень мало тепла. Эти коллекторы могут работать даже в пасмурную погоду и при температурах до -40 ° F. Отдельные трубки заменяются по мере необходимости. Вакуумные трубчатые коллекторы могут стоить вдвое дороже за квадратный фут, чем плоские пластинчатые коллекторы.

В системах с замкнутым или непрямым контуром используется незамерзающая жидкость для передачи тепла от солнца воде в резервуаре для хранения. Тепловая энергия солнца нагревает жидкость в солнечных коллекторах.Затем эта жидкость проходит через теплообменник в резервуаре для хранения, передавая тепло воде. Затем незамерзающая жидкость возвращается к коллекторам. Эти системы имеют смысл в условиях холодного климата.

Циркуляционные системы
В системах Direct вода циркулирует через солнечные коллекторы, где она нагревается солнцем. Затем нагретая вода хранится в баке, отправляется в безбаковый водонагреватель или используется напрямую.Эти системы предпочтительны в климате, где редко замерзает. Защита от замерзания необходима в холодном климате.
Замкнутый контур или непрямой , системы используют незамерзающую жидкость для передачи тепла от солнца к воде в резервуаре для хранения. Тепловая энергия солнца нагревает жидкость в солнечных коллекторах. Затем эта жидкость проходит через теплообменник в резервуаре для хранения, передавая тепло воде. Затем незамерзающая жидкость возвращается к коллекторам.Эти системы имеют смысл в условиях холодного климата.
Активные или с принудительной циркуляцией , системы используют электрические насосы, клапаны и контроллеры для перемещения воды из коллекторов в резервуар для хранения. Они распространены в США
Пассивные системы не требуют насосов. Естественная конвекция перемещает воду из коллекторов в резервуар для хранения по мере того, как она нагревается.

Солнечное тепловое и водяное отопление

Солнечная тепловая энергия — это технология, предназначенная для использования солнечного света для получения тепловой энергии (тепла).Это тепло часто используется для нагрева воды, используемой в домах, на предприятиях, в плавательных бассейнах, а также для отопления внутренних помещений зданий (обогрев помещений).

Чтобы нагреть воду с помощью солнечного света, солнечный коллектор нагревает жидкость, которая проходит через него. Когда жидкость перекачивается через коллектор, жидкость нагревается. Теперь нагретая жидкость откачивается из коллектора через теплообменник.

Теплообменники обычно состоят из меди и обычно находятся внутри резервуара для хранения солнечной энергии.Это позволяет теплу в жидкости передаваться — или обмениваться, отсюда и название — в воду в резервуаре для хранения.

Накопительный бак является важным элементом любой солнечной тепловой системы, поскольку он позволяет сохранять все тепло, вырабатываемое солнечным тепловым коллектором, для использования в любое время, когда это необходимо.

Солнечные тепловые коллекторы классифицируются Управлением энергетической информации (EIA) как коллекторы с высокой, средней или низкой температурой.

Коллекторы высокотемпературные

Высокотемпературные коллекторы — также называемые концентрирующими коллекторами — используют зеркала и / или линзы для концентрирования солнечного света для достижения очень высоких температур (от 750F до 1000F).Этот метод называется Concentrated Solar Power, или CSP. Эти высокие температуры используются в крупномасштабном производстве энергии, обычно для вращения паровых турбин.

Системные проекты

Параболический желоб — Электростанции с параболическим желобом используют изогнутое зеркало для отражения солнечного света на центральную точку фокусировки — обычно стеклянную трубку, содержащую теплоноситель. Эта трубка проходит по длине желоба и расположена в фокусе зеркал, чтобы собирать большое количество тепловой энергии.

Эта технология широко используется во всем мире. В Калифорнии система SEGS использует эту технологию на 9 различных электростанциях для выработки электроэнергии мощностью более 350 мВт. На заводе Nevada Solar One также используется этот тип коллектора мощностью 64 МВт.

Power Tower — также известные как электростанции с центральной башней — генерируют большое количество тепловой энергии, используя тысячи зеркал с системами слежения, чтобы постоянно улавливать и фокусировать тепловую энергию солнца на центральной фокальной башне.Внутри башни концентрированный солнечный свет нагревает передающую среду — обычно расплавленную соль — до температуры более 1000F. Эта расплавленная соль затем поступает в большой резервуар для хранения, где накапливается энергия, и в конечном итоге перекачивается в парогенератор. Затем парогенератор вырабатывает электричество.

Solar Two была одной из таких электростанций, использующих эту технологию, и многие другие электростанции в настоящее время строятся по всему миру с использованием этой технологии.

Дизайн посуды

Система солнечных тарелок использует большую отражающую параболическую тарелку для фокусировки солнечного света в одну точку фокусировки.В этой фокусной точке приемник улавливает тепловую энергию и преобразует ее в электричество, используя паровой двигатель или двигатель Стирлинга.

Эта система используется из-за высоких температур, которых она может достичь из-за высокой концентрации света. Более высокие температуры позволяют лучше преобразовывать электричество.

Эта технология в настоящее время используется для производства большого количества электроэнергии в Калифорнии компаниями Southern California Edison и San Diego Gas & Electric, общая мощность которых превышает 750 МВт.

Коллекторы среднетемпературные

Коллекторы средней температуры часто относятся к солнечным водонагревательным системам в виде плоских пластин или вакуумных трубчатых коллекторов. Эти коллекторы используются для сбора, хранения, использования тепла для горячего водоснабжения (например, для душа, прачечной или технологических процессов, среди прочего), для обогрева помещений и для охлаждения помещений (с использованием различных типов систем охлаждения с тепловым приводом, таких как как абсорбционный чиллер.

Коллекторы вакуумные

Вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) очень эффективны при удержании большого процента тепла, собираемого от солнца.Каждая трубка работает независимо от других и окружена стеклянной трубкой с двойными стенками. Между двойными стенками находится глубокий вакуум, создающий эффект «термоса», который значительно увеличивает его теплоизоляцию. Такая конструкция позволяет солнечному свету проходить через стекло, но не пропускает тепло.

Во многих вакуумных трубчатых коллекторах, таких как SPP-30A, используется технология тепловых трубок. Медная тепловая трубка находится внутри откачанной трубки и удерживается на месте тонкими металлическими пластинами, называемыми ребрами теплопередачи.Тепловая трубка также находится под вакуумом, что позволяет воде внутри кипеть при гораздо более низкой температуре.

Когда вода закипает, пар поднимается к верхней части тепловой трубы, которая находится внутри коллектора. Вода или жидкий теплоноситель (обычно смесь воды и гликоля) проходит через коллектор, где входит в контакт с верхними частями тепловых трубок, тем самым быстро нагреваясь. Затем оно проходит через теплообменник, обычно являющийся частью резервуара для хранения, где тепло сохраняется для немедленного или будущего использования.

Коллекторы плоские

Плоские коллекторы обычно состоят из ряда медных трубок в очень хорошо изолированной стеклянной коробке. Солнечный свет падает на стекло, а тепло удерживается внутри прочной изоляцией. Когда вода или теплоноситель проходит через коллектор, тепло, улавливаемое солнцем, передается жидкости.

Эта жидкость затем нагревается и циркулирует обратно через теплообменник, где тепло накапливается для немедленного или последующего использования в системах горячего водоснабжения или отопления помещений.

Коллекторы низкотемпературные

Под низкотемпературными коллекторами обычно понимаются неглазурованные или неизолированные плоские панели для обогрева бассейна. Эти коллекторы в значительной степени зависят от прямого солнечного света и теплых погодных условий для эффективной работы.

Панели солнечных батарей

Солнечные тепловые коллекторы, используемые для обогрева бассейнов, часто изготавливаются из ПВХ или других пластиковых композитов. Вода в бассейне обычно циркулирует напрямую через эти панели бассейна с использованием существующего фильтра бассейна.Иногда может потребоваться дополнительный «бустерный насос», особенно в более крупных коммерческих системах.

Дифференциальный контроллер часто используется для отвода воды в бассейне, когда условия теплые и благоприятные, и для предотвращения попадания воды из бассейна в коллекторы при понижении температуры, например, ночью или при неблагоприятных погодных или неблагоприятных погодных условиях.

.