Виды коллекторов для водопровода: Виды коллекторов – советы по самостоятельному ремонту от Леруа Мерлен в Москве

Типы, монтаж гребенок коллекторов водоснабжения и отопления

Коллекторная арматура (гребенка) позволяет решить сразу несколько проблем, которые связаны с распределением потоков воды и управлением ими в отопительных системах и бытовых водопроводах. На современном рынке можно встретить много разновидностей изделия этой категории, каждое из которых имеет определенное назначение и рассчитано на выполнение своих функций.

Описание и функции коллектора для воды

Классическая коллекторная гребенка представляет собой трубу, на которой имеются отводы для потребителей воды. В зависимости от конфигурации арматуры она может выполнять одну, или сразу несколько следующих функций:

1. Распределительная функция. Заключается в том, что подаваемая на коллектор вода равномерно распределяется по линиям вне зависимости от уровня потребления того или иного подключенного прибора. Такое свойство используется для одновременного подсоединения разной сантехники – душа, умывальника, стиральной или посудомоечной машины и так далее. Суть распределения в том, что вне зависимости от того, где требуется вода, она подается через коллектор равномерно. Благодаря этому исключаются риски получить ожоги под душем, или, например, оставить стиральную машину или водонагревательный бойлер в момент набора воды без надлежащего давления.
2. Отсекающая функция. Заключается в том, что на разные приборы подача воды включается или отключается из одного места. Это дает возможность остановить подачу воды на одной из линий в случае выхода из строя какого-либо из сантехнических приборов, не оставляя при этом другую технику без давления. Данная функция коллектора также позволяет включать и отключать определенные радиаторы отопления или ветки теплого пола в целях экономии или в других случаях.
3. Регулировочная функция. Позволяет не просто перекрывать потоки воды на те или иные линии, но также плавно регулировать давление на каждую из них. Такая функция особо часто используется в отопительных системах, давая возможность пользователю оптимально распределить теплоноситель по всем радиаторам или веткам теплого пола. Это позволяет из одного места регулировать интенсивность отопления той или иной зоны, добиваясь максимальной экономии и комфорта.

Разновидности коллекторов

В зависимости от того, какие функции будут возложены на коллекторную арматуру, подбирается и соответствующее изделие. Современные и наиболее часто используемые в быту гребенки различаются по следующим признакам:

• По материалу. Коллекторы бывают латунные, из нержавейки, полипропиленовые и полиэтиленовые. От материала зависит прочность, долговечность и область применения;
• По типу подсоединения. Характеристика зависит, в первую очередь, от материала, из которого изготовлена гребенка. К примеру, если это пластик, то коллектор и потребители подсоединяются при помощи пайки или обжимных фитингов. Металлическая арматура, — оснащается резьбой;
• По количеству отводов. Минимальное количество отводов в коллекторе – два. Максимум не ограничен, но в быту используются с количеством не более 6-7. Подбирается в зависимости от количества подключаемых потребителей воды, а также, иногда, на перспективу расширения системы;
• По наличию запорной арматуры. Бывают гребенки без кранов и с кранами. В первом случае арматура предназначена только для распределения воды между потребителями. Коллекторы с кранами могут выполнять отсекающую функцию и регулировочную. Гребенки без запорной арматуры могут ею оснащаться отдельно в случае необходимости;
• По типу запорной арматуры. Если на гребенке установлены краны, то они могут быть либо отсекающими, либо регулировочными. В первом случае функционал ограничивается только на двух положениях – открыто и закрыто. Если имеет место регулировочная арматура, то у пользователя есть возможность плавно изменять и настраивать давление воды на каждой ветке и к каждому потребителю;
• По размерам. Тут важны два параметра – диаметр присоединительных входов и отводов, и общий диаметр коллектора. Если первая характеристика влияет на выбор подсоединяемых фитингов и труб, то вторая – на пропускную способность коллектора;
• По производителю. Марка коллекторной арматуры по большому счету влияет на ее качество и цену. Если брать хорошие гребенки, то выбор стоит остановить на итальянских и других производителях, например, Far или Valtec. Если нужно дешево и ненадолго – Китай. Что-то среднее по цене и качеству в последнее время предлагают отечественные производители.

Итог

Планируя какую-либо отопительную или водопроводную систему, следует учитывать все вышеприведенные особенности и характеристики коллекторов. Это можно сделать и самостоятельно, но лучше, и в большинстве случаев надежнее, доверить все профессионалам.

Распределительный коллектор для водоснабжения

Устройство, которое предназначено для разводки водопроводных труб, называется распределительным коллектором. Гребенка выравнивает давление внутри трубопровода, и помогает рабочим жидкостям равномерно распределяться по площади всей системы.

Применяют гребенку для горячего и холодного водоснабжения, а также систем отопления. Это популярный агрегат, который используется сегодня не только в частной недвижимости, но на предприятиях, в том числе на фабриках, в магазинах и на складах.

По варианту своего функционирования гребенка может быть представлена в двух исполнениях – отсекающее устройство либо изделие регулируемого типа. В первом варианте чаще всего применяют шаровой кран¸ а во втором – кран-букса.

Особенности современных распределительных контуров

Приобретая гребенку для системы своего водопровода, покупатель может рассчитывать на стабилизацию давления в системе. Также благодаря изделию можно устранить проблему резких температурных колебаний в отапливаемых помещениях, ведь каждый отопительный прибор будет получать равное количество рабочей жидкости. Равномерное распределение тепла будет способствовать экономии, а значит приобретать распределительный коллектор для водоснабжения и отопления более чем выгодно.

Стоит отметить и тот факт, что установка коллектора позволяет перекрывать линию водоснабжения частично, например, в ванной комнате для ремонта сантехники не затрагивая другие узлы забора воды.

Какими бывают распределительные коллекторы для воды?

Производители часто изготавливают гребенки в разном цветовом исполнении. Для простоты применения коллектор может быть синим и красным, то есть отдельно для горячей и холодной воды.

Отличаются гребенки и количеством отводов, которое варьируется от 2-ух до 4-х. Распределительные коллекторы легко можно сочетать между собой, создавая, таким образом, масштабную конструкцию, предназначенную для подключения большого количества узлов.

Благодаря гребенке можно спрятать от посторонних глаз всю систему разводки. Но чтобы выполнить все без ошибок и лишних материальных затрат, желательно установить конструкцию еще на стадии возведения здания.

Как правильно выбрать распределительный коллектор для водоснабжения?

Чтобы не ошибиться при выборе гребенки, важно определиться с ее назначением. Современные изделия изготавливают из различных материалов, в том числе латуни, бронзы, нержавеющей стали и меди. Лучше всего остановить свой выбор на качественной продукции надежного производителя. 

Перед тем как выбрать гребенку получите консультацию специалиста. Приобретайте товар только у проверенной фабрики, которая дорожит своей репутацией, предлагает гарантии качества и функционирует не первый год. Обратите внимание на цену, качественный коллектор не может стоить слишком дешево. Перед оплатой товара оцените весь ассортимент компании-продавца.

Обязательно учтите:

 

• — Показатель пропускной способности гребенки.
• — Параметры давления, которые являются оптимальными для того или иного агрегата.
• — Возможность модернизации устройства.
• — Срок эксплуатации и цену.

Если вы не уверены в своей компетенции и мало что знаете о нюансах разводки водопроводных/отопительных систем, лучше не ставить эксперименты и получить консультацию квалифицированного специалиста. Профессионал подберет оптимальный вариант, расскажет обо всех особенностях современных распределительных коллекторов и нюансах монтажа.

Гребенки по конструктивному исполнению могут быть простыми и сложными:
 

• — Первый вариант лишен возможности управлять потоком воды. Гребенка этого образца стоит относительно недорого и имеет упрощенную конструкцию, состоящую из патрубка + 2 ответвления.
• — Второй вариант часто дополнен вспомогательными устройствами. Это могут быть датчики для фиксации и определения давления в системе, запорная арматура, блоки автоматики. Сложные гребенки укомплектовываются датчиками температуры, которые могут быть электронными или механическими.

Установка гребенки: как не совершить ошибок при монтаже?

Распределительную гребенку установить не так-то просто, как может показаться на первый взгляд. Сегодня в интернете можно отыскать множество способов и советов, как сделать все быстро и просто, но насколько они эффективны и безопасны, сложно определить. Именно поэтому эксперты рекомендуют доверить монтаж коллектора для нормализации давления в системе только опытным мастерам. К тому же приобретать гребенку важно напрямую от производителя и с гарантиями качества.

Коллектор распределительного типа устанавливают в разных местах. Это может быть специальный шкаф, сделанный из металла или пластика, а также ниша в стене. Важно чтобы гребенка была установлена в помещении с низким показателем влажности (кладовая комната, коридор, другое подсобное помещение). Этот факт положительным образом отразиться на эксплуатационном периоде изделия, и обеспечит безотказное его функционирование на протяжении длительного периода времени.

 

Типы латунных коллекторов и коллекторных узлов

Сплошные коллекторы изготавливаются из специального латунного профиля, который выполняют методом проката. Свойства материала, утолщения профила в местах выполнения отводов и соединения с регулирующей арматурой, обеспечивает непревзойденную прочность и долговечность, по сравнению с аналогами, коллекторов Giacomini данного типа.

Латунные коллекторы серий R551 и R582 выпускаются в размерах от ¾” до 2”, c числом отводов от 2 до 12, с межосевым расстоянием между отводами от 35 до 100 мм. Такой широкий ассортимент позволяет подобрать коллектор Giacomini для любого проекта!

На основе базовых латунных коллекторов R551 выпускаются следующие серии коллекторов Giacomini:

R551S – гребенки с отводами с латунной резьбой.

R553 – серия с регулирующими клапанами: R553S – коллекторы с запорно-регулирующими клапанами, R553V содержит термостатические вентили с пластиковой рукояткой, которая может быть снята для установки сервопривода, R553M – коллекторы с расходомером и регулирующим клапаном.

К серии R553 относятся также коллекторные узлы – коллекторы, пресобранные на кронштейнах, с элементами арматуры. Например R553DK и R553FK, которые  включают в себя подающий коллектор, оборудованный балансировочными запорными клапанами и расходомерами (только R553FK), и обратный коллектор с регулирующими клапанами, на которыx могут быть установлены электротермические приводы. Коллекторы комплектуются удобными многофункциональными клапанами R269T, с помощью которых пользователь может перекрыть поток теплоносителя; в состав этих клапанов входят термометры для контроля температуры, дренажные краны для заполнения или опорожнения системы и воздухоотводчики.

R557 – коллекторные узлы, содержащие смесительные узлы для низкотемпературного отопления (например, «теплого пола»), а также сами смесительные узлы для доукомплектации коллекторов. Регулирование подачи тепллоносителя из системы отопления происходит при помощи двухходового термостатического клапана, далее теплоноситель смешивается с остывшим теплоносителем из обратного контура до требуемой для «теплого пола» температуры. Благодаря применению регулируемых по высоте монтажных кронштейнов в узел может быть установлен циркуляционный насос с монтажной высотой как 180, так и 130 мм. Узел R557 содержит в своем составе дифференциальный байпассный клапан, для защиты насоса от холостого хода.

R559N – коллекторные узлы, позволяющие организовать, в рамках одной конструкции, систему комбинированного – высоко- и низкотепературного отопления – то есть и при помощи радиаторов, и с «тёплым полом». Также при помощи этих узлов реализуется система с использованием погодозависимой автоматики, современных комнатных термостатов с сенсорным управлением, возможностью дистанционного управления при помощи мобильного телефона или через сеть Интернет. Коллекторные узлы R559N поставляются в сборе в металлическом шкафу и служат идеальной базой для создания системы отопления «умного дома».

Принцип работы коллектора на отопление

Что такое коллектор мы уже писали. Сегодня же рассмотрим принцип работы коллектора. 

Независимо от вида коллектора (для разводки к отопительным приборам, для напольного отопления или водопровода) работают они по одному принципу. 
Состоит коллектор из магистральной балки, в которой размещены выходы на одинаковом расстоянии один от одного. Выходы могут быть в разном виде и комплектации:
— просто отверстие с внутренней резьбой;
— выход из шаровым краном;
— выход с вентильным клапаном;
— выход с запорным клапаном под шестигранник;
— выход из термостатическим клапаном;
— выход с расходомером.

Каждый из типов отличается функционалом. Например, выход с шаровым краном обеспечивает только перекрытие отвода. Вентильный клапан позволяет не только перекрыть отвод, а и регулировать поток (расход) воды. То есть количество, проходящее в отдельный контур.
Расходомер и клапан под шестигранник дают возможность настроить нужный и точный расход воды для каждого из контуров. Наиболее удобный из них – расходомер. Так как прямо на нем есть шкала указывающая расход в л/мин. Внутри прозрачного колпачка двигается тарелка. Против какого значения она будет располагаться – такой будет и расход.
Балка с выходами с внутренними резьбами просто распределяет воду по отводам. 

Принцип работы коллектора для водопровода

Обычно такие коллекторы располагаются в ванных комнатах. На них подается вода от водопроводной сети. А дальше распределяется по сантех.приборам: смесителям, стиральным и посудомоечным машинам, кранам и т.д.

Если такой коллектор установлен в частном доме без центрального водопровода, то вода к нему подается от колодца или скважины с помощью насосной станции. 

Принцип работы коллектора для отопления

Если установлен коллектор только для отопительных приборов – то к нему теплоноситель поступает прямо от теплогенератора (котла, теплового насоса и т.д.).
Если коллектор предназначен для теплого пола – то горячая вода сперва попадает на насосно-смесительный узел. Там ее температура понижается до необходимого значения. А затем поступает на распределить по петлям теплого пола. После этого вода поступает на коллектор обратной магистрали. А затем уже снова к котлу.
Также часто коллекторные узлы комбинируют. Если конструкция насосно-смесительной группы позволяет, то два коллекторных блока (для радиаторного отопления и напольного отопления) подключают к ней с разных сторон. В этом случае необходимо следовать указанию по подключению конкретной смесительной группы.

Коллекторы для водоснабжения

Коллекторы для водоснабжения распределяют жидкость по контурам системы. Это может быть модуль ГВС или ХВС с принудительной циркуляцией. Кроме того, данные изделия часто применяются в отоплении. О том, как устроены, на что обратить внимание при покупке и другие полезные советы, читайте в нашем обзоре.

 

Зачем нужен коллектор водоснабжения

 

Водяной коллектор выполняет несколько задач. Наиболее важная, направление жидкости по выделенным линиям, решается благодаря разветвлённой конструкции. Именно поэтому коллектор часто называют гребёнкой. Роль разводчиков выполняют патрубки. Приваренные к корпусу они быстро перехватывают поток и отправляют его по заданному маршруту.

 

 

Если грамотно оборудовать ветку, то можно добиться впечатляющих результатов. Элементы автоматики, балансирующие и смесительные клапаны помогут оптимизировать расход ресурсов. Экономия энергии, пространства и сил делают эксплуатацию максимально выгодной и продолжительной.

У нас вы можете купить

 

Если коллектор не покупать

 

Отказавшись от распределительного коллектора, вам придётся постоянно следить за напором, а также серьёзно позаботиться о безопасности родных. Разводка с одной трубой существенно снижает производительность обвязки.

 

 

Если одновременно открыть несколько кранов, давление будет скакать от большего к меньшему. Температура воды резко меняется. Обжечься можно очень легко, особенно маленьким детям. Поэтому специалисты советуют ставить в разводку именно сантехнический коллектор.

 

Как действуют

 

Коллекторы для водоснабжения продают сотни компаний. Соответственно и названий у них много. Однако, понять, что перед вами гребёнка, очень легко. На вид это обычная труба, но только с выходами.

 

 

Принцип работы строится на разнице диаметров. Первый условный проход, как правило, самый большой. Остальные на 20 или 40 процентов меньше в диаметре. Вода поступает внутрь и сразу разделяется на мелкие потоки и направляется по трубам дальше. При открывании двух кранов и более давление сохраняется.

 

 

Какие бывают

 

Классические коллекторы водоснабжения различаются по количеству контуров, комплектации и материалу. Традиционно производители используют металл.

 

Латунь хорошо показала себя в испытаниях на теплостойкость. Штампованные заготовки выдерживают температуру до 150 градусов, этого более чем достаточно для бытового пользования.

 

 

Нержавеющая сталь обладает повышенной износостойкостью, не боится коррозии, химических сред и других вредных воздействий. Срок службы неограничен, поэтому цена готовых изделий незначительно превышает аналоги. 

Конструкционная сталь дешевая и довольно крепкая. Низкая стоимость объясняется способом обработки. Профили, листы получают на автоматической линии. Среди недостатков отметим предрасположенность к ржавчине.

 

Окисление быстро разрушит структуру металла, и если вовремя не принять меры, её можно смело выбрасывать. Чтобы этого не произошло, поверхность окрашивают. Чаще всего выбирают порошковую краску. Она распределяется равномерно, устраняет незначительные дефекты, усиливает сопротивляемость внешним факторам.

 

Полипропилен имеет малый вес, экологичен и прочен. Гребёнки из него заказывают как профессионалы, так и мастера-самоучки. Монтаж не вызывает сложностей, заменить или добавить новый элемент достаточно просто.

 

 

На таком коллекторе никогда не появятся ржавые разводы. Внутри поддерживается комфортная среда, никаких засоров и отложений.  К минусам относят не всегда хорошее качество соединений. Дело в том, что сборку на базе полипропиленового коллектора делают при помощи пайки. Швы могут сильно оплавиться и разойтись.

 

Советы по выбору

 

1. Определите точно, сколько устройств с холодной и горячей водой.

 

2. Обязательно узнайте, какой тип труб используется в вашей системе. От этого зависит выбор коллектора и фитингов.

 

3. Встроенные вентили — хорошо, так как упрощают монтаж. Встроенные шаровые краны — нет. Они прослужат около 20 лет, сам коллектор рассчитан минимум на 50 лет.   

 

4. Если нет фильтров, купите обратные клапаны и поставьте их перед коллектором.

 

5. Отдавайте предпочтение проверенным брендам. 

Коллектор водоснабжения | Новости «Лавита-Сибирь»

 

Устройство создано для пропорционального распределения давления в трубах. Значительно облегчает замену вышедших из строя элементов. В отличие от разветвителя в форме буквы Т коллектор избавлен от недостатков обычной системы.

Коллектор – это устройство цилиндрической формы с внутренней и наружной резьбой по обеим сторонам. Ввод с более крупным диаметром, куда поступает вода из водоснабжающей системы. Напор водяного потока регулируется устройством на гребенке. Коллектор посредством соединения в виде резьбы подключается с магистралью или другим коллектором. Параллельная система с помощью подводки, фиксируемой по бокам, соединяет с разными точками потребления. На конце устанавливается заглушка. Гребенка содержит от двух до четырех выходов. Для подачи воды значительному количеству пользователей соединяют несколько распределителей, закрывая ненужные отверстия заглушками.

Коллектор водоснабжения купить легко в Новосибирске на сайте «Лавита Сибирь». Компания – официальный представитель известных производителей. В каталоге представлены все виды распределителей.

Назначение коллектора

Назначение коллектора – смешивание воды из разных веток, и распределение по точкам. Его монтируют на центральный стояк. Водная струя разделяется на несколько потоков одинаковой мощности.

Основные функции устройства:

• регулирование давления. Одновременное включение воды несколькими пользователями снижает напор. Коллектор поддерживает одинаковое давление и температуру воды в кранах;
• система исключает соединения, встроенные в стену, тем самым снижает возможность протечек, а также позволяет легко поменять краны и фитинги без порчи облицовки;
• краны на входных отверстиях коллектора регулируют каждую ветку. Отпадает необходимость перерывать воду во всем стояке при ремонте или замене смесителя;
• на подсоединение дополнительной проводки уходит мало времени, так как не нужно менять всю проводку и приобретать детали.

Распределители отличаются антикоррозионными и хорошими гидравлическими свойствами, возможностью монтажа без специальных прокладок.

Достоинства коллектора:

• стабильная работа;
• практичность;
• возможность настройки технических параметров;
• обособленность каждого подсоединения.

Минус системы только один – это высокая цена.

Виды коллекторов

Коллекторы различаются материалом изготовления, деталями, способами подсоединения. Эти параметры необходимо учитывать при покупке, так как некоторые модели могут не подойти к пластиковым трубам.

В зависимости от материала распределительные устройства бывают:

• латунные – прочные, не портящиеся под воздействием горячей воды, нержавеющие. Отличаются высокой стоимостью;
• стальные – легкие изделия, выполненные из нержавеющей стали. Устойчивы к высоким температурам и воздействию огня. Аккуратные коллекторы монтируют на стену;
• полипропиленовые – недорогие, легкие, неподдающиеся коррозии.

По способу крепления бывают:

• резьбовые;
• с фитингами для пластиковых труб;
• с компрессионными фитингами для соединения металлических и пластиковых труб;
• с евроконусом;
• комбинированные.

Распределительные устройства изготавливают в двухвариантном исполнении :разных цветов для холодного и горячего водоснабжения. Коллекторы также различаются по числу выходных отверстий.

Коллекторы и шкафы для водоснабжения

Коллекторы и коллекторные шкафы

При обустройстве автономных систем водоснабжения обеспечить грамотную разводку магистралей и защитить инженерные коммуникации от протечек позволяют коллекторы для воды.

Коллекторы и коллекторные шкафы используются для того, чтобы обеспечить грамотное расположение всех потребителей, которые нуждаются в подключении к водопроводу: сантехнические приборы (краны, унитазы, умывальники), душевые кабины, бытовая техника (стиральные и посудомоечные машины).

Устройство и назначение коллекторов

Коллекторы представляют собой сантехнические приборы, основная задача которых — равномерно распределить ресурсы в системах ХВС, ГВС и отопления.

Коллектор представляет собой гребенку с несколькими выходами, которая распределяет один водяной поток на несколько одинаковых по давлению потоков. При необходимости, такие гребенки могут соединяться между собой при помощи специальных соединений для организации большего числа рабочих ответвлений.

По разным концам коллекторов — резьбовые соединения стандартного размера, один из которых — с внутренней, другой — с наружной резьбой. На свободный конец гребенки устанавливается сантехническая заглушка или дополнительное оборудование и приборы.

Коллекторы могут быть укомплектованы:

• Вентилями;
• Шаровыми кранами.

Назначение этих элементов говорит само за себя: на выбранном отводе при помощи запорных устройств можно полностью перекрыть водяной поток или отрегулировать его силу, что важно при ремонте или замене сантехнических приборов и бытовой техники: наличие коллектора позволяет сохранить водоснабжение по всему помещению и ограничить его на выделенном участке.

Виды коллекторов

По типу материалов встречаются коллекторы:

• Из нержавеющей стали. Они отличаются исключительной устойчивостью к коррозии, пожарной безопасностью, перепадам температур и являются универсальными для всех видов водопроводных систем.
• Из латуни. Прочные разделители не подвержены коррозии, устойчивы к высокой температуре, отличаются эстетичным внешним видом.
• Из полипропилена. Разделители не подвержены коррозии и ржавчине.

В каталоге нашего интернет-магазина Вы можете приобрести коллекторы для систем водоснабжения, коллекторные шкафы и комплектующие.

Плоский коллектор

для использования в солнечных системах горячего водоснабжения

Плоские солнечные коллекторы

для солнечной горячей воды

Плоский пластинчатый коллектор представляет собой 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 коллектор имеет тенденцию быть более экономичным благодаря своей простой конструкции, низкой стоимости и относительно более простой установке по сравнению с другими формами систем водяного отопления.Кроме того, плоские солнечные коллекторы более чем способны подавать необходимое количество горячей воды требуемой температуры.

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 протравлены в черный цвет для поглощения тепла. как можно больше солнечного излучения для максимальной эффективности.

Эта почерневшая теплопоглощающая поверхность имеет несколько параллельных медных труб 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 абсорбирующая пластина заключены в изолированную металлическую или деревянную коробку с листом остекления, стеклянным или пластиковым спереди, чтобы защитить закрытую абсорбирующую пластину и создать изолирующее воздушное пространство.Этот материал остекления не поглощает в какой-либо 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 поглотителя 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.

Типовой коллектор с плоской пластиной

Коллектор с плоской пластиной может нагревать жидкость внутри, используя как прямой, так и 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 зависеть в основном 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 днем ​​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.

Система прямого солнечного нагрева воды

Система прямого солнечного 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 центральный водонагреватель или погружной резервуар 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 следует соблюдать осторожность при установке такой системы, поскольку 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, которые также известны как системы с замкнутым контуром, отличаются от предыдущей термосифонной системы тем, что в них используется теплообменник, который отделен от плоского пластинчатого коллектора солнечных батарей 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.

Непрямая солнечная тепловая система

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 за пределами 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 солнечное нагревание 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 используются небольшой низковольтный насос 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 размещаются под крышей внутри зданий, поэтому непрямое 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 свой собственный солнечный термальный водонагреватель, так почему бы не нажать здесь и не получить копию на Amazon 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 от 20 до 30 квадратных футов нагревает около 60 галлонов (300 литров) воды. воды размером со стандартный резервуар для горячей воды.

Как правило, вам понадобится 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 .

Типы систем

Этот документ предназначен для ознакомления широкой общественности Флориды с типичными методами нагрева воды для дома с помощью солнца. Обсуждаемые типы солнечных систем — это насосные (прямые и косвенные), термосифонные и накопительные со встроенным коллектором.

Описаны следующие солнечные водонагревательные системы:

Системы с прямым насосом
Система с дифференциальным контроллером
Система с фотоэлектрическим приводом
Система с косвенным насосом
Система обратного дренажа
Система накопления с интегральным коллектором (ICS)
Термосифонная система Для получения дополнительной информации

---

Система с дифференциальным регулятором

Система с прямой перекачкой, показанная на рисунке 1, имеет один или несколько коллекторов солнечной энергии, установленных на крыше, и резервуар для хранения где-то внизу, обычно в гараже или подсобном хозяйстве комната.Насос перекачивает воду из бака в коллектор. и обратно. Это называется прямой (или разомкнутой) системой, потому что солнечное тепло передается непосредственно циркулирующей питьевой воде через коллекторные трубы и накопительный бак; нет антифриза или задействован теплообменник.

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

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

А защита от замерзания скрытого типа установленный рядом с коллектором клапан обеспечивает защиту от замерзания.Когда температура приближается к нулю, клапан открывается, чтобы позволить поток теплой воды через коллектор.

Коллектор также должен позволяют осуществлять слив вручную, закрыв запорные клапаны (расположенные над резервуаром для хранения) и открыв сливные краны.

Автомат рециркуляция — еще одно средство защиты от замерзания. Когда вода в коллекторе достигает температуры близкой к замерзанию, контроллер включает насос на несколько минут, чтобы нагреть коллектор вода из бака.

Рис. 1. Типовая система с прямым насосом

Фотоэлектрические управляемая система

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

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

Таймеры для обычных бытовых приборов также может управлять работой солнечной системы. Эти таймеры должны включать резервный аккумулятор на случай сбоев питания.

Таймер установлен работать в течение дня, когда солнечное излучение доступны для нагрева питьевой воды. Во избежание потери энергия из резервуара в пасмурные дни, коллектор питает и обе возвратные линии подключаются в нижней части накопительного бака. со специальным клапаном.При нормальной эксплуатации естественное расслоение позволяет более теплой воде подниматься до верха резервуара.

Рис. 2. Прямая система с фотоэлектрическим насосом

Такая конструкция системы распространена в северных регионах. климат, в котором чаще бывают заморозки. Антифриз раствор циркулирует по коллектору, а теплообменник передает тепло от раствора антифриза воде в бак.При использовании токсичных теплоносителей используется теплообменник с двойными стенками. требуется для. Обычно, если теплообменник установлен в резервуар для хранения, он должен находиться в нижней половине резервуара.

Система, показанная на Рисунке 3, является пример этого типа системы. Здесь перекачивается раствор теплоносителя. через коллектор по замкнутому контуру. В петлю входит коллектор, соединительный трубопровод, насос, расширительный бак и теплообменник.Змеевик теплообменника в нижней половине накопительного бака передает тепло от теплопередающего раствора к питьевой воде в резервуар для хранения солнечной энергии. Альтернатива этой конструкции — обернуть теплообменник вокруг бака. Это предохраняет его от контакта с Питьевая вода.

Мозг системы — это дифференциальный контроллер. В сочетании с датчиками температуры коллектора и резервуара контроллер определяет, когда насос должен быть активирован, чтобы направить теплоноситель через коллектор.

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

Рис. 3. Система с косвенной перекачкой, использующая раствор антифриза

Безотказный метод обеспечения того, чтобы коллекторы и коллектор контурный трубопровод никогда не замерзнет, ​​чтобы удалить всю воду из коллекторов и трубопровод, когда система не собирает тепло.Это основная особенность системы обратного слива, показанная на рисунке 4 (см. Стр. 3) . Защита от замерзания предоставляется, когда система находится в режиме слива. Вода в коллекторы и открытые стоки трубопроводов в изолированную обратную дренажную систему резервуар резервуара каждый раз, когда насос отключается. Небольшой наклон коллекторы необходимы для обеспечения полного дренажа. Смотровое стекло, прикрепленное к сливному резервуару, показывает когда резервуар-накопитель полон, а коллектор опорожнен.

В данной системе рекомендуется использовать дистиллированную воду. может использоваться в качестве раствора для переноса жидкости в коллекторном контуре. С использованием дистиллированная вода увеличивает характеристики теплопередачи и предотвращает возможное накопление минералов в транспортном растворе.

Когда снова светит солнышко, помпа включается дифференциалом контроллер. Вода перекачивается из резервуара в коллекторы, позволяя собирать тепло.Вода, хранящаяся в резервуаре бак циркулирует по замкнутому контуру через коллекторы и теплообменник. теплообменник в нижней части солнечного бака.

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

Рис. 4. Система с косвенной перекачкой, использующая дистиллированную воду

В показанной солнечной системе со встроенным коллектором-накопителем на рисунке 5 накопитель горячей воды система коллектор.Холодная вода постепенно течет через коллектор, где нагревается солнцем. Набирается горячая вода сверху, которая самая горячая, и течет запасная вода в дно. Эта система проста, потому что насосы и контроллеры не требуются. По запросу холодная вода из дома поступает в коллектор и горячая вода из коллектора течет в норму дополнительный бак горячей воды в доме.

Замораживание промывочного типа предохранительный клапан устанавливается в верхнем водопроводе возле коллектора.Когда температура приближается к нулю, этот клапан открывается, позволяя относительно теплая вода течет через коллектор для предотвращения замерзания. В южная Флорида и некоторые районы центральной Флориды, термальный масса большого объема воды внутри коллектора ИУС обеспечивает средство защиты от замерзания.

Рисунок 5. Интегральная коллекторная система хранения

Типовая термосифонная система показана на рисунке. 6.Как солнце светит на коллектор, вода внутри коллекторные расходомеры нагреваются. Поскольку она нагревается, эта вода слегка расширяется и становится светлее холодной воды в резервуар для хранения солнечной энергии, установленный над коллектором. Тогда гравитация вытягивает более тяжелую холодную воду из бака в коллектор впуск. Холодная вода проталкивает нагретую воду через коллектор. выход и в верхнюю часть бака, таким образом нагревая воду в танк.

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

Эта система имеет термоуправляемый клапан, предохраняющий коллектор от замерзания. Он также включает запорные клапаны, которые позволяют вручную опорожнять солнечную систему в случае замерзания или полностью исключить.

Рисунок 6. Термосифонная система

ФСЭК имеет и другие публикации по солнечному нагреву воды в домах и плавательных бассейнах. В сопутствующем документе под названием Solar Hot Water Q&A, (FSEC-EN-5) будут рассмотрены вопросы экономики, установки и определения размеров.

Отопительный коллектор — обзор

3.2.11.3 Системы обогрева помещений Air

Солнечные воздухонагреватели еще не подвергались детальному изучению, как солнечные водонагреватели, но для отопления небольших одноэтажных домов воздухонагреватели имеют ряд преимуществ, например простоту, низкую стоимость и отсутствие опасностей 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 волнистым листом

C)

Коллекторная панель со стальными ребрами

D32)

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 окрашены 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.

Так как 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, в то время как теплоемкость 1 м3 воды составляет 1,16 Втч / градус С.

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, изготовленные 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 / сек через короб глубиной около 10 см с почерневшей спинкой, покрытой одним или несколькими остеклениями. Когда 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 остеклениями. 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 хранилище на каменном дне. С помощью другого вентилятора нагретый воздух может подаваться в комнаты.

Рис. III / 18.

Источник: ISES

Та же самая 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.

От носителя информации до воздуха.

Конечно, во всех этих трех точках есть потери тепла.

Носитель данных 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 водонагревателем 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: СОЛАРОН

Рис. III / 19b.

Источник: СОЛАРОН

Рис. III / 19c.

Источник: СОЛАРОН

Рис. III / 19d.

Источник: СОЛАРОН

Телкес и Раймонд построили солнечный дом 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 недавно было 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 почерневший 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 ненавистниками, покрывающими 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 выдувается 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.

Урок 2: Основы солнечного горячего водоснабжения

Обзор

В этом уроке вы узнаете об использовании солнца для получения тепла. В этой части курса мы уделим особое внимание нагреву горячей воды для дома.

В солнечной водонагревательной системе сбор тепла является основной целью наряду с отводом тепла от собирающей поверхности, передачей его в накопитель и, в конечном итоге, использованием его для нагрева горячей воды для бытового потребления.

Мелководье озера обычно теплее, чем глубокое. Это потому, что солнечный свет может нагреть дно озера на мелководье, которое, в свою очередь, нагревает воду. Это природный способ солнечного нагрева воды. Солнце можно использовать практически так же, как для нагрева воды в зданиях и бассейнах.

Большинство солнечных водонагревательных систем для зданий состоит из двух основных частей: солнечного коллектора и накопительного бака .Самый распространенный коллектор называется коллектор с плоской пластиной . Установленный на крыше, он представляет собой тонкую плоскую прямоугольную коробку с прозрачной крышкой, обращенной к солнцу. Маленькие трубки проходят через коробку и несут жидкость — воду или другую жидкость, такую ​​как раствор антифриза, — для нагрева. Трубки прикреплены к пластине абсорбера , окрашенной в черный цвет для поглощения тепла. По мере того, как в коллекторе накапливается тепло, он нагревает жидкость, проходящую по трубкам. Ниже описаны различные типы солнечных коллекторов.

В накопительном баке находится горячая жидкость. Это может быть просто модифицированный водонагреватель, но обычно он больше и очень хорошо изолирован. Системы, в которых используются жидкости, отличные от воды (обычно смесь пропиленгликоля), нагревают воду, пропуская ее через теплообменник, который передает тепло от смеси гликоля к нагреваемой воде.

Солнечные водонагревательные системы могут быть активными или пассивными . Наиболее распространены активные системы, в которых для перемещения жидкости между коллектором и резервуаром для хранения используются насосы.С другой стороны, пассивные системы полагаются на силу тяжести и склонность воды к естественной циркуляции при нагревании.

Этот дом в Неваде имеет встроенную коллекторную систему хранения (ICS) для обеспечения горячей водой.

Солнечные коллекторы — ключевой компонент активных систем солнечного отопления. Солнечные коллекторы собирают солнечную энергию, преобразуют ее излучение в тепло, а затем передают это тепло воде, солнечной жидкости или воздуху.Солнечная тепловая энергия может использоваться в солнечных водонагревательных системах, солнечных нагревателях бассейнов и солнечных системах отопления помещений. Есть несколько видов солнечных коллекторов:

Коллекторы плоские Коллекторы вакуумные Интегральные коллекторно-накопительные системы

В жилых и коммерческих зданиях, где требуется температура ниже 200F, обычно используются плоские коллекторы, тогда как в тех, где требуется температура выше 200F, используются вакуумные трубчатые коллекторы.

В начало

Солнечные водонагревательные системы Типы

Активные солнечные водонагревательные системы

Активные солнечные водонагреватели используют электрические насосы, клапаны и контроллеры для циркуляции воды или других теплоносителей (обычно смеси пропиленгликоля) через коллекторы. Существуют три типа активных солнечных водонагревательных систем:

1. В системах с прямой циркуляцией (или открытых систем ) используются насосы для циркуляции воды через коллекторы.Эти системы подходят для мест, которые не замерзают в течение длительного времени и не имеют жесткой или кислой воды. Эти системы не одобрены Solar Rating & Certification Corporation (SRCC), если в них используется рециркуляционная защита от замерзания (циркуляция теплой воды в резервуаре в условиях замерзания), потому что для эффективной защиты требуется электроэнергия.

2. Системы с косвенной циркуляцией (или закрытых систем ) перекачивают теплоносители, такие как смесь гликоля и водяного антифриза, через коллекторы.Теплообменники передают тепло от жидкости питьевой воде, хранящейся в резервуарах. Некоторые непрямые системы имеют защиту от перегрева, которая защищает коллектор и гликолевую жидкость от перегрева при низкой нагрузке и высокой интенсивности поступающего солнечного излучения.

3. Дренажные системы , тип косвенной системы, используют насосы для циркуляции воды через коллекторы. При остановке насосов вода из коллекторного контура сливается в резервуар-накопитель.Это делает дренажные системы хорошим выбором в более холодном климате. Дренажные системы должны быть тщательно установлены, чтобы гарантировать, что трубопровод всегда наклонен вниз, чтобы вода полностью стекала из трубопровода. В некоторых обстоятельствах этого может быть сложно.

Солнечные водонагревательные системы с отводом воды — хороший выбор для холодного климата, такого как Пенсильвания. Иллюстрация: Солнечный центр Северной Каролины.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные солнечные водонагревательные системы обычно дешевле активных систем, но обычно не так эффективны.Пассивные солнечные водонагреватели полагаются на силу тяжести и склонность воды к естественной циркуляции при нагревании. Поскольку они не содержат электрических компонентов, пассивные системы, как правило, более надежны, проще в обслуживании и, возможно, имеют более длительный срок службы, чем активные системы.

1. Системы хранения со встроенным коллектором состоят из одного или нескольких резервуаров, помещенных в изолированную коробку с застекленной стороной, обращенной к солнцу. Зимой их необходимо осушить или защитить от замерзания.Эти солнечные коллекторы лучше всего подходят для областей, где температура редко опускается ниже нуля. Они также хороши в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде; но они плохо работают в семьях с преимущественно утренними розыгрышами, потому что они теряют большую часть собранной энергии за ночь.

2. Системы Thermosyphon — это экономичный и надежный выбор, особенно в новых домах. Эти системы основаны на естественной конвекции теплой воды, поднимающейся вверх, для циркуляции воды через коллекторы и в резервуар (расположенный над коллектором).Когда вода в солнечном коллекторе нагревается, она становится светлее и естественным образом поднимается в резервуар наверху. Тем временем более холодная вода стекает по трубам к нижней части коллектора, улучшая циркуляцию. Некоторые производители размещают накопительный бак на чердаке дома, скрывая его от глаз. Непрямые термосифоны (которые используют гликолевую жидкость в коллекторном контуре) могут быть установлены в климатических условиях, склонных к замерзанию, если трубопровод в некондиционном пространстве должным образом защищен.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда нуждаются в резервной системе в пасмурные дни и в периоды повышенного спроса.Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резервное копирование и могут уже быть частью солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку накопительная система со встроенным коллектором уже накапливает горячую воду в дополнение к накоплению солнечного тепла, она может быть укомплектована водонагревателем по запросу (без резервуара или проточным) для резервного копирования

В начало

Компоненты солнечной водонагревательной системы

Компоненты: Коллекторы

1.Коллекторы плоские Плоские коллекторы — наиболее распространенные солнечные коллекторы для солнечных водонагревательных систем в домах и солнечного отопления помещений. Типичный коллектор с плоской пластиной представляет собой изолированный металлический ящик со стеклянной или пластиковой крышкой (так называемое остекление) и поглотительной пластиной темного цвета. Эти коллекторы нагревают жидкость или воздух до температуры менее 180 ° F. (см. Рис. 1) Жидкие плоские коллекторы нагревают жидкость, когда она течет по трубкам внутри или рядом с пластиной абсорбера.В простейших жидкостных системах используется бытовая питьевая вода, которая нагревается, проходя непосредственно через коллектор, а затем течет в дом. Солнечное отопление бассейна также использует технологию жидкостных плоских коллекторов.

Рис.1

Неглазурованные солнечные коллекторы обычно используются для обогрева плавательных бассейнов.

Воздушные плоские коллекторы используются в основном для солнечного отопления помещений.Пластины абсорбера в коллекторах воздуха могут быть металлическими листами, слоями экрана или неметаллическими материалами. Воздух проходит мимо абсорбера за счет естественной конвекции или вентилятора. Поскольку воздух проводит тепло гораздо хуже, чем жидкость, от абсорбера коллектора воздуха передается меньше тепла, чем от абсорбера коллектора жидкости. Для отопления помещений используются воздушные плоские коллекторы.

2.Коллекторы вакуумные

Рис. 2 | Коллекторы с вакуумными трубами эффективны при высоких температурах.

Коллекторы с вакуумными трубками могут достигать чрезвычайно высоких температур (от 170F до 350F), что делает их более подходящими для коммерческого и промышленного применения. Однако коллекторы с вакуумированными трубками дороже, чем коллекторы с плоскими пластинами, при этом стоимость единицы площади примерно в два раза выше, чем у коллекторов с плоскими пластинами.(см. рисунок 2)

Коллекторы обычно состоят из параллельных рядов прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Ребро покрыто покрытием, которое хорошо поглощает солнечную энергию, но препятствует радиационным потерям тепла. Воздух удаляется или откачивается из пространства между стеклянными трубками и металлическими трубками для создания вакуума, который устраняет кондуктивные и конвективные потери тепла.

Новая конструкция с вакуумными трубками доступна от китайских производителей, Beijing Sunda Solar Energy Technology Co.Ltd. Конструкция «Дьюара» представляет собой вакуум, содержащийся между двумя концентрическими стеклянными трубками, с избирательным покрытием абсорбера на внутренней трубке. Обычно воде позволяют термосифонировать вниз и обратно во внутреннюю полость, чтобы передать тепло резервуару для хранения. Нет никаких межмолекулярных уплотнений. Этот тип вакуумной трубки может стать конкурентоспособным по стоимости по сравнению с плоскими пластинами.

3. Интегральные коллекторно-накопительные системы

Интегральные коллекторно-накопительные системы (ICS), также известные как системы периодического действия, состоят из одного или нескольких пустых резервуаров или трубок в изолированном застекленном ящике.Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду, а затем попадает в обычный резервный водонагреватель.

Системы

ICS — это простые и надежные солнечные водонагреватели. Однако их следует устанавливать только в климате с умеренным морозом, поскольку сам коллектор или наружные трубы могут замерзнуть в очень холодную погоду. Некоторые недавние исследования показывают, что проблему замерзания труб в некоторых случаях можно решить, используя устойчивые к замерзанию трубопроводы в сочетании с методом защиты от замерзания.

Компоненты: Теплообменник
В солнечных водонагревательных системах используются теплообменники для передачи солнечной энергии, поглощенной в солнечных коллекторах, жидкости или воздуху, используемым для нагрева воды или помещения.

Теплообменники могут быть изготовлены из стали, меди, бронзы, нержавеющей стали, алюминия или чугуна. В системах солнечного отопления обычно используется медь, поскольку она является хорошим проводником тепла и обладает большей устойчивостью к коррозии.

Солнечные водонагревательные системы используют два типа теплообменников:

1.Теплообменники жидкость-жидкость

Теплообменники жидкость-жидкость используют теплоноситель, который циркулирует через солнечный коллектор, поглощает тепло, а затем проходит через теплообменник для передачи тепла воде в резервуар для хранения. Жидкие теплоносители, такие как антифриз, защищают солнечный коллектор от замерзания в холодную погоду. Жидкостные теплообменники имеют один или два барьера (одинарные или двойные стенки) между теплоносителем и водопроводом.

Одностенный теплообменник представляет собой трубу или трубку, окруженную жидкостью. Либо жидкость, проходящая по трубке, либо жидкость, окружающая трубки, может быть теплоносителем, а другая жидкость — питьевой водой. Теплообменники с двойными стенками имеют две стенки между двумя жидкостями. Две стенки часто используются, когда теплоноситель токсичен, например, этиленгликоль. Двойные стенки часто требуются в качестве меры безопасности в случае утечек, чтобы гарантировать, что антифриз не смешается с питьевой водой.Примером двухстенного теплообменника жидкость-жидкость является «кольцевой теплообменник», в котором трубка обернута вокруг бака с горячей водой и прикреплена к внешней стороне. Трубка должна быть должным образом изолирована, чтобы уменьшить тепловые потери. Некоторые местные нормы и правила требуют наличия двустенных теплообменников в солнечных водонагревательных системах.

Хотя двустенные теплообменники повышают безопасность, они менее эффективны, поскольку тепло должно передаваться через две поверхности, а не через одну. Для передачи такого же количества тепла теплообменник с двойными стенками должен быть больше, чем теплообменник с одинарными стенками.

2. Воздухо-жидкостные теплообменники

Солнечные системы отопления с воздухонагревательными коллекторами обычно не нуждаются в теплообменнике между солнечным коллектором и системой распределения воздуха. Некоторые солнечные системы воздушного отопления предназначены для нагрева воды, если удовлетворяются требования к обогреву помещения. В этих системах используются теплообменники типа «воздух-жидкость», которые аналогичны теплообменникам «жидкость-воздух».

Конструкции теплообменников
Существует множество конструкций теплообменников.Вот несколько распространенных:

1. Змеевик в баке

Теплообменник представляет собой змеевик в накопительном баке. Это может быть одинарная трубка (одностенный теплообменник) или толщина двух трубок (двустенный теплообменник). Менее эффективной альтернативой является размещение змеевика снаружи резервуара коллектора с изоляционным покрытием.

2. Кожухотрубный теплообменник Теплообменник отделен от накопительного бака (вне его).У него есть две отдельные петли для жидкости внутри корпуса или оболочки. Жидкости текут в противоположных направлениях друг к другу через теплообменник, обеспечивая максимальную теплопередачу. В одном контуре нагреваемая жидкость (например, питьевая вода) циркулирует по внутренним трубкам. Во втором контуре теплоноситель протекает между кожухом и трубками с водой. Трубки и оболочка должны быть из одного материала. Когда коллектор или жидкий теплоноситель токсичны, используются трубы с двойными стенками, а нетоксичная промежуточная переносящая жидкость помещается между внешней и внутренней стенками труб.

3. Трубчатый теплообменник

В этой очень эффективной конструкции трубы для воды и теплоносителя находятся в прямом тепловом контакте друг с другом. Вода и теплоноситель движутся в противоположных направлениях. Этот тип теплообменника имеет две петли, аналогичные описанным в кожухотрубном теплообменнике.

В начало

Калибровка

Для обеспечения эффективности теплообменник должен иметь правильный размер.При выборе правильного размера необходимо учитывать множество факторов, в том числе следующие:

• Тип теплообменника
• Характеристики жидкого теплоносителя (удельная теплоемкость, вязкость и плотность)
• Расход
• Температура на входе и выходе для каждой жидкости.

Обычно производители предоставляют показатели теплопередачи для своих теплообменников (в британских тепловых единицах в час) для различных температур жидкости и расхода. Кроме того, размер поверхности теплообменника влияет на его скорость и эффективность: большая площадь поверхности передает тепло быстрее и эффективнее.

Установка

Для обеспечения наилучшей производительности всегда соблюдайте рекомендации производителя по установке теплообменника. Обязательно выберите жидкий теплоноситель, совместимый с типом теплообменника, который вы будете использовать. Если вы хотите построить свой собственный теплообменник, имейте в виду, что использование различных металлов в конструкции теплообменника может вызвать коррозию. Кроме того, поскольку разнородные металлы имеют разные характеристики теплового расширения и сжатия, могут возникнуть утечки или трещины.Любое из этих условий может сократить срок службы теплообменника.

Компоненты: теплоносители

Жидкие теплоносители переносят тепло через солнечные коллекторы и теплообменник в резервуары для хранения тепла в солнечных водонагревательных системах. При выборе теплоносителя следует учитывать следующие критерии:

• Коэффициент расширения: относительное изменение длины (или иногда объема, если указано) материала за единицу изменения температуры
• Вязкость сопротивления жидкости сдвиговым силам (и, следовательно, течению)
• Теплоемкость Способность вещества накапливать тепло
• Точка замерзания Температура, ниже которой жидкость превращается в твердое вещество
• Точка кипения Температура, при которой жидкость кипит
• Точка вспышки: самая низкая температура, при которой пар над жидкостью может воспламениться на воздухе.

Например, в холодном климате для солнечных водонагревательных систем требуются жидкости с низкой температурой замерзания. Жидкости, подвергающиеся воздействию высоких температур, например, в пустынном климате, должны иметь высокую температуру кипения. Вязкость и теплоемкость определяют количество необходимой энергии перекачивания. Жидкость с низкой вязкостью и высокой удельной теплоемкостью перекачивать легче, потому что она менее устойчива к течению и передает больше тепла. Другими свойствами, которые помогают определить эффективность жидкости, являются ее коррозионная активность и стабильность

.

Типы жидкостей-теплоносителей
Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых жидкостей-теплоносителей и их свойства:

Воздух
Воздух не замерзает и не закипает, не вызывает коррозии.Однако он имеет очень низкую теплоемкость и имеет тенденцию вытекать из коллекторов, воздуховодов и заслонок.

Вода
Вода нетоксична и недорогая. Благодаря высокой удельной теплоемкости и очень низкой вязкости его легко перекачивать. К сожалению, вода имеет относительно низкую температуру кипения и высокую температуру замерзания. Он также может вызывать коррозию, если pH (уровень кислотности / щелочности) не поддерживается на нейтральном уровне. Вода с высоким содержанием минералов (т. Е. «Жесткая» вода) может вызывать образование минеральных отложений в трубах коллектора и водопроводах системы.

Смеси гликоль / вода
Наиболее распространенной жидкостью, используемой в закрытых солнечных водонагревательных системах, является пропиленгликоль. Смеси гликоль / вода имеют соотношение гликоль-вода 50/50 или 60/40. Этилен и пропиленгликоль — «антифризы». Этиленгликоль чрезвычайно токсичен и должен использоваться только в двустенных замкнутых системах. Вы можете использовать смеси пропиленгликоля и воды пищевого качества в одностенных теплообменниках, если смесь сертифицирована как нетоксичная.Убедитесь, что в него не добавлены токсичные красители или ингибиторы. Большинство гликолей портятся при очень высоких температурах. Значение pH, точку замерзания и концентрацию ингибиторов следует проверять ежегодно, чтобы определить, нуждается ли смесь в каких-либо корректировках или заменах для поддержания ее стабильности и эффективности.

Хладагенты / жидкости с фазовым переходом
Они обычно используются в качестве теплоносителя в холодильниках, кондиционерах и тепловых насосах. Обычно они имеют низкую температуру кипения и высокую теплоемкость.Это позволяет небольшому количеству хладагента очень эффективно передавать большое количество тепла. Хладагенты быстро реагируют на солнечное тепло, что делает их более эффективными в пасмурные дни, чем другие перекачивающие жидкости. Поглощение тепла происходит, когда хладагент закипает (переходит из жидкой фазы в газообразную) в солнечном коллекторе. Высвобождение накопленного тепла происходит, когда газообразный хладагент снова конденсируется в жидкость в теплообменнике или конденсаторе. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками и тепловыми трубками используют этот вид жидкости.

В течение многих лет хлорфторуглеродные (CFC) хладагенты, такие как фреон, были основными жидкостями, используемыми производителями холодильников, кондиционеров и тепловых насосов, поскольку они негорючие, малотоксичные, стабильные, некоррозионные и не замерзают. Однако из-за негативного воздействия ХФУ на озоновый слой Земли производство ХФУ постепенно прекращается, как и производство гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ). Те немногие компании, которые производили солнечные системы с хладагентом, либо полностью прекратили производство этих систем, либо в настоящее время ищут альтернативные хладагенты.Некоторые компании исследовали метиловый спирт в качестве замены хладагентов.

Если солнечная система заправлена ​​хладагентом и нуждается в обслуживании, следует связаться с местным специалистом по обслуживанию солнечных батарей или холодильного оборудования. С 1 июля 1992 года преднамеренный выброс ХФУ и ГХФУ во время обслуживания и ремонта или утилизации оборудования, содержащего эти соединения, является незаконным и карается высокими штрафами. Несмотря на то, что производство CFC было прекращено в США в 1996 г., лицензированный техник по холодильному оборудованию все еще может обслуживать вашу систему.

В начало

Компоненты: Циркуляционные насосы

Центробежные циркуляционные насосы чаще всего используются в солнечных водонагревательных системах. Центробежные насосы обычно имеют низкое энергопотребление, низкие эксплуатационные расходы и высокую надежность. Корпуса обычно изготавливаются из чугуна, бронзы или нержавеющей стали. Для более дешевых замкнутых систем подходят циркуляционные насосы из чугуна. Для разомкнутых систем циркуляции пополняющей воды необходим циркуляционный насос из бронзы.Насосы из нержавеющей стали используются в плавательных бассейнах и других областях, где присутствуют химические вещества.

Как только определено, что насос должен работать в замкнутом контуре, разомкнутом контуре или в другой конкретной среде, для выбора подходящего насоса используются требования к напору и расходу солнечной системы. Напор — это давление, которое насос должен создать, чтобы создать желаемый поток через систему. Общее давление, которое должен создать насос, определяется высотой подъема воды и сопротивлением трения трубы.

Статический напор — это давление, возникающее в результате вертикальной высоты и соответствующего веса столба жидкости в системе. Чем выше насос должен поднимать жидкость против силы тяжести, тем выше статический напор, который он должен развивать. Динамический напор включает сопротивление трению жидкости, протекающей по трубе и фитингам в системе. Давление, которое насос должен создать для преодоления динамического напора, зависит от размера и длины трубы, количества фитингов и изгибов, а также скорости потока и вязкости жидкости.

Циркуляционные насосы обычно делятся на категории с низким, средним или высоким напором. Приложения с низким напором имеют напор от 3 до 10 футов (0,9–3 м); аппликации со средним напором, от 10 до 20 футов (3-6 м) напора; и аппликации с высоким напором, более 20 футов напора.

Компоненты: датчики и органы управления

Дифференциальный контроллер сообщает насосу, когда включать и выключать. Контроллер через датчики, подключенные к коллектору и накопительному резервуару, определяет, достаточно ли теплее выход коллектора, чем дно резервуара, чтобы включить циркуляционный насос.

Датчики расположены на выходе из коллектора и в нижней части солнечного резервуара. Эти датчики представляют собой термисторы, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры. Дифференциальный контроль сравнивает сопротивления двух датчиков. Он включает насос, когда коллекторы теплее (обычно 20F), чем дно солнечного резервуара для сбора полезного тепла. Контроллер обычно отключает насос, когда разница температур составляет от 3 до 50F.

Компоненты: Накопительный бак

Солнечная система нагрева воды обычно устанавливается между холодной водой, поступающей в дом, и обычным водонагревателем, и используется для предварительного нагрева воды, поступающей в обычный водонагреватель. Накопительный бак необходим для хранения воды, нагретой солнечной системой нагрева воды. Добавление еще одного накопительного бака для хранения воды, нагретой солнечными батареями, не только более эффективно, чем обычный водонагреватель, но и солнечный водонагреватель действует как средство защиты солнечных панелей от перегрева.На этом рисунке слева показан накопительный бак емкостью 80 галлонов, а справа — обычный водонагреватель, работающий на природном газе, с дополнительным изоляционным покрытием.

В летние месяцы, когда можно довольствоваться только солнечной горячей водой, вы можете установить «узел байпасного клапана» между накопительным баком солнечной энергии и резервным водонагревателем. Обвод солнечного коллектора состоит из трех клапанов (или двух трехходовых клапанов), которые позволяют напрямую снабжать дом водой, нагретой солнечными батареями.Клапан темперирования должен быть добавлен, когда вода, нагретая солнечными батареями, горячее, чем обычно производится в обычном баке с термостатическим управлением. Клапан темперирования устанавливается на трубопроводе горячей воды, питающей дом. Желаемую максимальную температуру воды, подаваемой в кран, можно отрегулировать. Горячая вода поступает с одной стороны, холодная при необходимости — снизу, а смешанная вода уходит в дома по водопроводу горячей воды. Компоненты: обратный клапан

Обратный клапан позволяет жидкости течь только в одном направлении.Он предотвращает потерю тепла в ночное время за счет конвективного потока от теплого накопительного бака к холодным коллекторам. Обратные клапаны бывают «поворотного» или «пружинного» типа. Обратные клапаны поворотного типа должны быть установлены надлежащим образом (т. Е. Не перевернутыми вертикально, чтобы они могли висеть открытыми). Обратный клапан поворотного типа следует использовать с насосом, питаемым непосредственно от фотоэлектрического модуля. В условиях слабого солнечного света происходит более низкая скорость потока, которая может быть недостаточно сильной, чтобы преодолеть пружинный обратный клапан. Для систем, использующих циркуляционные насосы переменного тока, следует установить пружинные обратные клапаны.Пружина сопротивляется потоку термосифона в любом направлении.

Компоненты: Расширительный бак

Расширительный бак позволяет жидкости в замкнутой системе расширяться и сжиматься в зависимости от температуры жидкости. Без расширительного бачка водопровод легко лопнул бы при нагревании жидкости. Расширительные баки мембранного типа состоят из внутренней камеры и камеры сжатого воздуха. Нагретая жидкость расширяется в замкнутом контуре относительно баллона и камеры сжатого воздуха.Поскольку жидкость сжимается при охлаждении, воздушная камера поддерживает давление в замкнутом контуре. Размер расширительного бака должен выдерживать расширение в зависимости от объема, коэффициента расширения и диапазона колебаний температуры. Размер и количество коллекторов, а также размер и длина трубопроводов и фитингов определяют объем жидкости. Расширительные баки мембранного типа можно найти в большинстве домов водоснабжения.

Компоненты: предохранительный клапан

Каждая гидравлическая система отопления должна иметь защиту от высокого давления из-за высоких температур.Клапан сброса давления на 50 фунтов на квадратный дюйм обычно достаточен для защиты систем водопровода с замкнутым контуром от чрезмерного давления. Клапаны сброса температуры / давления обычно не используются в замкнутом контуре, поскольку часто встречаются высокие температуры. Чаще всего используются предохранительные клапаны только по давлению. Клапаны сброса давления должны иметь вентиляционную трубку, которая направляет вытекающую жидкость в ведро или слив в полу. Как только один из этих клапанов открывается, целесообразно заменить его, так как они часто не устанавливаются полностью, частицы накипи или грязи могут привести к медленной утечке.

Манометр

Компоненты: датчики давления и температуры

Манометр показывает, находится ли система с замкнутым контуром в допустимом диапазоне давления. Типичное давление в системе составляет от 10 до 15 фунтов на квадратный дюйм. Манометр используется в качестве диагностического прибора для контроля состояния заряда гликоля. Падение давления указывает на утечку в системе, которую необходимо найти и отремонтировать.

Датчик температуры

Два датчика температуры в замкнутом контуре и один в водяном контуре не являются обязательными, но являются ценными индикаторами функционирования системы. По одному датчику на каждой стороне теплообменника в коллекторном контуре показывает повышение температуры в коллекторах и изменение температуры в теплообменнике. Разница температур от 15 до 20F указывает на эффективную работу системы.Один датчик температуры в водяном контуре между выходом из теплообменника и входом в накопительный бак будет отображать текущую температуру воды, нагретой солнечными батареями, поступающей в накопительный бак. Температурные датчики должны иметь диапазон от 0 до 240 или 300F. В жаркий летний день температура воды в солнечном контуре может составлять около 200F, хотя обычно максимальная достигаемая температура составляет 180F.

Урок 2, вопросы

1. Кратко опишите два основных типа активных солнечных водонагревательных систем.
2. Что движет циркуляцией жидкости от коллектора (коллекторов) к накопительному резервуару в пассивных солнечных водонагревательных системах?
3. Какой тип солнечного коллектора наиболее распространен?
4. Когда требуется теплообменник с двойными стенками в солнечной водонагревательной системе?
5. Почему хладагенты-теплоносители, такие как хлорфторуглерод, постепенно исключаются из систем солнечного отопления?
6. Какой тип насоса обычно используется в типичной жилищной системе солнечного водонагревания с замкнутым контуром?
7. В чем разница между статической головкой и динамической головкой?
8. Где следует размещать датчики контроллеров в солнечной водонагревательной системе?
9. Почему следует устанавливать обратный клапан в солнечной системе водяного отопления? Где следует установить пружинный обратный клапан?
10. Какова основная функция расширительного бачка в системе с обратной связью?
11. Где должны быть установлены датчики температуры, чтобы указать, как работает система в разомкнутой и замкнутой системе солнечного водонагревания?

В начало

Ответы

Солнечный водонагреватель-Как это работает? | by AlphaZee Systems

Солнечный водонагреватель используется для нагрева воды с помощью солнечного света.В основном он состоит из:

1. Тепловая панель (солнечный коллектор), которая устанавливается на крыше.

2. Бак для хранения горячей воды.

3. Циркуляционный насос для передачи солнечной энергии из коллектора в резервуар и терморегулятор.

Солнечные водонагреватели бывают самых разнообразных конструкций.

Работа солнечного водонагревателя

Солнечный водонагреватель поглощает свет с помощью расположенного на крыше коллектора и преобразует его в тепло.Он передает это тепло в резервуар для воды с помощью циркуляционного насоса. Этот обмен запускается терморегулятором, но только когда коллектор горячее, чем вода в баке. Это предотвращает ненужное использование электроэнергии циркуляционными насосами. И наоборот, предотвращает перегрев.

Эффективность коллекторов максимальна в полдень, летом, когда небо безоблачно, и когда коллекторы обращены на юг.

Когда солнечного света недостаточно, вода предварительно нагревается, и в работу включается резервная система, которая доводит воду до требуемой температуры.Таким образом, эту систему можно использовать для производства горячей воды с постоянной температурой в течение всего года без выбросов CO2.

Солнечные водонагреватели обычно описываются по типу коллектора и циркуляционной системы.

Типы коллекторов

Коллекторы периодического действия , также называемые системами интегрированного коллектора-накопителя (ICS), нагревают воду в резервуарах. Вода может оставаться в коллекторе в течение длительных периодов времени, что делает ее очень горячей, если потребность в домохозяйстве низкая.Клапан темперирования предназначен для защиты от ожогов на кране. Он смешивается с холодной водой, чтобы снизить температуру воды перед подачей в кран. Коллекторы периодического действия несовместимы с системами циркуляции замкнутого цикла. Обычно они не используются в холодном климате.

Плоские коллекторы 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 плоских пластин заключен в изолированную коробку и покрыт закаленным стеклом.

Вакуумные трубчатые коллекторы — самые эффективные доступные коллекторы. 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.

Циркуляционные системы

Прямые системы обеспечивают циркуляцию воды через солнечные коллекторы, где она нагревается солнцем.Затем нагретая вода хранится в баке, отправляется в безбаковый водонагреватель или используется напрямую.

Замкнутые или непрямые системы используют незамерзающую 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.

Активная или принудительная циркуляция , в системах используются 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.

Alphazee Systems — одна из первых компаний, получивших желанный сертификат ISO 9002 за свои системы качества. В ее портфеле продуктов входят ИБП онлайн, ИБП в автономном режиме, бытовые инверторы, солнечные водонагреватели, солнечные бытовые светильники, солнечные уличные фонари, энергосберегающие КЛЛ.

Солнечные водонагреватели | Солнечная энергия для вашего дома

Солнечные водонагреватели — это чистый и прибыльный источник энергии, поскольку они собирают энергию солнечного света и используют ее для нагрева воды для душа или плавательных бассейнов.По сравнению с солнечными панелями Tesla они занимают меньше места и могут быть более эффективными и дешевыми. Это особенно актуально, если ваша главная забота — подогрев воды (например, у вас дома есть бассейн). Информация, представленная в инфографике и ниже, может помочь вам определить систему, наиболее подходящую для вашего дома.

Обычно солнечные тепловые водонагреватели можно разделить на активные или пассивные системы , как показано на приведенной выше инфографике.

Пассивные системы обычно дешевле активных, поскольку в них нет насосов.Они не так эффективны, как активные, но могут прослужить дольше. У них есть 2 основных типа:

• Интегральные пассивные коллекторно-накопительные системы. Холодная вода проходит напрямую через коллектор, а затем в резервный нагреватель или накопительный бак. Они удовлетворяют потребности в большом количестве горячей воды, но склонны к замерзанию в холодном климате.
• Термосифонные системы. Коллектор установлен под резервуаром для хранения, поэтому горячая вода автоматически поднимается в резервуар. Дорого, но надежно. Они очень тяжелые, поэтому требуют очень прочной крыши.

Активные системы также имеют 2 основных типа:

• Системы прямой циркуляции. Насосы пропускают бытовую воду через коллектор, а затем обратно домой. Они отлично работают, но могут замерзнуть в холодном климате.
• Системы косвенной циркуляции. Насосы циркулируют незамерзающий теплоноситель через коллектор, а затем в теплообменник, где жидкость передает тепло домашнему водяному контуру. Популярно в районах с морозным климатом.

Большинство систем солнечного термального водонагревателя имеют солнечных коллекторов и резервуаров для хранения.Обычно используются 3 типа солнечных коллекторов:

• Коллекторы плоские. Часто используется в активных системах для душа или солнечного обогрева бассейна.
• Интегральная коллекторно-накопительная система. Также называется пакетным коллектором. Они очень надежны и часто используются в пассивных системах, но не могут использоваться в суровые холода.
• Солнечные коллекторы с вакуумными трубками. Чаще всего используется для коммерческих приложений в США.

Для получения более подробной информации о солнечных тепловых водонагревателях перейдите по этой ссылке: https: // energy.gov / energysaver / солнечные водонагреватели

Существует также новый тип солнечного коллектора, который представляет собой цилиндрический солнечный коллектор. Согласно опубликованным научным исследованиям (Madani, 2006), этот тип солнечных коллекторов имеет аналогичную эффективность по сравнению с плоскими коллекторами, но при этом занимает значительно меньше места на крыше. Исследование также показало, что этот тип солнечных коллекторов экономически эффективен по сравнению с плоскими коллекторами. Ниже в статье фото-пример коллектора данного типа.(Мадани, 2006)

кредит Мадани, 2006

Для получения подробной информации о цилиндрических солнечных водонагревателях, пожалуйста, обратитесь к: Madani, H., (2006). Производительность цилиндрического солнечного водонагревателя. Возобновляемая энергия 31 (11), 1571-1763.

Существует также новый тип водонагревателя, называемый фотоэлектрическими водонагревателями, поскольку в нем используется солнечно-электрическая (фотоэлектрическая) технология. Этот тип водонагревателей собирает энергию солнечного света и преобразует ее в электричество для непосредственного нагрева воды или для питания тепловых насосов типа воздух-вода.Преимущества и недостатки фотоэлектрических водонагревателей перечислены в инфографике.

Для более подробного сравнения солнечных тепловых водонагревателей и фотоэлектрических водонагревателей, пожалуйста, посетите: http://www.renewableenergyworld.com/articles/2013/09/solar-hot-water-which-is-better-pv-or -thermal.html

Применение солнечной энергии для горячего водоснабжения и типы солнечных коллекторов

В больших применениях солнечной энергии для горячего водоснабжения есть 3 типа коллекторов; концентрирующие коллекторы, плоские панели и откачанные трубы.
В этой статье будут обсуждаться плюсы и минусы каждого типа коллектора при использовании в больших солнечных батареях для горячего водоснабжения и солнечного отопления.

Концентрирующие коллекторы в системах солнечного отопления Концентрирующие солнечные коллекторы используют отражатели либо в качестве желоба для фокусировки на линейном поглотителе, либо в качестве тарелки для фокусировки на точечном поглотителе. Они могут достигать гораздо более высоких уровней температуры, чем неконцентрирующие коллекторы. Концентрирующие коллекторы будут собирать только прямую радиацию (солнечную энергию, исходящую непосредственно от солнца) и, следовательно, лучше работать в областях с преимущественно ясным небом (не облачностью).

Инновационный параболический концентратор называется SolarBeam Concentrator. Эта параболическая тарелка имеет ширину 15 футов и представляет собой концентратор солнечной горячей воды, который может отслеживать солнце по двум осям (горизонтальной и вертикальной). Эта система была протестирована на соответствие стандартам SRCC для скидки .

Чтобы увидеть, как SolarBeam отслеживает солнце, посмотрите видеоролики о солнечном нагреве.

Когда дело доходит до концентрирующих коллекторов, общие системы включают параболический желоб, линейный френель, параболическую тарелку и центральные приемники (солнечная башня).Эти коллекторы обычно используются там, где требуются температуры выше 100 ° C, например, при производстве тепла или электроэнергии.
Концентрирующие коллекторы обычно характеризуются соотношением концентраций. Коэффициент концентрации — это отношение площади отражателя к площади поглотителя. Высокие коэффициенты концентрации используются для коллекторов с более высокой температурой, но требуют более точного отслеживания пути солнца.
Что касается SolarBeam, система обеспечивает солнечную горячую воду до 205 F, так как ее приложения включают в себя жилые и коммерческие приложения,

Плоские коллекторы в системах солнечного отопления
Плоские коллекторы могут быть изготовлены из различных материалов, и возможны различные методы строительства.В результате они могут иметь разную производительность и стоимость и разрабатываться для разных приложений. Например, для улучшения тепловых характеристик иногда используют два слоя остекления.
Некоторые другие варианты обсуждаются ниже.
Неглазурованные коллекторы не имеют остекления или изоляции и обычно состоят из экструдированных полимерных трубок. Их использование в крупных солнечных установках для горячего водоснабжения редко, хотя они использовались в садоводческом секторе для обогрева теплиц и бассейнов, где требуется более низкая температура воды.Эти коллекторы занимают самую большую долю рынка плоских солнечных коллекторов (
), особенно в Австралии.

Вакуумный трубчатый коллектор в системах солнечного отопления Существует два распространенных типа вакуумных трубчатых коллекторов: тепловая трубка и U-образная трубка. Оба типа коллекторов состоят из набора вакуумированных трубок, соединенных с коллектором, по которому течет теплоноситель (вода или вода / гликоль).
Поглотитель солнечной энергии расположен внутри двойной стеклянной трубки с вакуумом между двумя трубками, как в удлиненной колбе-термосе.Трубки соединены с коллектором, через который проходит теплоноситель. Внутренняя стеклянная трубка имеет избирательную поверхность, обращенную наружу, для поглощения солнечной энергии. Тепло передается во внутреннюю стеклянную трубку и отводится тепловой трубкой или медной трубкой, по которой течет теплоноситель. Потеря тепла из абсорбера за счет естественной конвекции устраняется за счет вакуума, и в результате можно достичь высоких температур рабочей жидкости до 120 ° C. Возможность более высоких температур имеет особое значение для применения солнечной энергии в промышленных процессах обогрева, поскольку это увеличивает количество применений, в которых может использоваться солнечная энергия.

Сравнение производительности коллектора
Различные типы солнечных коллекторов были кратко описаны выше. Как они соотносятся друг с другом и каковы могут быть области их применения? Стандартный метод оценки производительности солнечных коллекторов — это сравнение:

кривая мгновенного КПД
годовая тепловая мощность.

При определении годовой тепловой мощности солнечного коллектора используемое уравнение эффективности должно соответствовать площади коллектора, используемой испытательной лабораторией для вычисления эффективности по результатам испытаний коллектора.Различают три области коллекционирования:

 общая площадь коллектора
площадь апертуры
площадь абсорбера.

Основой площади для определения эффективности солнечного коллектора может быть общая площадь, площадь апертуры или поглотителя. Если альтернативные солнечные коллекторы сравниваются на основе эффективности, необходимо позаботиться о том, чтобы эффективность использовалась с площадью коллектора, которая использовалась испытательной лабораторией для расчета эффективности.

Концентратор SolarBeam тестировался сертифицированной лабораторией. Его эффективность составляет 72% при солнечной радиации 1000 Вт / м2. При таком уровне радиации он будет обеспечивать 11 кВт · ч солнечной тепловой энергии.