Как собрать коллектор для отопления своими руками: распределительный коллектор отопления, гребенка, сварной коллектор, как правильно собрать, производство самодельного полипропиленового коллектора

описание, что необходимо, сварка отопительного коллектора

Для создания коллектора отопления нужны базовые навыки мастера, свободное время и желание. В процессе сварки сохраняйте внимание, чтобы не испортить результат. Смастерить собственный коллектор вместо покупки заводского продукта – хорошее решение, когда сварщик ограничен в средствах и хочет испытать свои навыки.

Особенности коллектора

Содержание статьи

• 1 Особенности коллектора
• 2 Как подготовиться к сварке
• 3 Компоненты, составляющие коллектор
• 4 Сварка отопительного коллектора
• 5 Заводской или самодельный коллектор

На качество изделия влияют три параметра:

• размеры;
• металл;
• отделочные детали.

Перед началом работы нужно изучить теорию. Коллектор, сделанный самостоятельно, заметно отличается от собранного на заводе. Устройство выглядит как гребешок, выполненный методом сварки. По этой причине его называют «гребенка». Обычно это горизонтальная конструкция, имеющая отводы. Они бывают направлены в две стороны или одну, направление определяет место расположения котельной. Если котел стоит на цокольном этаже, патрубки располагаются вверху. Выше котла находятся вентиляционные установки, батареи, система теплых полов.

Патрубки снизу важны для систем, расположенных ниже котельного уровня. «Отопительные гребенки» бывают смешанного типа, поддерживающие оба варианта расположения патрубков.

Коллектор выполненный самостоятельно

Как подготовиться к сварке

Проще всего сварить устройство по готовому чертежу. В сети существует множество схем, сопровождаемых инструкциями. Чертеж выбирают индивидуально, универсального способа сварки не существует, каждый мастер снабжает свои схемы рекомендациями, которые считает идеальными. После выбора чертежа сварщик определяется с материалом профиля. Распространены следующие варианты:

1. Нержавеющая сталь.
2. Черная сталь – ее выбирают за надежность, доступность и устойчивость к коррозии.
3. Полипропилен. Неоднозначный материал, подходящий для изготовления коллектора, но готовые изделия выходят не дешевыми и часто получаются дефективными.

Выбранный материал обязательно должен выдерживать высокие температуры, быть стойким к ржавчине. Назвать лучший материал среди доступных затруднительно, поскольку решающую роль играет качество сварки и конкретные условия, в которых работает изделие. Работа коллектора однозначно связана с экстремально высокими температурами, этот факт нужно держать в уме во время покупки профиля.

Место, где для расположения коллектора изучают до изготовления прибора. Чтобы смастерить качественный коллектор, понадобится учесть некоторые условия – место нахождения котла, удаленность стен от установки, мощность всей системы. Опираясь на эти переменные мастер понимает, какое в итоге получит готовое изделие. Если все параметры учтены верно, коллектор, сваренный собственноручно – выполнен без дефектов. Для улучшения результата работы предварительно получите консультацию мастера. Он произведет замеры и расскажет, какие технические нюансы имеют значение в данном конкретном случае.

Компоненты, составляющие коллектор

Отопительная гребенка – это конструкция из сварки, оснащенная отводами. Последние являются распределительными элементами, передающие тепло к батареям, бойлерам и т. д. Скорость движения жидкости по отопительным контурам определяет циркуляционный насос, а смешивание производится в самом коллекторе. Этот процесс держит температуру в балансе, что благоприятно влияет на сохранение целостности всей отопительной системы. Благодаря коллектору сохраняется оптимальный уровень давления. Без патрубков система не смогла бы функционировать правильно.

Вторым ключевым параметром является размер гребенки. Дальность расположения осей коллектора влияет на скорость монтирования, а для правильной работы важно сохранить равное расстояние между патрубками.

Не последнее значение имеет дюймовка коллектора и ее выходы. Все это зависит от арматуры, применяемой для создания коллектора. Правильная резьба не только приварена, но и отшлифована. Для нормального функционирования после шлифовки идет обработка.

Перед созданием изделия проводят точные расчеты и неукоснительно следовать схеме. Ошибка на 1-2 миллиметра значительно усложнит процесс установки арматуры запора или сделать ее невозможной. В этом случае лишние траты неизбежны, а чтобы исправить ошибку придется звать человека со стороны, обученного работе с такими установками. Всесторонняя подготовка к сварке позволит избежать неприятностей.

Пример чертежа коллектора отопления

Сварка отопительного коллектора

После выбора металла и всех расчетов приступают к работе. Сварка прибора зависит от схемы и проводится по следующему алгоритму:

1. В зависимости от указанных в инструкции размеров, мастер производит закупку достаточного количества материалов.
2. Трубы соединяют по указаниям из схемы при помощи сварочного инвентаря, подключают между собой.
3. Области контакта труб зачищают, обрабатывают герметиком.
4. Гребенку отопления проверяют на герметичность. Для этого оставляют открытым только один патрубок. Правильно собранный коллектор после подачи воды не имеет протечек в закрытых отводах.
5. Готовую конструкцию окрашивают. После просушивания она готов к установке.

Надежность коллектора, при условии правильной реализации схемы мастером, определяет качество чертежа, на котором основана сборка. Выбирают неспешно, изучив все детали.

Предлагаем к просмотру видео по сварке коллектора:

Заводской или самодельный коллектор

Есть разница между коллектором с завода и изделием, выполненным своими руками. Но при хорошем исполнении грамотного чертежа разница бывает незначительной. Конечно, самодельная гребенка лишена гарантии, сертификата и т. д. Тем не менее, качественно собранный прибор способен работать без нареканий не менее 3 лет.

Серийный прибор сопровождается сертификатом и гарантией, продукт проходит многочисленные тестирования перед реализацией. Заводской прибор имеет хорошую отделку, полноценно защищен от коррозии, хорошо противостоит деформации.

Собирать коллектор самостоятельно стоит лишь будучи полностью уверенным в своих силах. Когда возникают сомнения, лучше потратить чуть больше средств, но быть уверенным в качестве гребенки и отсутствии дефектов. Любая конструкция, собранная своими руками – проигрывает серийному изделию. Реализовывать проект по стороннему чертежу можно лишь на свой страх и риск.

Сборка коллектора отопления своими руками – непростое дело, в котором есть свои нюансы и подводные камни. Качество исполнения проекта зависит не только от сварщика, но и от автора проекта. Плохой чертеж сведет на «нет» любые старания. Поэтому, когда было твердо решено делать гребенку самостоятельно, важно сначала запастись терпением и найти схему, которая подходит по всем параметрам.

Видео по теме: Коллектор отопления своими руками

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Оцените статью:

1. 5
2. 4
3. 3
4. 2
5. 1

0

Распределительный коллектор отопления своими руками: инструкция

Автономные системы отопления могут быть построены разными способами. Одним из самых популярных типов системы отопления в доме является конструкция с жидким теплоносителем. Обычно в его качестве используется вода со специальными присадками.

Распределительный коллектор отопления

Такая система может иметь несколько обогревательных контуров, например, отопление через радиаторы и через теплые полы. Для того, чтобы вода в такой системе распределялась равномерно – нужен коллектор отопления распределительный.

Содержание

• Назначение отопительного коллектора
  • Как распределяется теплоноситель в частном доме?
• Гидравлическая стрелка и ее функция
• Компаланарный распределительный коллектор
• Изготовление распределительного коллектора своими руками
  • Проектировка коллектора
• Изготавливаем коллектор распределения
  • Обзор самодельного распределительного коллектора

Назначение отопительного коллектора

Отсутствие распределительного коллектора в системе водяного отопления может привести к тому, что вода в разные контуры системы может поступать неравномерно. В результате у вас будет горячий пол и холодные радиаторы, или наоборот.

Это может происходить от того, что к одному выходному патрубку бойлера может быть подключено несколько контуров отопительной системы. Жидкость протекает по таким соединениям неравномерно, в результате чего части помещений не будет хватать тепла. А ведь именно от количества теплоносителя, проходящего по трубам, объема и скорости его перемещения и зависит эффективность системы теплоснабжения.

трубы, отходящие от бойлера

Некоторые владельцы домов пытаются решить эту проблему установкой дополнительных насосов и регулирующих клапанов. Но это только усложняет систему и не всегда приводит к равномерному распределению теплоносителя.

Как распределяется теплоноситель в частном доме?

Возьмем для примера отопительную систему для частного дома площадью в 100 квадратов. Прибором для нагрева воды будет являться настенный газовый котел, имеющий один выходной патрубок с диаметром ¾ дюйма.

В доме у нас имеется два отопительных контура и один контур, нагревающий воду для бытового использования косвенным нагревом. Все контуры построены из труб с диаметром в 1 дюйм. Как рассчитать и построить эффективную систему теплоснабжения?

Первым делом уясняем для себя, что основной причиной некачественного теплоснабжения является элементарная нехватка теплоносителя в системе. А вот основной причиной такой нехватки является чрезмерно узкие распределительные трубопроводы.

Таким образом, повысить эффективность тепловой системы, то есть увеличить диаметр распределительных труб можно двумя способами:

распределение теплопотоков

• При использовании котлов со встроенными насосами к ним подключают гидрострелку (распределитель потоков). При этом на каждом контуре потребления тепла необходимо установить собственный циркуляционный насос. Но такое устройство будет работать только в небольшом здании. При повышении отапливаемых площадей его эффективность и надежность резко падает.
• Наиболее надежным способом станет подключение к источнику тепла водяного распределительного коллектора.

Наиболее совершенный вид распределительного коллектора называется кампланарным. С его помощью эффективно решается проблема соединения труб разного диаметра и объема размещаемого теплоносителя.

распределительный гидроколлектор на 4 контура

Рассмотрим, как своими руками создать системы распределения теплопотоков.

Гидравлическая стрелка и ее функция

Это довольно простое устройство. Его можно изготовить из отрезка трубы с сечением в три раза больше, чем выходной патрубок котла. На торцы отрезка необходимо приварить заглушки выгнутой формы. В заглушках затем прорезаются отверстия с нарезанной резьбой. Они будут служить для сброса воздуха или слива воды. В теле трубы сверлим отверстия, в которых также нарезаем резьбу. К ним мы будем подключать выходной патрубок котла и отопительные контуры. Корпус гидрострелки после этого необходимо зашкурить и покрасить.

гидрострелка

Компаланарный распределительный коллектор

Несмотря на то, что в строительных магазинах имеется большой ассортимент распределительных коллекторов разных размеров – подобрать устройство точно под свою систему отопления иногда бывает затруднительно. Может не совпадать или количество контуров или их сечение. В результате вам придется мастерить монстра из нескольких коллекторов, что явно не лучшим образом скажется на эффективности системы отопления. Да и не дешевым будет такое удовольствие.

При этом не стоит верить рассказам «бывалых», что система может прекрасно работать и при прямом подключении к котлу. Это ошибка. Если в вашей отопительной системе имеется более трех контуров – то установка распределительного коллектора является не прихотью, а необходимостью.

А вот при отсутствии в продаже распределительного коллектора, подходящего вам по параметрам – его вполне можно сделать своими руками.

Изготовление распределительного коллектора своими руками

Проект распределительного коллектора разрабатывается исходя из количества отопительных контуров в вашей системе. Оцените, где расположен ваш нагревательный котел, какой в нем имеется входной и выходной патрубок, какое количество отопительных контуров или контуров косвенного нагрева будет задействовано в отопительной системе. Возможно вы планируете увеличивать количество контуров в вашем доме, например, пристроить еще комнату в следующем году. К распределительной системе также могут подключаться солнечные коллекторы, тепловой насос и другие устройства. Также считаем все системы распределительного тепла, включая теплые водяные полы, отопительные радиаторы, фэнкойлы и так далее.

Составляем схему нашей отопительной системы, учитывая, что у каждого контура имеется труба подачи горячей воды и труба обратки.

В ходе проектирования системы не забудьте определить месторасположения дополнительного оборудования, такого как расширительный бачок, клапан автоматической подпитки, сливной кран и кран для заполнения системы, группа термостатов и так далее.

Производит пространственное проектирование, то есть определяем откуда и куда в наш распределительный коллектор будут подключаться трубы. Практика подсказывает, что на торцах коллектора обычно монтируются патрубки для подключения твердотопливного котла и для косвенного нагрева. Если у вас в системе есть настенный газовый или электрический котел – он врезается сверху или также в торец.

Исходя из имеющейся информации составляем чертеж будущего распределительного коллектора. Удобно для этого воспользоваться миллиметровой бумагой. Расстояние между патрубками не должно составлять менее 10 сантиметров, но и разносить их шире 20 сантиметров также не следует. Для одного контура отопления, расстояние меду патрубком подачи и патрубком обратки не должно быть менее 10 сантиметров. Желательно, чтобы группы патрубков одного контура визуально выделялись.

Проектировка коллектора

На приведенном ниже рисунке приведен пример проектирования распределительного коллектора, в который будет подключено шесть контуров отопительной системы.

На первом этапе чертим два прямоугольника. Это собственно коллектор подачи и коллектор обратки.

коллектор подачи и коллектор обратки

На троцах коллекторов проектируем подсоединение котла и бойлера косвенного нагрева. Не забывайте проставлять на чертеже параметры сечения будущих патрубков.

подсоединение котла и бойлера косвенного нагрева

Проектируем подключение контуров отопления и дополнительных нагревательных котлов. Не забывем проставлять сечение труб и размеры патрубков. Подписываем все спроектированные патрубки.

подключение контуров отопления и дополнительных нагревательных котлов

На следующем этапе проектируем подключение дополнительного оборудования. В нашем случае это расширительный бачок, кран слива, защитный блок, термометр системы. Обратите внимание, что контуры подачи теплоносителя выделяются красным, а контуры обратки – синим цветом.

подключение дополнительного оборудования

Это был черновой чертеж. Проверяем его правильность и переносим его начистовую на новый лист бумаги. Именно исходя их этого проекта мы и будем создавать самостоятельно распределительный коллектор.

чистовой чертеж

Изготавливаем коллектор распределения

Проводим расчет материала, необходимого для изготовления коллектора. Легче всего это сделать в электронных таблицах Excel. Заодно в этой программе можно рассчитать и стоимость материалов, потребных для изготовления устройства. Приобретаем необходимый исходный материал и готовим инструменты для самостоятельного изготовления.

готовим инструменты

Исходными материалами для основных частей коллектора будут служить трубы обычные или квадратного сечения. Производим на них необходимую разметку, используя штангенциркуль, линейку и керн.

Производим необходимую разметку

С использованием газового резака делаем отверстия под патрубки.

делаем отверстия под патрубки

Вставляем патрубки (отрезки труб с резьбой) в посадочные места.

Вставляем патрубки

Фиксируем патрубки сваркой. Сначала начерно, а потом обвариваем по всему периметру.

Фиксируем патрубки сваркой

Также привариваем к корпусу кронштейны для крепления на стену.

привариваем к корпусу кронштейны

Зачищаем места сварки от окалины и ржавчины.

Зачищаем места сварки

Всю конструкцию обрабатываем обезжиривающим составом, покрываем краской и лаком.

обрабатываем обезжиривающим составом, покрываем краской и лаком

Краска полностью схватывается через два-три дня и нашем распоряжении оказывается самостоятельно изготовленный распределительный коллектор. Теперь осталось только установить его на место и подсоединить к нему все входящие и исходящие контуры.

готовый самодельный распределительный коллектор

Система с распределительным коллектором будет работать намного эффективнее, чем простое нагромождение отопительных труб

Для того, чтобы поймать все нюансы самостоятельного изготовления распределительного коллектора и область его применения – рекомендуем вам посмотреть обучающее видео.

Обзор самодельного распределительного коллектора

Изготовление простого солнечного коллектора своими руками, пошаговая инструкция

Солнечные коллекторы — отличный способ экономии энергоресурсов. Бесплатная солнечная энергия может обеспечить теплую воду для хозяйственных нужд не менее 6-7 месяцев в году. А в остальные месяцы также поможет система отопления.

Но самое главное, простой солнечный коллектор (в отличие, например, от солнечных батарей) можно сделать своими руками. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. В некоторых случаях будет достаточно даже того, что можно найти в обычном гараже.

В проекте «Включи солнце – живи комфортно» использовалась следующая технология сборки солнечного обогревателя. Он был разработан специально для проекта немецкой компанией Solar Partner Sued, которая профессионально занимается продажей, установкой и обслуживанием солнечных коллекторов и фотоэлектрических систем.

Основная идея в том, что все должно быть дешево и сернисто. Для изготовления коллектора используются достаточно простые и распространенные материалы, но эффективность его получается вполне приемлемой. Она ниже, чем у заводских моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

Солнечные водонагреватели бывают разных видов, но все они основаны на простом принципе: темная поверхность «поглощает» солнечную энергию, затем это тепло передается теплоносителю (воде). Самые простые модели могут быть построены из доступных материалов и не требуют насосов или другого электрического оборудования. Эффективный солнечный коллектор можно использовать даже зимой благодаря использованию незамерзающей жидкости – антифриза.

Описанная система солнечных коллекторов является пассивной и не зависит от электричества. Для него не нужны никакие электроприборы. Горячая жидкость движется между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу: нагретая жидкость всегда поднимается вверх.

Принцип работы такого солнечного коллектора следующий:

Солнце нагревает жидкость в коллекторе
Нагретая жидкость поднимается по коллектору и трубе в накопительный бак
Когда горячая жидкость поступает в теплообменник, установленный в водяной бак, тепло передается от теплообменника к воде
Жидкость в теплообменнике при охлаждении движется вниз по спирали и течет из отверстия в дне бака обратно в коллектор
Нагретая в баке вода скапливается в верхней части бака
Холодная вода из водопровода/резервуара стекает в нижнюю часть бака
Нагретая вода отводится через выпускное отверстие в верхней части бака.
Пока солнце светит на коллектор, жидкость в трубах абсорбера нагревается, перемещаясь в резервуар и таким образом постоянно циркулируя. Этот процесс гарантирует, что вода в баке нагревается всего за несколько часов при интенсивном солнечном излучении.

принципиальная схема солнечного коллектора

Основным элементом коллектора отопления является абсорбер. Он состоит из металлического листа, приваренного к металлическим трубам. Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большего диаметра, расположенным горизонтально. Эти более толстые трубы для входа и выхода жидкости должны быть параллельны друг другу. При этом вход жидкости (нижняя часть абсорбера) и выход (верхняя часть абсорбера) должны быть с разных сторон панели (по диагонали). Для соединений в толстых трубах необходимо просверлить отверстия, соответствующие диаметру вертикальных труб.

Для лучшей передачи тепла от металлической пластины к трубам очень важно обеспечить максимальный контакт между пластиной и трубами. Сварка должна быть по всему элементу. Важно, чтобы металлическая пластина и трубы плотно прилегали друг к другу.

трубы для солнечного водонагревателя

Абсорбер помещен в деревянную раму и покрыт стеклом, которое защищает коллектор и создает внутри парниковый эффект. Используется обычное оконное стекло. Оптимальная толщина составляет 4 мм при сохранении хорошего соотношения надежности и веса. Желаемую площадь стекла желательно разделить на несколько частей. С ним удобнее и безопаснее работать.

Использование нескольких слоев стекла или стеклопакета даст прирост эффективности, но увеличит вес конструкции и стоимость системы.
Солнечные лучи проходят сквозь стекло и нагревают коллектор, а остекление препятствует утечке тепла. Стекло также препятствует движению воздуха в абсорбере, без него коллектор быстро терял бы тепло от ветра, дождя, снега или низких наружных температур.

В корпусе выполнены сквозные отверстия для поступления холодной жидкости и выхода нагретой жидкости из коллектора.

Сам абсорбер окрашен термостойким покрытием. Обычные черные краски начинают шелушиться или испаряться при высоких температурах, в результате чего стекло темнеет. Краска должна полностью высохнуть, прежде чем вы зафиксируете покрытие стекла (во избежание образования конденсата).

Под абсорбером укладывается изоляция. Чаще всего используется минеральная вата. Главное, что летом он выдерживает довольно высокие температуры (иногда свыше 200 градусов).

Снизу каркас закрывается плитой ОСП, фанерой, досками и т.п. Главное требование на этом этапе – убедиться, что дно коллектора надежно защищено от проникновения внутрь влаги.

Чтобы закрепить стекло в раме, сделайте пазы или прикрепите полоски с внутренней стороны рамы. При расчете размеров каркаса учитывайте, что по мере изменения погоды (температуры, влажности) в течение года его конфигурация будет меняться незначительно. Поэтому с каждой стороны рамы оставьте по несколько миллиметров запаса.

Резиновый оконный уплотнитель (D- или E-образный) крепится к канавке или стержню. На него кладется стекло, на которое таким же образом наносится герметик. Сверху все это закреплено оцинкованной жестью. Таким образом, стекло прочно фиксируется в раме, уплотнитель защищает поглотитель от холода и влаги, а стекло не повреждается при «дыхании» деревянной рамы.

Стыки между листами стекла изолируются герметиком или силиконом.
Для организации солнечного отопления дома вам понадобится накопительный бак. Именно здесь хранится нагретая коллектором вода, поэтому стоит позаботиться о его теплоизоляции.

В качестве бака могут быть использованы:

Нерабочие электрокотлы
Различные газовые баллоны
Бочки для пищевых целей
Главное – помнить, что в герметичном баке будет создаваться давление, зависящее от давления водопроводной системы, до которым он будет подключен. Далеко не каждый бак способен выдержать давление в несколько атмосфер.

В баке делаются отверстия для входного и выходного теплообменника, входа холодной воды и входа подогретой воды.

Схема бака-аккумулятора солнечного коллектора

В баке размещен спиральный теплообменник. Для него используется медь, нержавеющая сталь или пластик. Нагретая через теплообменник вода будет подниматься вверх, поэтому ее следует поместить на дно бака.

Коллектор соединяется с баком трубами (например, металлическими или пластиковыми), которые идут от коллектора к баку через теплообменник и обратно к коллектору. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от бака к потребителю должен быть как можно короче, а трубы должны быть очень хорошо изолированы.

Установка солнечного коллектора

Расширительный бак является очень важным элементом системы. Это открытый резервуар, расположенный в самой высокой точке контура циркуляции жидкости. Для расширительного бака можно использовать как металлический, так и пластиковый бак. С его помощью контролировать давление в коллекторе (т.к. жидкость от жары расширяется, может треснуть трубы). Чтобы уменьшить теплопотери, бак также необходимо утеплить. Если в системе есть воздух, он тоже может выйти через бак. Расширительный бачок также заполняет коллектор жидкостью.

бак

Подробнее о строительстве дешевого солнечного коллектора, список необходимых материалов и правила монтажа нагревателя можно узнать, скачав Практическое руководство по строительству солнечных коллекторов для горячей воды.

Активное солнечное отопление | Министерство энергетики

Энергосбережение

Изображение

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

Жидкостное активное солнечное отопление

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

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

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

Сохранение тепла в жидких системах

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

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

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

Распределение тепла для жидкостных систем

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

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

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

Вентиляция

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

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

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

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

Обогреватели воздуха в помещении

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

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

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

Коллекторы испаряемого воздуха

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

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

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

Экономика и другие преимущества активных систем солнечного отопления

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

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

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

Выбор и определение размеров системы солнечного отопления

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

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

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

Строительные нормы, соглашения и правила для систем солнечного отопления

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

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

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

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

Потенциальные проблемы зонирования включают следующее:

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

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

Элементы управления для систем солнечного отопления

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

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

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

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

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

Установка и обслуживание вашей системы солнечного отопления

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

После установки системы ее необходимо надлежащим образом обслуживать, чтобы оптимизировать ее работу и избежать поломок. Разные системы требуют разных типов обслуживания, и вам следует настроить календарь, в котором перечислены задачи обслуживания, которые производители компонентов и установщики рекомендуют для вашей установки.