принцип работы, правила установки и подключения

Одним из действенных вариантов модернизации системы отопления, позволяющих сделать ее более производительной и надежной, является установка коллекторного блока. Устройство, пришедшее на смену традиционным конструкциям линейной структуры, призвано повышать удобство эксплуатирования и ремонтопригодность системы.

Как функционирует коллектор для отопления и какие особенности монтажа следует учитывать, рассмотрим подробнее.

Содержание статьи:

Принцип функционирования распределителя

Основное предназначение – равномерно раздавать тепловые потоки, поступающие из основной магистрали, по контурам системы и за счет циркуляционного оборота возвращать остывшую жидкость к котлу.

При этом отдельные ветки системы, подключенные к коллектору, становятся независимыми друг от друга.

Прибор являет собой промежуточный распределительный узел, ключевыми элементами которого выступают две взаимосвязанные части:

• подающая гребенка – отвечает за подачу теплоносителя;
• обратная – выполняет функцию отвода остывшего теплоносителя к генератору тепла.

Вместе они образуют коллекторную группу. От каждой гребенки отходит по несколько выводов для подключения контуров, ведущим к отопительным приборам.

Галерея изображений

Фото из

Коллектор в системе отопления

Коллектор заводского исполнения

Распределительная гребенка из ПП труб

Коллекторная разводка в доме

Составляющие коллекторного узла

Комбинация коллектора с двухтрубной схемой

Техническое оснащение лучевых схем

Дешламаторы и шаровые краны

Каждый вывод устройства может быть оснащен выпускными вентилями и отсекающим либо регулировочным краном.

Их наличие дает возможность регулировать давление внутри каждого контура и в случае надобности отсоединения ветки для ремонта, например, перекрывать поток теплоносителя.

Чтобы повысить производительность системы и получить возможность контролировать все отопительные процессы в каждой комнате обогреваемого дома, корпус задействуют также в качестве платформы под установку:

• воздуховыпускных клапанов;
• водосливных клапанов;
• расходомеров;
• счетчиков тепла.

Принцип работы коллекторной системы довольно прост. Разогретая теплогенератором жидкость поступает в подающую гребенку.

Внутри промежуточного сборного узла скорость движения жидкости замедляется благодаря увеличенному внутреннему диаметру устройства, она перераспределяется между всеми отводами.

Количество выводов на распределителе может быть любым, а в случае надобности конструкцию всегда можно нарастить дополнительными отводами

Зная расход теплоносителя, равный мощности теплогенератора, и скорость движения воды, несложно найти необходимую площадь сечения. Только предварительно следует перевести литры в удобную для расчетов единицу мм³.

Через соединительные патрубки, сечение которых меньше диаметра трубы коллекторного узла, теплоноситель поступает в отдельно проложенные контуры и двигается к радиаторам или к .

Благодаря такому распределению должным образом прогревается каждый элемент, снабжаемый теплоносителем равной температуры.

Внутренний диаметр коллектора определяется расчетным путем так, чтобы скорость передвижения теплоносителя внутри него была не больше 0,7 м/с

Достигнув батареи и отдав полученное при нагреве тепло, жидкость направляется по другой трубе в противоположном направлении к распределительному блоку. Там она поступает на обратную гребенку, откуда перенаправляется к теплогенератору.

Для загородного коттеджа  по праву считается самой эффективной и надежной.

Единственное, что может останавливать рачительного хозяина– стоимость. Ведь обустройство такой системы обойдется дороже, чем устройство обычной системы тройникового типа.

Такое конструктивное решение, предполагающее обустройство отдельных подающих труб, создает условия для равномерного разогрева радиаторов

Типы коллекторов в системах отопления

Коллекторные установки, применяемые при проектировании закрытых циркуляционных отопительных систем, бывают трех разновидностей.

В зависимости от назначения конструкции на рынке представлены: радиаторные и солнечные системы, а также устройства, оснащенные гидрострелкой.

Тип #1 — радиаторное коллекторное отопление

Какой бы тип отопления не был запроектирован в доме, радиаторы в нем присутствуют всегда. А потому коллекторы, распределяющие потоки теплоносителя непосредственно к установленным в комнатах батареям, являются самым востребованным типом.

Распределительный узел состоит из двух взаимосвязанных гребенок: первая направляет теплоноситель к установленным в комнатах приборам, вторая – отводит его обратно к котлу

Коллекторы, применяемые при радиаторном отоплении, в зависимости от архитектурных и интерьерных особенностей помещения можно подключать различными способами.

По способу подключения радиаторная система отопления может быть выполнена в любом из перечисленных ниже вариантах исполнения:

• верхнее подключение;
• нижнее присоединение;
• установка сбоку;
• ведение по диагонали.

Наибольшее распространение получил все же нижний способ соединения. При такой разводке контуры, скрытые под поверхностью плинтуса или пола, не так бросаются в глаза.

Да и расчеты подтверждают, что при нижнем присоединении все преимущества частного отопления проявляются в полной мере.

Коллектором для радиаторов оснащают каждый этаж дома. Устанавливают его в центре, маскируя устройство в нише или в устроенном специально для него шкафчике на стене.

Место для установки должно быть выбрано так, чтобы по возможности ко всем приборам подводились ветки равной длины.

Если невозможно достичь равенства подключенных к коллектору колец, то каждый отвод снабжается собственным циркуляционным насосом.

По сути, все подключенные к распределительному узлу ветки представляют собой самостоятельный контур с собственной запорной арматурой, а иногда и автоматикой.

Ярким примером коллекторной схемы отопления являются .

Коллекторная схема разводки обеспечивает равномерную поставку тепла во все кольца системы водяных “Теплых полов”

Трубопроводы теплых полов собирают из медных труб или их пластиковых аналогов, для соединений используют неразъемные фитинги.

В отопительные кольца монтируют вентили, с помощью которых регулируют подачу теплоносителя, а в случае необходимости отключают «теплые полы» от общедомовой отопительной сети.

Коллектор для «теплого пола» представляет собой конструкцию, включающую ряд трубных колец, которая прокладывается под напольным покрытием

Такие системы всегда оснащают . Его располагают в промежуточный коллекторный узел на входе в трубу обратного направления.

Число патрубков на распределительном узле зависит от количества помещений, зацикленных на одной гребенке.

Количество коллекторных групп определяют, ориентируясь на длину контуров. За основу расчетов берут соотношение, при котором на одну коллекторную группу отводится 120 метров трубопровода.

Тип #2 — гидравлическая стрелка

При обустройстве мощных и разветвленных систем отопления, которые проектируют в жилых постройках большой площадью, применяют распределительные коллекторы, оборудованные термогидравлическим распределителем или гидрострелкой.

При монтаже связующего звена с одной стороны к нему подключают контур отопительного котла, а с другой – радиаторное отопление или «теплые полы».

Гидравлическая стрелка представляет собой вертикальная полая труба, оснащенная по торцам эллиптическими заглушками, основное предназначение которой – выравнивать оказываемое на теплоноситель давление

Наличие распределительной гидравлической стрелки позволяет решить сразу несколько задач:

• избежать резких перепадов температуры в трубах, губительно сказывающихся на эксплуатационном сроке системы;
• за счет подмеса и вторичной циркуляции части теплоносителя сохранить постоянный объем котловой воды, а также сэкономить топливо и электроэнергию;
• в случае необходимости компенсировать во второстепенном контуре дефицит расхода.

Поддержание температурного баланса достигается за счет того, что устройство позволяет отделить гидравлический контур котла от вторичной цепи.

Вариант изготовления самодельного коллекторного распределителя, оснащенного гидрострелкой, которая изготовлена из стальной квадратной трубы и оборудована штуцерами

Оптимальную работу системы, оснащенной гидрострелкой, можно обеспечить при условии, если каждый контур оборудован собственным циркуляционным насосом.

Тип #3 — солнечные коллекторные установки

Устройства этого типа выбирают при обустройстве автономного водопровода в негазифицированных областях, где уровень солнечного излучения достаточно высок.

Воздушные гребенки, функционирующие на солнечной энергии, работают за счет парникового эффекта, преобразовывая солнечный свет в тепловую энергию

Конструкция солнечных установок немного отличается от традиционных аналогов. По сути, они представляют собой своего рода теплицы, накапливающие солнечную энергии.

Естественная циркуляция теплоносителя в них осуществляется за счет конвекционных потоков и под действием присоединенных к поглощающей пластине вентиляторов.

Распределитель, поглощающий солнечные лучи, представляет собой небольшой плоский ящик, покрытый черной адсорбирующей пластиной. Эта тепловоспринимающая пластина и аккумулирует тепло.

Накопленное тепло передается теплоносителю, в роли которого может выступать циркулирующий по трубам воздух или жидкость.

Основное предназначение солнечного коллектора – направлять и перераспределять энергию Светила на бытовые потребности и нужды

В продаже можно встретить подвижные коллекторные системы, работающие на солнечной энергии. Их конструкция устроена так, что зеркала и нагревательные элементы «следят» за передвижением солнца, благодаря чему его энергию поглощают по максимуму.

Но из-за высокой стоимости оборудования в качестве основного источника обогрева в условиях климата даже южных регионов нашей страны невыгодно.

А потому их больше задействуют в качестве дополнительного источника тепла при обустройстве систем отопления с исполльзованием твердотопливных и газовых котлов.

Модификации распределительных гребенок

Сегодня на рынке оборудования представлено множество разновидностей коллекторов для отопительных систем.

Производители предлагают как связующие звенья самого простого исполнения, конструкция которых не предусматривает наличие вспомогательной арматуры для регулирования оборудования, так и коллекторные блоки с полным комплектом вмонтированных элементов.

Коллекторный блок, включающий все необходимые функциональные элементы для создания условий бесперебойной и высокопроизводительной работы отопительной системы

Простые в исполнении устройства являют собой латунные модели с дюймовым проходом ответвлений, оснащенных двумя соединительными отверстиями по бокам.

На обратном коллекторе такие устройства имеют заглушки, вместо которых в случае «наращивания» системы всегда можно установить дополнительные приборы.

Более сложные в конструктивном решении промежуточные сборные узлы оснащены шаровыми кранами. Под каждый отвод в них предусмотрена установка запорной регулировочной арматуры. Навороченные дорогостоящие модели могут быть оснащены:

• расходомерами, основное предназначение которых – регулировать поток теплоносителя в каждой петле;
• термодатчиками, призванными контролировать температуру каждого отопительного прибора;
• воздуховыпускными клапанами автоматического типа для слива воды;
• электронными клапанами и смесителями, направленными на поддержание запрограммированной температуры.

Количество контуров в зависимости от подсоединяемых потребителей может варьироваться в пределах от 2 до 10 штук.

Независимо от сложности и многофункциональности оборудования при изготовлении гребенок коллекторных блоков используют материалы, устойчивые к внешним факторам

Если за основу брать материал изготовления, то промежуточные сборные коллекторы бывают:

1. Латунные – отличаются высокими эксплуатационными параметрами при доступной цене.
2. Нержавеющие – стальные конструкции чрезвычайно долговечны. Они могут с легкостью выдерживать большое давление.
3. Полипропиленовые – модели из полимерных материалов, хоть и отличаются невысокой ценой, но по всем характеристикам уступают металлическим «собратьям».

Модели, выполненные из металла, для продления срока службы и повышения эксплуатационных параметров обрабатывают антикоррозионными составами и покрывают теплоизоляцией.

Разделительные конструкции, выполненные из полимеров, применяют при обустройстве систем, отапливаемых котлами мощностью от 13 до 35 кВт

Детали устройства могут быть литого исполнения либо же оснащены цанговыми зажимами, позволяющих осуществлять соединение с металлопластиковыми трубами.

Но специалисты не советуют выбирать гребенки с цанговыми зажимами, поскольку те часто «грешат» подтеканием теплоносителя в местах соединения вентиля. Это возникает вследствие быстрого выхода из строя уплотнителя. И заменить его не всегда представляется возможным.

Коллекторы используются в схемах одно- и двухтрубного отопления. В однотрубных системах одна гребенка поставляет нагретый теплоноситель и принимает остывший

Рекомендации грамотного выбора

Основная сложность заключается не только в самом монтаже коллектора, но и в правильном выборе оборудования.

При выборе модели гребенки следует ориентироваться на такие параметры:

1. Предельно допустимое давление для этой модели. Оно определяет тип материала, из которого может выполнен гидрораспределитель.
2. Пропускная способность узла.
3. Наличие вспомогательных устройств.
4. Количество выходных патрубков гребенки. Оно должно соответствовать количеству контуров охлаждения.
5. Возможность дополнительного присоединения элементов.

Все эксплуатационные параметры указываются в паспорте к изделию.

Для обустройства поэтажных независимых обогревательных контуров, оснащенных автономным управлением, гребенки необходимо монтировать на каждом этаже дома.

При выборе и установке поэтажных распределителей ориентируются на параметры «подсистемы», которую они призваны обслуживать.

Благодаря поэтажному размещению гребенок в случае надобности всегда можно отключать отопление как нескольких отдельных приборов, так и всего этажа

Это значительно упрощает обслуживание отопительной системы и ее ремонт.

Поскольку коллекторный блок – недешевое удовольствие, чтобы обезопасить себя от разочарований при быстром выходе системы из строе при выборе модели стоит ориентироваться на продукцию проверенных производителей.

Смело можно доверять таким производителям, как «GREENoneTEC», «Rehau», «Soletrol», «Oventrop» и «Meibes». В каждой серии ведущих европейских производителей можно подобрать полный комплект необходимого дополнительного оборудования.

Вспомогательные элементы и арматура к коллекторному блоку также должна соответствовать ГОСТу и ТУ.

В качестве дополнительных устройств для подключения коллектора могут понадобиться: 1 – автоматический воздухоотводчик, 2 – переходник, 3 – уголок, 4 – кран, 5 –сгон, 6 – еще уголок, 7 – выводы труб

Каждый из дополнительных элементов конструкции выполняет свою функцию:

• автоматический воздухоотводчик – монтируется, если блок и радиаторы расположены на одном этаже;
• переходник – потребуется при монтаже воздухоотводчика, диаметр которого равен ½ дюйма, при условии что резьба коллектора составляет ¾ дюйма.
• уголок – позволит подсоединить трубы и направить воздухоотводчик вверх.
• кран – необходим для подключения к устройству идущей от котла трубы;
• сгон, оборудованный накидкой гайкой – позволит в случае необходимости перекрыть подачу теплоносителя и, открутив накидную гайку, отсоединить устройство.

Если предполагается подключать , дополнительно потребуется установить кран для подпитки.

Для фиксации коллектора к стене потребуются также хомуты, «посаженные» на пластиковые дюбеля. При монтаже конструкции допустимо также применять специальные кронштейны.

Такие конструкции удобны тем, что верхний коллектор в них выдвинут вперед, благодаря чему трубы узла не мешают подводу трубопровода к нижнему коллектору.

Правила установки и подключения

Выбирать и устанавливать коллектор лучше всего еще на этапе проектирования и монтажа отопительной системы.

Устанавливают такие промежуточные конструкции в помещениях, защищенных от избыточной влажности. Чаще всего для этих целей отводят место в коридоре, кладовой или гардеробной.

Коллекторный блок желательно размещать в специально предназначенном для этого металлическом шкафу, оснащенным в боковых стенках отверстиями под выведение труб

В продаже встречаются накладные и встраиваемые модели металлических шкафов. Каждая модель оснащена дверцей и выштамповкой по боковым сторонам.

За неимением возможности установить металлический шкафчик, поступают проще, фиксируя устройство прямо на стену. Нишу под обустройство коллекторного блока размещают на небольшой высоте относительно пола.

Общепринятой инструкции по монтажу коллекторных распределительных схем по сути нет. Но есть ряд основных моментов, относительно которых специалисты пришли к единому знаменателю:

1. Наличие расширительного бака. Объем конструктивного элемента должен составлять не менее 10% от общего количества воды в системе.
2. Наличие циркуляционного насоса для каждого проложенного контура. Относительно этого элемента не все специалисты едины во мнении. Но все же, если планируется задействовать несколько независимых контуров, для каждого из них стоит установить отдельный агрегат.

Перед циркуляционным насосом на магистрали обратной подачи размещают . Благодаря этому он становится менее уязвимым к турбулентности потоков воды, часто возникающих в этом месте.

Если же используется гидрострелка – бак монтируют перед основным насосом, основная задача которого состоит в том, чтобы обеспечивать циркуляцию на малом контуре.

Место расположения циркуляционного насоса не принципиально. Но, как показывает практика, ресурс устройства несколько выше именно на «обратке».

Главное при монтаже – расположить вал строго горизонтально. При несоблюдении этого условия первый же пузырь скопившегося воздуха оставит агрегат без охлаждения и смазки.

Сам процесс сборки и подключения коллекторной системы наглядно представлен в видео-блоке.

Выводы и полезное видео по теме

Видео-руководство по последовательной сборке коллекторного блока:

Видео-обзор установки и работы модульного пластикового коллектора:

Распределительный узел для «теплого пола»:

Грамотно выбранная и смонтированная коллекторная разводка гарантирует эффективность и надежность системы отопления.

Благодаря малому количеству соединений и тройников вероятность протечек таких конструкций сводится к минимуму. Ну а возможность регулировать температуру нагрева каждого отопительного радиатора делает эксплуатацию отопительной системой особенно комфортной.

Если обладаете необходимыми знаниями или есть опыт подключения коллекторной системы отопления, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. Сделать это можно оставив комментарий внизу статьи.

VALTEC | Коллектор отопления распределительный

Коллекторы – сантехническая арматура, массовая потребность в которой возникла с усложнением схем отопления, водоснабжения. В связи с увеличением числа точек водоразбора, потребителей воды в доме и квартире, распространением многоконтурных систем отопления (напольных, настенных, потолочных, радиаторных с горизонтальной разводкой) распространенной задачей стало увязать оборудование так, чтобы подсистемы не влияли друг на друга при изменении рабочих режимов, получая требуемые расход и давление воды/теплоносителя. Организовать это без монтажа множества дополнительных элементов и трудоемких расчетов позволяют коллекторы (практики также называют их гребенками).

В наиболее простом виде коллектор отопления распределительный представляет собой трубу (корпус) с отводами, через которые происходит распределение потока рабочей среды по веткам или контурам системы. В зависимости от материала коллектора и применяемой технологии монтажа отводящие патрубки оснащаются резьбой либо выполняются под приварку. Более сложным и технологичным вариантом являются коллекторы с предустановленными на выходах элементами управления и регулировки – кранами, вентилями, настроечными клапанами.

В настоящее время внутренние инженерные системы зданий оборудуются, в основном, коллекторами из латуни, нержавеющей стали, пластика (чаще всего – полипропилена). 

Рис. 1. Латунный коллектор VTc.500.NE

Пример латунного коллектора без элементов управления показан на рис. 1. Корпус изделия выполнен методом горячего штампования, имеет удобную для монтажа форму – с участками шестигранного сечения в месте коллекторной резьбы (она – внутренняя/наружная). К отводам могут быть присоединены как непосредственно трубы – с помощью коллекторных фитингов – так и арматура (в частности, шаровые краны VTc.720.NE). Через специальный тройник коллектор отопления распределительный можно оборудовать воздухоотводчиком, дренажным краном либо измерительным прибором.

Рис. 2. Конструкция и внешний вид коллектора с отсекающими клапанами VTc.580.N

На рис. 2 показан вариант «сложного» коллектора – VT.580.N (NE), выходы которого оснащены отсекающими кранами. Конструкция этого коллектора включает в себя латунный никелированный корпус 1 с присоединенными к нему выходными патрубками

2 (их соединение произведено на резьбе и герметизировано клеем анаэробного твердения Loctite, допущенным для контакта с пищевыми жидкостями). В отводах корпуса между выполненными из РТFE (тефлона) седельными прокладками 3 расположены шаровые затворы 4 – латунные, с хромовым гальванопокрытием. Затвор приводится в движение латунным штоком 6, уплотнение которого обеспечивается двумя сальниковыми EPDM-кольцами 5. Перекрытие потока осуществляется поворотом на 90º выполненной из ABS ручки 7, крепление которой к штоку производится с помощью винта 8.

Как известно, шаровые краны допускается использовать только в качестве запорной арматуры, затвор которой должен находиться в одном из двух положений – «Открыто» или «Закрыто», но не в промежуточном. Для случая, когда необходимо плавное регулирование потоков рабочей среды, необходим коллектор типа VTc.560.N (NE), оснащенный встроенными вентилями.

Рис. 3. Конструкция и внешний вид коллектора со встроенными вентилями VTc.560.NE

Конструкция коллекторов VTc.560 (рис. 3) содержит латунный никелированный корпус 1. Вращение латунного штока 3 приводит к линейному перемещению ползуна золотника 4 со сменной золотниковой EPDM-прокладкой 5, которая крепится к штоку винтом. Шток фиксируется пружинной скобой 7

. В качестве сальникового уплотнения штока используются два кольца 6 из EPDM. Латунная вентильная муфта 2 имеет резьбовое присоединение к корпусу. Герметичность этого соединения обеспечивается прокладочным кольцом из EPDM 8. Регулировка расхода через вентиль производится вращением ручки 9, выполненной из пластика ABS. Коллектор комплектуется набором ручек красного и синего цвета.

Новым видом распределительных коллекторов являются коллекторы из нержавеющей стали. Технологичность материала позволяет выполнять их с большим, чем у латунных аналогов, проходным сечением (для коллектора VTc.505.SS условным диаметром 1″ – 1500 мм²). Это способствует выравниванию давления для потребителей, подключенных к коллектору. В таблице приведено сравнение характеристик коллекторов VALTEC, выполненных из нержавеющей стали и латуни, равнозначных по присоединительным размерам – 1″, «евроконус».

Таблица. Сравнение характеристик коллекторов из нержавеющей стали и латуни

Характеристика	VTc.505.SS	VTc.500.NE
Материал коллектора	Сталь AISI 304	Латунь CW617N, никелевое покрытие
Номинальное давление, бар	8,0	16,0
Пробное давление, бар	12,0	24,0
Максимальная рабочая температура, °С	130	130
Усредненный коэффициент местного сопротивления	1,1	2,25
Расстояние между осями выходов, мм	50	40
Диаметр резьбы выходов, дюйм	3/4	3/4
Средний полный срок службы, лет	50	50

В производственной программе VALTEC присутствует также коллектор из нержавеющей стали VTc.510.SS с увеличенным до 100 мм межосевым расстоянием выходных патрубков (

рис. 4). Он разработан для особого применения – в составе узлов учета в многоквартирном здании. Установка такого коллектора на этаже позволяет вынести расходомеры за пределы квартир, на общедомовую площадь, что гораздо удобнее для управляющих компаний и служб эксплуатации. Диаметр резьбы отводящих патрубков коллектора VTc.510.SS – 1/2″.

Рис. 4. Коллектор из нержавеющей стали с увеличенным расстоянием между выходами VTc.510.SS

Если на объекте монтируются полипропиленовые трубопроводы, можно реализовать различные варианты распределения потоков – с использованием металлического коллектора и переходных фитингов, готового полипропиленового коллектора или коллекторных тройников.

Рис. 5. Полипропиленовый коллектор со встроенными шаровыми кранами VTp.780

Полипропиленовые коллекторы отопления VTp.780.0 (рис. 5) оборудованы шаровыми кранами, имеют выходы – от двух до шести – под муфтовую приварку труб либо фитингов (например, VTp.710 для подключения трубы из PEX) наружным диаметром 20 мм. Условный диаметр коллектора – 40 мм. Он также монтируется методом раструбной сварки. В комплекте поставляется заглушка со встроенным ручным воздухоотводчиком.

Для перехода с выходов готового полипропиленового коллектора на резьбовое металлическое соединение (необходимость в этом бывает довольно часто) монтажники используют комбинированные фитинги и специальную арматуру. Но получить требуемый распределитель потоков можно и другим способом – используя полипропиленовый тройник VTp.734. Соединение этих фитингов между собой с помощью сварочного даст практику коллектор с выходами, имеющими наружную резьбу диаметром 1/2 или 3/4″ (

рис. 6). Расстояние (по центрам) между отводами полученного изделия – 53–54 мм. Диаметр полипропиленовых патрубков коллекторного тройника – 40 мм.

Рис. 6. Распределительный коллектор, выполненный из полипропиленовых тройников VTp.734

Латунные, стальные и полипропиленовые коллекторы VALTEC широко используются в системах встроенного и радиаторного отопления, водяного охлаждения, водоснабжения, в том числе – питьевого, иных установках, рабочие среды которых не агрессивны к материалам изделий. Помимо непосредственно коллекторов, раздел нашего каталога «Коллекторные системы» включает в себя распределительные шкафы, блоки в сборе, полный набор комплектующих (кронштейны, фитинги, контрольно-измерительные приборы, арматура и т.д.). 

© Правообладатель ООО «Веста Регионы», 2010
Все авторские права защищены. При копировании статьи ссылка на правообладателя и/или на сайт www.valtec.ru обязательна.

Распределительный коллектор отопления: для чего нужен и как изготовить

Оглавление:
Распределительный коллектор отопления: устройство и принцип работы

Два основных вида распределительных коллекторов для отопления
Как сделать коллектор отопления своими руками: нюансы технологии

С некоторыми системами отопления иногда происходят настоящие курьезы – к примеру, когда включаются теплые полы, обычные радиаторы отопления перестают работать. Такое поведение отопительных систем является явным признаком неправильной сборки – по сути, теплоносителя не хватает, чтобы обеспечить работу всего оборудования сразу. Или же просто он неправильно распределяется – именно это и стало первопричиной появления в системах отопления такого элемента, как распределительный коллектор отопления, о котором и пойдет речь в этой статье. Вместе с сайтом stroisovety.org мы подробно разберемся с этим изделием – изучим его вдоль и поперек, а также рассмотрим возможность самостоятельного изготовления.

Распределительный коллектор отопления фото

Распределительный коллектор отопления: устройство и принцип работы

Первое, что следует понять, подходя к изучению коллектора системы отопления, это то, что именно представляет собой данное устройство – по сути, это емкость для сбора теплоносителя, так сказать, в единый кулак, т.е. сосуд для кратковременного хранения и накопления жидкости перед ее выбросом в системы трубопроводов. Чтобы проще было понять суть этого устройства, представьте себе бочку, вода из которой вытекает не через одно отверстие, а через десяток – наблюдая за этими струями, можно заметить, что из них всех вода льется с одинаковым напором. Вот это и есть распределительный коллектор, в котором роль трубопроводов играют дырки – именно такое многократное различие в проходной способности отверстий и самого резервуара обеспечивает равномерное распределение жидкости по всем отверстиям одновременно.

Естественно, это только основной принцип, который заложен в работу современной распределительной гребенки для системы отопления – реальное устройство полностью собранного агрегата намного сложнее и включает в себя не только емкость с врезанными в нее патрубками. Полностью собранная и готовая к работе гребенка дополнительно оборудуется кранами, насосами, термометрами, манометрами и устройствами сброса воздуха, которые в своей совокупности позволяют осуществлять полноценный контроль над движением теплоносителя. Возможности этого устройства позволяют не только равномерно распределять теплоноситель, гребенка отлично справляется и с обратной задачей. Коллектор может перераспределять жидкость, подавая ее больше в одно крыло и меньше в другое – в общем, это полноценный агрегат, призванный обеспечивать необходимые режимы работы обширной системы отопления.

Коллектор отопления для монтажа котельной фото

Два основных вида распределительных коллекторов для отопления

В современных отопительных системах применяется два вида распределительных коллекторов – они отличаются как своим устройством, так и габаритами. Рассмотрим несколько подробней два этих узла:

1. Коллектор отопления для котельной. Это довольно большой распределительный узел (как правило, изготавливается из трубы диаметром 100мм) – он состоит из двух распределительных гребенок, одна из которых отвечает за подачу теплоносителя в разные крылья отопительной системы, а вторая за сбор охлажденной жидкости из этих же крыльев. Падающая гребенка коллектора оборудуется кранами и циркуляционными насосами, а принимающая холодный теплоноситель гребенка – в основном только отсекающими кранами. Коллектор отопления для монтажа котельной в обязательном порядке оборудуется датчиками давления и температуры. Мало того, практически всегда неотъемлемой составляющей подобных узлов является так называемая гидрострелка, в задачи которой входит поддержание оптимальной разницы температур между подачей и обраткой. Эта разница обеспечивает оптимальный режим работы котла.

   Коллекторы для котельной фото

2. Локальная распределительная гребенка для системы отопления – ее основное отличие от центрального коллектора заключается не только в миниатюрных размерах, но и в немного ином принципе работы. В общем, в ней происходит то же самое, что и в большом коллекторе, только немного иначе – если в первом случае получается полная замена охлажденного теплоносителя новой нагретой жидкостью, то во втором случае жидкость просто разбавляется горячей и отправляется назад в систему. Такой немного видоизмененный принцип работы позволяет увеличить эффективность работы системы и снизить затраты энергоресурсов, потребляемых котлом. Роль гидрострелки в таких коллекторах, как правило, играет дополнительный циркуляционный насос – он гоняет локальный теплоноситель по кругу, который обслуживает и при необходимости (за счет разницы температуры воды) захватывает дополнительную порцию горячей жидкости и одновременно выбрасывает в магистральную систему охлажденную воду. Именно такой принцип работы позволяет брать дозированное количество теплоносителя на ту или иную ветку системы. Во всем остальном такие коллекторы полностью идентичны котельным гребенкам. Как правило, их используют для устройства водяных теплых полов или подключения большого количества радиаторов в одном помещении.

   Распределительная гребенка системы отопления фото

В принципе, эти два узла можно назвать практически идентичными, если бы не одно «но» – только при их совместном использовании можно добиться высокой эффективности работы отопительной системы в целом.

Как сделать коллектор отопления своими руками: нюансы технологии

Подходя к вопросу самостоятельного изготовления распределительного коллектора для отопления, сразу хочу отметить, что и тот и другой узел можно свободно приобрести в любом специализированном магазине – причем сделать это можно как комплексно, так и по отдельности (в смысле, купить каждый элемент отдельно). В последнем случае коллектор обходится дешевле, но от вас потребуется правильно его собрать. Чтобы еще больше уменьшить стоимость этих узлов отопления, их можно изготовить самостоятельно, и делается это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Также сразу хочу отметить и тот факт, что оба эти узла изготавливаются из различных материалов – коллектор для котельной, в силу своей близости к нагревателю теплоносителя, должен выдерживать очень высокие температуры, в связи с чем для его изготовления используется исключительно металл. В отличие от него, локальную распределительную гребенку можно изготовить из трубы любого вида, в том числе и из полипропилена. Рассмотрим немного подробнее технологию их изготовления.

1. Коллектор для котельной – без электросварки здесь не обойтись, даже несмотря на всю простоту его сборки. Изготавливается распределительный коллектор в три этапа – сначала делается гидрострелка (по сути, это кусок заглушенной с двух сторон трубы и оборудованный четырьмя патрубками, два из которых нужны для ее подсоединения к котлу, а два других для подключения к ней распределительных гребенок). Потом по очереди, одна за другой, изготавливаются падающая и обратная гребенки – по своей конструкции они полностью идентичны и могут отличаться разве что направлением выводов. Если все они будут смотреть вверх, то располагать их нужно в шахматном порядке, т.е. на одной из гребенок патрубки должны быть сдвинуты относительно патрубков второго коллектора. Так будет удобнее монтировать трубы. И на третьем этапе коллектор оборудуется всем необходимым – это краны, насосы, сброс воздуха, а также датчики температуры и давления.
2. Локальный распределительный коллектор изготавливается практически точно так же, как и гребенка для котельной, за исключением того, что его можно просто спаять из полипропиленовой трубы или скрутить из металлопластика. Лучше, конечно, спаять – так будет надежнее. Здесь есть одно «но» – оно касается коллектора из полипропилена. За счет дороговизны резьбовых концевиков он обойдется практически столько же, сколько и магазинный. Так что здесь следует подумать, нужны ли вам лишние хлопоты или быть может проще купить готовый коллектор?

   Как сделать коллектор отопления своими руками

В принципе, это все, что можно сказать по поводу самостоятельного изготовления распределительной гребенки. По большому счету, человеку, не понаслышке знакомому с выполнением сантехнических работ, изготовить подобный узел не составит никакого труда – особенно если перед глазами будет лежать хотя бы его рисунок.

И в заключение добавлю только одно – просто так, без соответствующих расчетов, изготовить распределительный коллектор отопления будет неправильно. Даже в магазинах они продаются в разных размерах, и здесь нужен четкий расчет. В принципе, небольшой запас мощности, конечно, не повредит, но если будет перебор или, чего хуже, недобор, то система отопления значительно потеряет в своей эффективности.

Автор статьи Александр Куликов

КОЛЛЕКТОРЫ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОГО ПОЛА

КОЛЛЕКТОРЫ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОГО ПОЛА

Коллекторы для отопления и теплого пола служат в техническом и инженерном оснащении строений для раздачи жидкостей из главной трассы по разным контурам и сбора в случае циркуляционного оборота наоборот, смешения потоков из синхронных веток. В нынешних сантех. коммуникациях коллекторные схемы всё чаще сменяют обычные типы разводки. Коллектор отопления помогает вам заметно повысить свойства и особенности систем отопления домов любого типа.
Принципиальное механизм коллектора отопления достаточно простое: он представляет из себя часть трубы с некоторым числом боковых и торцевых отводов, необходимых для введения отдельных контуров. Коллекторы для отопления и теплого пола могут быть дополнены воздухоотводчиком, группой безопасности, ручными либо механическими приспособлениями регулировки потоков, смес. узлом, что дает ему функции элемента авто-управления системой отопления. Применяется исключительно в передовых закр. циркуляционных системах отопления. Коллекторы для отопления и теплого пола по назначению и системе разделяются на некоторое количество основных разновидностей: Солнечный коллектор преобразует тепловую энергию на домашние потребности. 

Гидрострелка (разделитель, коллектор, термогидравлический распределитель) специализирован для гидродинамической балансировки системы отопления: нормализации давления и темп. теплоносителя в разных контурах отопления. Гидроразделитель гарантирует подходящую разность температур между подачей и обраткой, при этом потоки могут перемешиваться в подходящей степени. Это гарантирует, помимо устойчивой температуры в помещениях, облегченный режим эксплуатации котельного оснащения. Гидрострелка используется в большей степени в сложных системах отопления с некоторыми отопительными контурами, с одной стороны осуществляется подключение контура котла, с другой — отопления с помощью радиаторов, тёплых полов, горячего снабжения, обогрева воды в бассейне и т.д.
В коллекторах для отопления и теплого пола, если количество веток 2 и более, подсоединение через гребёнки — исключительно вероятная методика. Только она обеспечит слаженный труд системы. В различных помещениях и зонах, а также для того, чтобы гидрав. сопротивление в трубах тёплых полов не было особо высоким, трубы распределяют на отдельные контуры длиной не более 80 м. Коллектор для тёплого пола в неизбежном порядке дополняются отдельным насосом и смесительным узлом, которые поддерживают подходящую для полов температуру который предотвращает её увеличение более чем на 40 ºС.

Распределительный коллектор отопления своими руками: инструкция

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

Распределительный коллектор отопления

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

Назначение отопительного коллектора

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

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

трубы, отходящие от бойлера

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

Как распределяется теплоноситель в частном доме?

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

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

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

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

распределение теплопотоков

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

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

распределительный гидроколлектор на 4 контура

Рассмотрим, как своими руками создать системы распределения теплопотоков.

Гидравлическая стрелка и ее функция

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

гидрострелка

Компаланарный распределительный коллектор

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

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

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

Изготовление распределительного коллектора своими руками

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

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

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

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

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

Проектировка коллектора

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

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

коллектор подачи и коллектор обратки

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

подсоединение котла и бойлера косвенного нагрева

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

подключение контуров отопления и дополнительных нагревательных котлов

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

подключение дополнительного оборудования

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

чистовой чертеж

Изготавливаем коллектор распределения

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

готовим инструменты

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

Производим необходимую разметку

С использованием газового резака делаем отверстия под патрубки.

делаем отверстия под патрубки

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

Вставляем патрубки

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

Фиксируем патрубки сваркой

Также привариваем к корпусу кронштейны для крепления на стену.

привариваем к корпусу кронштейны

Зачищаем места сварки от окалины и ржавчины.

Зачищаем места сварки

Всю конструкцию обрабатываем обезжиривающим составом, покрываем краской и лаком.

обрабатываем обезжиривающим составом, покрываем краской и лаком

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

готовый самодельный распределительный коллектор

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

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

Обзор самодельного распределительного коллектора

Размеры коллектора для отопления

Укажите внутренние диаметры присоединённых патрубков

Расчёт диаметра коллектора основан на требовании, которое гласит, что площадь поперечного сечения корпуса распределительного коллектора должна быть не менее суммы площадей поперечных сечений отводящих трубопроводов, а сборного коллектора – не менее площадей подводящих трубопроводов.

Следует помнить, что для коллекторов диаметром более чем 500 мм использование плоских накладных приварных заглушек – не допускается. В таких случаях используют эллиптические или плоские заглушки с приваренными рёбрами.

Устанавливать коллектор следует с уклоном 0,002 в сторону спускного штуцера, а врезки подводящего трубопровода распределительного коллектора и отводящего трубопровода сборного коллектора следует предусматривать около неподвижной опоры. Также следует иметь ввиду, что нижняя врезка в коллектор не рекомендуется.

Распределительный коллектор отопления это устройство для распределения по потребителям теплоносителя в отопительной системе дома. Коллектор (или гребенка, как его еще называют) отвечает за равномерное поступление теплоносителя в различные контуры системы отопления.

Существует мнение, что установка распределительного коллектора не является обязательной, т.к. отопление будет эффективно функционировать и без нее. Это утверждение верно только для небольших домов, где используется одноконтурные простые схемы, то есть тепло от котла последовательно передается всем радиаторам в доме, а затем возвращается обратно на подогрев.

При наличии трех и более контуров (например, радиаторы первого этажа, теплый пол первого этажа, радиаторы второго этажа, теплый пол второго этажа и т.д.) установка подобного устройства является обязательной. В противном случае неправильное распределение потоков теплоносящей жидкости может привести к снижению эффективности системы. К примеру, при горячих радиаторах будет оставаться холодным контур теплого пола или одна из комнат будет обогреваться слабо, при горячих батареях в других помещениях.

Виды гребенок для отопления

В магазинах можно приобрести отопительные коллекторы, отличающиеся по количеству подсоединяемых контуров, материалам изготовления, наличию термоголовок или расходомеров, производителю и массе иных признаков. Однако в целом их можно разделить на три основные группы:

• коллектор для котельной;
• гидрострелка;
• локальные гребенки.

Распределительный коллектор отопления для котельной

Коллектор для котельной обычно монтируется из металлических труб большого диаметра и оснащается несколькими насосами для циркуляции жидкости по системе. Данная коллекторная система состоит из подающей гребенки, по которой теплоноситель подается в отопительную систему всего дома, и гребенки, принимающей остывшую жидкость и отправляющей ее в котел на подогрев. На подающую гребенку устанавливаются насосы с отсечными кранами, а на принимающую, обычно, монтируется отсекающая запорная арматура.

В качестве необходимого элемента сложных отопительных систем выступает гидрострелка, поддерживающая наилучшую разницу температур в подающем и отводящем контуре. Благодаря этой разнице осуществляется поддержание работы теплогенераторной установки с наименьшими энергозатратами. Подробнее о гидрострелке мы поговорим далее в статье.

Коллектор для котельной также оснащается приборами контроля давления и термодатчиками для мониторинга работы всех элементов. Такой элемент имеет достаточно приличные габариты и устанавливается обычно в специальном помещении.

Гидрострелка

Гидрострелка представляет собой устройство, которое применяется для выравнивания давления и температуры в отопительной системе. В простейшем случае, с одной стороны к ней подходит контур отопительного котла, а с другой контур радиаторов, выполняя, таким образом, функцию распределительного коллектора.

Для более сложных систем гидрострелка устанавливается в котельной перед распределительным коллектором, выполняя все ту же функцию – выравнивание давления в системе.

Конструктивно гидрострелка выполняется в виде трубы с вертикальным расположением, на торцах которой устанавливаются эллиптические заглушки. Если теплоноситель, выходя из котла, имеет температуру, а следовательно и давление, выше необходимого, то попадая в гидрострелку, часть его идет в отопительный контур, а часть смешивается в охлажденным теплоносителем из обратки. Таким образом, происходит стабилизация и саморегулирование температуры и давления в системе. Наглядно, различные случаи протока жидкости показаны на схеме:

Распределительная гидрострелка позволяет:

• не допускать резких колебаний температур, снижающих ресурс системы;
• сохранять объем воды в теплообменнике котла на постоянном уровне;
• поддерживать тепловое равновесие за счет отделения гидроконтура теплогенератора от общей магистрали системы.

Наиболее полная оптимизация работы системы с установленной гидрострелкой достигается благодаря применению отдельного циркуляционного насоса на каждый контур.

Гребенка для отопления

Распределительный коллектор для отопления имеет, в отличие от котельного коллектора, значительно более скромные габариты, однако, выполняет схожие функции. С помощью такой гребенки происходит распределение теплоносителя, поступающего из котельной, либо по потребителям на этаже, либо по различным группам потребителей (коллектор теплого пола, коллектор радиаторов отопления).

Несколько различен и принцип работы. Если в котельном коллекторном узле происходит полная замена остывшего теплоносителя на нагретую жидкость, то в распределительной гребенке происходит в том числе и их смешивание, с подачей обратно в систему.

Функции гидрострелки в гребенках обычно возлагаются на дополнительный циркуляционный насос. С его помощью локальная теплонесущая жидкость движется по кругу, увлекая дополнительную порцию нагретого теплоносителя из-за различной температуры потоков. Одновременно с этим, охлажденная вода или антифриз поступает в главную магистраль. В соответствии с таким принципом работы, дозированное количество теплоносителя распределяется в тот или иной отопительный контур.

Распределительная гребенка системы отопления обычно устанавливается при наличии трех и более термоприборов в одном помещении и при оборудовании теплого пола. Она помогает оптимизировать функционирование всего комплекса и уменьшить энергозатраты теплогенератора.

И коллекторный узел в миникотельной, и распределительная гребенка на первый взгляд выполняют дублирующие друг друга функции, однако именно их совместное использование делает работу всего отопительного комплекса в высшей степени эффективной.

Устройство распределительного коллектора отопления

Распределительные гребенки для отопления в зависимости от подсоединяемых приборов могут иметь от 2 до 20 контуров, причем конструкция позволяет при необходимости это число увеличить. При производстве элементов гребенок используются материалы с высокой степенью сопротивления водяным примесям и внешним факторам. Обычно корпуса выполняются из нержавеющей стали или латуни.

Такие элементы обычно стоят довольно дорого, однако срок их службы достигает десятков лет. Простые и дешевые аналоги из полипропилена при этом по всем параметрам проигрывают изделиям из металла. При выборе коллектора необходимо обращать внимание на максимально возможное давление, пропускную способность, количество точек соединения и допустимость монтажа вспомогательных устройств.

Каждая точка подключения может оснащаться выпускными вентилями или отсекающими или регулировочными кранами. С их помощью можно перекрывать необходимую ветку при обслуживании или ремонте не перекрывая основной поток теплоносящей жидкости.

Для контроля тепловых процессов в отдельных помещениях на корпус гребенки могут монтироваться воздуховыпускные и сливные клапана, тепловые счетчики и расходомеры.

Коллекторная система имеет довольно простой принцип функционирования. После котла отопления разогретый теплоноситель проистекает в подающую гребенку. Во внутренней части коллектора она замедляет движение. Это обеспечивается увеличенным (по отношению к магистральному) диаметром внутренней части устройства. Затем теплоноситель равномерно распределяется между отдельными ветками подключения. Поступая в патрубки подключения, имеющие диаметр меньше чем коллектор, теплоноситель продолжает движение к устройствам, непосредственно обогревающим помещение.

Все элементы, будь то сетка теплого пола, радиатор или водяной конвектор, получают теплоноситель равной температуры, это достигается настройкой специальных расходомеров, которые контролируют объем подачи теплоносителя в каждую ветку. Например, чтобы чтобы достигнуть одинаковой температуры теплого пола в ближней и дальней комнате, необходимо так настроить соответствующие расходомеры, чтобы в ветке ближней комнаты теплоноситель медленнее перемещался по трубам, а в ветке дальней комнаты быстрее.

После отдачи тепла, жидкость двигается по трубопроводу в сторону обратной гребенки с последующим направлением к котлу отопления.

Какой бы вид не имела бы отопительная система любого дома, в ней практически всегда присутствуют радиаторы отопления. Самым востребованным и популярным типом коллекторов, являются устройства, распределяющие тепловые потоки к радиаторам.

Радиаторный распределительный узел обычно состоит из двух связанных друг с другом распределительных гребенок. Первая направляет жидкость к радиаторам, вторая возвращает к котлу. Такие коллекторы, как правило, не снабжают дополнительным оборудованием и приборами, в целях экономии.

По виду подсоединения коллекторы можно разделить на устройства с верхним, нижним, боковым или диагональным подключением. Чаще других используется нижний способ подключения. В этом случае удается скрыть контуры под декоративными деталями пола, и максимально использовать достоинства индивидуального отопления.

Если дом имеет несколько этажей, коллекторный узел для радиаторов устанавливается на каждом уровне. Местом установки может служить специальное технологическое углубление или щит, обеспечивающие свободный доступ к гребенке.

В идеале, все ветки подключения должны иметь одинаковую протяженность. Если выдержать единую длину контуров невозможно, то на каждый из них можно установить индивидуальный насос, поддерживающий циркуляцию теплоносителя. По такой схеме обычно оборудуются теплые водяные полы, каждая ветка которых оснащается не только собственным насосом, но и автоматикой.

Как выбрать распределительную гребенку для отопления

При выборе распределительного коллектора нужно четко знать исходные данные – один или несколько этажей в здании, будет ли использоваться гребенка только для одной группы приборов (например, радиаторов) или для нескольких (совместно с теплым полом), а также количество всех точек обогрева.

Таких образом, выбор необходимо строить, исходя из следующих параметров:

• количество точек присоединения;
• возможность подсоединения к коллектору дополнительных точек;
• допускаемое давление теплоносителя в системе;
• возможность подсоединения дополнительного оборудования;
• наличие или отсутствие отсечных кранов и расходомеров на каждой точке;
• материал изготовления распределительной гребенки;
• цена.

Лидерами на рынке коллекторов на сегодня являются такие фирмы как FAR, ASKON, VALTEC, WESER. Помимо самих гребенок, у каждого производителя можно выбрать весь перечень дополнительного присоединяемого оборудования.

Установка коллекторов связана с определенными трудностями, поэтому такую работу лучше доверить проверенным и опытным мастерам. Чтобы избежать быстрых разочарований, свое внимание при покупке коллекторных блоков следует остановить на продукции известных, зарекомендовавших себя на рынке марок. Подробно об устройстве и принципах функционирования гребенок отопления рассказано в видео:

Коллекторный шкаф — специальное оборудование, которое упрощает устройство обогрева и водоснабжения дома.

Современный подход к одному коллекторному шкафу облегчает организацию отопительной конструкции жилого помещения.

Функции коллекторного шкафа

Коллекторный шкаф — место совокупности отопительного оборудования и водоснабжения. Единственной его функцией является скрытие разных труб, смесителей, вентилей кнопок и так далее.

Сам шкаф — место, в которое помещается оборудование, отвечающее за подачу воды в доме и за её нагрев.

Кроме труб, к шкафу присоединяются и насосы, регулирующие, например, тёплый пол. Коллектор часто устанавливается так, чтобы регулировать температуру и полы можно в каждой комнате по-разному, сделав в одной, например, «саванну», а в другой «Антарктиду».

Справка. Цена и разницы температур у коллекторов отличаются фирмой поставщика и материалом изготовления.

Плюсы установки коллекторного оборудования:

1. Одним из самых важных плюсов коллекторного устройства считается его простота в сооружении. Чтобы установить шкафчик от мастера, не требуется глубоких познаний или наличие квалификации для того, чтобы разбираться в тонкостях электрики, механики или в техническом ремесле. Установить коллекторное оборудование может любой желающий, что снижает его цену в глазах других сложных механизмов отопительного оборудования и водоснабжения.
2. Многие технологии, составляющие полный набор коллекторного шкафа, позволяют переносить воду и нагревать её максимально быстро. Например, циркуляционный насос через трубы с максимальной КПД способен донести тепло до обогревающих радиаторов. Из-за этого время нагрева или охлаждения увеличено.
3. К преимуществам коллекторного оборудования при максимальном КПД относят минимальные затраты топлива для обогрева. Это помогает хозяину шкафчика экономить на приобретении жидкости для терморегуляции (топлива).

Фото 1. Коллекторный шкаф для отопительной системы. К нему подключается контур подачи и обратки.

1. Благодаря контролю устройств обогрева в одном месте коллекторное оборудование легко ремонтируется, ведь отключать компоненты конструкции теплового баланса можно по отдельности.
2. Эстетичный вид. Из-за компактности коллекторного шкафа его можно встроить в стену. Трубы и насосы будут скрыты от глаз посторонних, закрывая обзор бытовых вещей квартиры или дома.
3. К особенным преимуществам относится способность прогревать помещение только с помощью полов с подогревом. Для жителей Российской Федерации это довольно весомый плюс в связи с ранним наступлением холодов и работой ЖКХ по включению отопления в том или ином регионе.

Устройство ящика под отопительный коллектор

1. Циркуляционный насос

Это одна из основных частей коллекторного шкафа. Он позволяет обеспечить движение воды или другой жидкости (топлива) по трубам устройства. Циркуляционный насос позволяет регулировать и доставлять в точном количестве необходимую для нагрева жидкость в комнату или бытовой отсек.

Благодаря обыкновенной физике работа механизма не зависит от высоты здания и количества комнат, в которых проведено подключённое устройство отопления, поэтому для усадьбы и поместья актуально использование среднего по мощности насоса.

Фото 2. Коллекторный шкаф с циркуляционным насосом. Для работы прибора необходимо обеспечить доступ к электросети.

Оборудование, поддерживающее определённую, заданную температуру в комнатах.

1. Манометр

1. Расходомер

Агрегат, который регулирует и контролирует расход теплоносителя по трубам. С помощью этого прибора задаётся и распределяется количество горячей и холодной воды в трубах для смешивания чтобы для смешения получить желаемую температуру в комнате.

После выключения теплового оборудования использованная вода регулируется расходомером для дальнейшей эксплуатации. Горячая вода тратится быстрее холодной, но она не испаряется, позволяя использовать её не один раз.

1. Воздушный клапан

При отключении конструкции отопления вода уходит, оставляя трубы пустыми. На месте этого опустошения не образуется вакуум, но остаётся воздух, который при включении устройства обогрева необходимо куда-то деть. Тут на помощь приходит воздушный клапан. Он позволяет воздуху не смешиваться с водой в больших количествах, останавливая этот процесс для меньшего испарения воды и сохранения её объёма.

Существует 2 вида коллекторных шкафов:

Фото 3. Коллекторный шкаф внутреннего типа. Он вмонтирован в стену жилого помещения.

Первые монтируются на стену и заметны невооружённым глазом. Обычно это большие блоки 2 метра на метр, но ширина и высота сооружений варьируется от количества необходимых насосов, которые будут доставлять воду или другую жидкость по трубам в комнаты. Установка открытых или внешних коллекторных шкафов имела тенденцию быть в старых зданиях, в «хрущёвках», где было невозможно внедрение шкафчика в стену или в пол.

Вторая ориентируется больше на новостройки или дома 2000 годов, когда внедрение определённых материалов в стены стало общедоступно и не угрожало обвалом несущих конструкций. Внутренние коллекторные шкафы имеют незаметную проводку и подключения к трубам и к насосу в стене или под полом, увеличивая свои эстетические преимущества перед заказчиком.

Монтаж внутренних и внешних шкафчиков по пунктам

Для начала необходимо соединить трубку для выхода и входа воды с распределительным узлом. Тщательно проверить, чтобы между ними не осталось ни малейшего места выхода воды, иначе конструкция протечёт, и будет подлежать немедленному ремонту.

1. После создания конструкции в похожую на заглавную букву I английского алфавита нужно соединить оборудование с обогревательным контуром, который представляет собой схему труб-веток для обогрева пола или труб до самой батареи.

1. После соединения частей идёт подключение деталей самого коллекторного шкафчика: циркуляционный насос, термостат, манометр, расходомер и воздушный клапан.
2. Далее необходимо прикрепить побочные предметы, (сливной кран и трехходовой смеситель). Приборы помогают полностью контролировать процесс обогрева или охлаждения помещений.
3. На этом монтаж заканчивается, остаётся прикрепить шкаф на удобный участок или поместить внутрь стены.

Где расположить для правильного контроля системы

Наиболее подходящее расположение прибора — место с кафельными полами. Это обуславливается старением комплектующих частей, приводящих конструкцию к течке, потому что контакты, как бы сильно они ни были прикручены, начинают отходить друг от друга, образуя течь. Поэтому помещать шкаф в гардеробную или в жилую комнату — неудачный вариант для долговременной эксплуатации.

Внимание! Во время неизбежного ремонта этого устройства придётся ненадолго переехать из комнаты проживания и поменять паркет.

Одним из наилучших мест для расположения является кухня или коридор. В последнем варианте течь будет обнаружена сразу же, а, например, включение тёплого пола можно сделать после входа в квартиру, так, что, разувшись, почувствуется уют тёплого помещения.

Размеры шкафов для коллекторов отопления

Объём шкафа имеет большой размах в сантиметрах, который зависит только от количества необходимых регуляторов отопления.

Ширина коллекторных приборов колеблется от 494 до 1344 мм, но высота и глубина задаётся индивидуально заказчиком, который регулирует саму конструкцию отопления и вид шкафчика (внутренний или внешний).

Комплектующие

Маленькие детали, помогающие оптимизировать и улучшить работу отопительного оборудования:

• пробки;
• сдвоенные ниппели;
• фитинг для пластиковой трубы;
• тупиковый байпас;
• тройник с термометром;
• сервопривод;
• настроечный клапан;
• регулировочный клапан;
• запорный клапан;
• кронштейны;
• краны.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, как правильно выполнить установку коллекторного шкафа для теплого пола.

Российские компании, выпускающие коллекторное оборудование

1. «GROTA»

Самая популярная по своей продукции компания, держащаяся на рынке востребованной уже 20 лет. Её высокие рейтинги говорят о качественной и долгосрочной работе оборудования у владельцев.

Фото 4. Коллекторный шкаф от производителя Grota. Изделие закрывается на замок при помощи ключа.

Одни из лучших встроенных коллекторных шкафчиков можно найти у фирмы «ТЕСЕ». Не отставая от своих прямых конкурентов «GROTA», компания быстро набрала обороты. Существует на техническом рынке более 15 лет, с блеском продавая кучи встраиваемых коллекторных оборудований, которые также долго служат своим обладателям.

Разницы между «ТЕСЕ» и «GROTA» практически не существует, поэтому выбрать коллектор можно лишь опираясь на цену, качество у этих компаний примерно одинаковое и ничем не отличается.

1. ПАО «МОССТРОЙПЛАСТМАСС»

Менее известный, но хороший поставщик коллекторов. На протяжении 7 лет успешно занимается деятельностью по выпуску оборудования, поэтому по популярности уступает конкурентам. Однако, несмотря на это «МОССТРОЙПЛАСТМАСС» имеет хорошее качество, чем славятся другие компании по обогревательному оборудованию. Кроме того, предприятие радует ценами, которые немного снижены по сравнению с остальными компаниями.

Коллектора распределительные и гребенки для систем отопления

Распределительный коллектор.
Распределительная гребенка или, как их еще называют распределительный коллектор, как и шаровые краны применяются для создания современных, управляемых систем отопления. Их можно применять как для подключения радиаторов в «лучевой» системе отопления так и для подключения контуров теплого пола. Задача гребенки для отопления равномерно распределить поступление отопительной жидкости в контуры отопления. Как правило распределительный коллектор состоит из подающей и обратной линии. Как следует из названия —  через подающую линию отопительная жидкость поступает в контур отопления и, пройдя по нему, передав тепло радиаторам отопления или стяжке теплого пола — возвращается для нагрева в котел через обратную линию. Как правило, в правильной системе отопления, на обратном патрубке распределительной гребенки  устанавливаются балансировочные краны, которые позволяют изменять проток теплоносителя через тот или иной контур путем организации «преграды». Соответственно, на подающем патрубке коллектора устанавливаются поплавковые камеры «расходомеры». Их задача — наглядно показать величину созданного сопротивления в контуре и отобразить величину протока теплоносителя. Таким образом, для балансировки системы отопления, инженеру необходимо уровнять проток теплоносителя через соответствующие контура создавая преграду движению жидкости и выравнивая показания расходомеров.
Последние инновации в создании эффективных систем отопления — установка распределительных коллекторов из полипропилена. Такой коллектор не теряет тепло и устроен таким образом, что закрытие одного или нескольких контуров не препятствует прохождению теплоносителя в другие ветки контура отопления.
Кроме материала, из которого производится коллектор, гребенки отличаются по количеству выходов. могут быть распределительные гребенки на 2 выхода, а можно купить и на любое другое количество выходов. Как правило, максимальное количество выходов равно 12-и. Это значит, что к такой гребенке можно подключить и управлять до 12 радиаторов отопления или до 12 контуров теплого пола.
Распределительный коллектор позволяет быстро и надежно произвести монтаж котельной и с минимальными затратами получить возможность регулировки и балансировки системы отопления.
Кроме того, существуют распределительные коллекторы большого размера для монтажа насосных групп. Они выполняют роль первоначального распределения теплоносителя по контурам отопления. На такие коллекторы возможно устанавливать отдельные насосы и элементы управления температурой теплого пола.

Где купить распределительный коллектор ?
Купить распределительный коллектор или распределительную гребенку для систем отопления можно в магазине первого импортера — компании Азбука Тепла. Самые низкие цены и возможность оплаты как по безналичному, так и за наличный расчет без изменения цен. Компания Азбука Тепла, так же, предлагает купить распределительные гребенки в рассрочк, без увеличения цены и без дополнительных комиссий или процентов.

Азбука Тепла

Нагревательный коллектор — обзор

3.2.11.3 Системы обогрева помещений воздухом

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

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

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

Рис. III / 17.

Источник: ISES

A)

Стеклянный ящик с черным дном

B)

Ящик с черным гофрированным листом

C)

Коллекторная панель со стальными ребрами

D)

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

E)

Ящик с черным дном и вышележащим слоем марли пропускается воздухом

F)

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

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

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

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

Избирательность пластин коллектора воздухонагревателя может быть значительно улучшена путем их гофрирования с образованием ряда параллельных V-образных канавок.Прямое излучение, падающее на звездочки, затем претерпевает несколько отражений с поглощением на каждой поверхности. Такие гофрированные пластины, 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 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. По мере того, как воздух рядом с задней частью коробки нагревается, в поток вставляется лист прозрачного стекла, чтобы он не смешивался с более холодным воздухом наверху. Через небольшое расстояние над первым листом вставляется еще один прозрачный лист с проходом между ними. Таким образом, последовательные стеклянные листы накладываются друг на друга в виде лестницы.Передние кромки стеклянных листов прозрачные, задние части стеклянных листов затемнены, чтобы нагреть прилегающий воздух, уже протекающий между остеклением. Лёф использовал хранилище из гальки.

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

Рис. III / 18.

Источник: ISES

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

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

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

a.

От коллекторной пластины в воздух.

б.

Из теплого воздуха в накопитель.

г.

С носителя информации в воздух.

Конечно, во всех этих трех точках есть потери тепла.

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

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

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

Рис. III / 19a.

Источник: SOLARON

Рис. III / 19b.

Источник: СОЛАРОН

Рис. III / 19c.

Источник: SOLARON

Рис. III / 19d.

Источник: СОЛАРОН

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

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

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

Несколько домов были построены Тромбом и Мишелем в Одейо, Пиренеи (Франция), с использованием обогревателей на южных стенах в зимние месяцы и с дополнительными электрическими 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.

Плоский коллектор для использования в солнечных системах горячего водоснабжения

Плоский пластинчатый коллектор для использования в солнечных системах горячего водоснабжения Статья Учебники по альтернативной энергии 18.06.2010 27.08.2021 Учебники по альтернативным источникам энергии

Солнечные плоские пластинчатые коллекторы для солнечной горячей воды

Плоский пластинчатый коллектор — это теплообменник, который преобразует лучистую солнечную энергию солнца в тепловую энергию с использованием хорошо известного парникового эффекта. 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 плоские солнечные коллекторы имеют тенденцию быть более рентабельными из-за их простой конструкции, низкой стоимости и относительно простой установки по сравнению с другими формами систем водяного отопления. Кроме того, плоские солнечные коллекторы более чем способны подавать необходимое количество горячей воды при требуемой температуре.

Плоский солнечный коллектор на крыше

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

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

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

Трубы и пластина абсорбера заключены в изолированную металлическую или деревянную коробку с листом остекления, стеклом или пластиком спереди, чтобы защитить закрытую пластину абсорбера и создать изолирующее воздушное пространство. Этот материал остекления не поглощает в 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 абсорбера нагревается, она передает тепло жидкости внутри коллектора, но также теряет тепло в окружающую среду. Чтобы свести к минимуму эту потерю тепла, нижняя и боковые стороны плоского пластинчатого коллектора изолированы высокотемпературной жесткой пеной или изоляцией из алюминиевой фольги, как показано на рисунке.

Стандартный коллектор с плоской пластиной

Коллектор с плоской пластиной может нагревать жидкость внутри, используя прямой или непрямой солнечный свет под разными углами. Они также работают в рассеянном свете, который преобладает в пасмурные дни, поскольку поглощается окружающее тепло, а не свет, в отличие от фотоэлектрических элементов.Степень нагрева циркулирующей воды будет 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.

Прямая солнечная тепловая система

Прямая солнечная система нагрева воды, также известная как активная система с открытым контуром, использует насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается прямо из дома в 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 открытым контуром», которые используют естественную силу тяжести для циркуляции воды по системе. В этом типе системы используется солнечный коллектор с плоской пластиной в сочетании с горизонтально установленным накопительным баком, расположенным непосредственно над коллектором.

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

Система горячего водоснабжения Thermosyphon

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

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

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

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

Непрямая солнечная тепловая система

Непрямые системы горячего водоснабжения, которые также известны как системы с замкнутым контуром, отличаются от предыдущей термосифонной системы тем, что в ней используется теплообменник, который отделен от плоского солнечного коллектора для нагрева воды в резервуар для хранения.

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

Солнечная тепловая система непрямого действия

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

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

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

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

Однако одним из недостатков является то, что система с обратной связью зависит от электричества для циркуляционного насоса, что может быть дорогостоящим или ненадежным. В некоторых конструкциях используется небольшой насос низкого напряжения и фотоэлектрическая панель вдоль коллектора, что делает систему более эффективной и экологичной.Для более крупных установок и в более прохладном климате резервуары для горячей воды 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 собственный солнечный термальный водонагреватель, так почему бы не нажать здесь и не получить на Amazon копию набора планов для самостоятельного использования солнечного водонагревателя и заставить солнце работать в вашем доме сегодня.

Солнечные плоские коллекторы обычно имеют размер от 32 квадратных футов (4 x 8 футов) или 3 квадратных метра и могут весить более 200 фунтов или 100 килограммов каждый. Один квадратный фут (1000 см ² ) нагревает около двух галлонов или 10 литров воды в день до температуры более 70 ^o C. Следовательно, одна панель площадью 20-30 квадратных футов нагревает около 60 галлонов (300 литров) воды. воды размером со стандартный резервуар для горячей воды.

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

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 руководстве по солнечному нагреву и солнечному нагреву 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 и становятся предпочтительным выбором для плоских пластинчатых коллекторов .

Лидеры продаж плоских коллекторов

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения Статья Учебники по альтернативной энергии 18.06.2010 08.03.2021 Учебные пособия по альтернативным источникам энергии

Солнечные вакуумные трубчатые коллекторы для горячей воды

Вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) состоят из ряда герметичных стеклянных трубок, которые имеют внутри теплопроводный медный стержень или трубу, что обеспечивает гораздо более высокий тепловой КПД и рабочую температуру по сравнению с плоские солнечные коллекторы даже в морозный день.

В предыдущем уроке мы рассмотрели плоские солнечные коллекторы и увидели, что они состоят из почерневшей металлической абсорбирующей пластины и водопроводных труб, заключенных в герметичную застекленную и изолированную металлическую (или деревянную) коробку. Трубы, называемые стояками, припаяны к пластине абсорбера, переносят жидкость, которая нагревается солнцем, а в системе прямого нагрева вода нагревается, когда она циркулирует через панели в резервуар для хранения. В непрямых системах энергия солнца нагревает смесь гликоля и воды, которая не может замерзнуть и которая, в свою очередь, нагревает воду в резервуаре.

Хотя этот тип солнечных систем горячего водоснабжения дешев и прост в установке, проблема плоских пластинчатых коллекторов заключается в том, что они «плоские». Это ограничивает их эффективность, поскольку они могут работать с максимальной эффективностью только тогда, когда солнце находится прямо над головой в полдень. В других случаях солнечные лучи падают на коллектор под разными углами, отражаясь от материала остекления, что снижает их эффективность.

Солнечные системы горячего водоснабжения, в которых используются вакуумные трубчатые коллекторы в качестве источника тепла, преодолевают эту проблему, поскольку в солнечных коллекторах используются отдельные закругленные трубы, которые всегда перпендикулярны солнечным лучам в течение большей части дня.Это позволяет солнечной системе горячего водоснабжения, использующей вакуумный трубчатый коллектор , работать с гораздо более высокой эффективностью и температурой в течение гораздо более длительного периода, чем обычная система с установленным одним плоским коллектором.

Кроме того, еще одним преимуществом технологии солнечных вакуумных трубок является то, что устраняются проблемы веса и конструкции крыши, вызываемые стандартными системами плоских пластин, поскольку солнечные трубки не заполнены большим количеством тяжелой воды.

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор состоит из ряда рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, соединенных с коллекторной трубой и используемых вместо почерневшей теплопоглощающей пластины, которую мы видели в предыдущий плоский коллектор.

Эти стеклянные трубки имеют цилиндрическую форму. Следовательно, угол падения солнечного света всегда перпендикулярен теплопоглощающим трубкам, что позволяет этим коллекторам работать хорошо даже при слабом солнечном свете, например, когда он ранним утром или поздно днем, или когда он затенен облаками. Вакуумные трубчатые коллекторы особенно полезны в регионах с холодной, пасмурной и зимней погодой.

Так как же работают вакуумные трубчатые коллекторы ?. Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из одного или нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, поддерживаемых на раме.Каждая отдельная трубка имеет диаметр от 1 дюйма (25 мм) до 3 дюймов (75 мм) и от 5 футов (1500 мм) до 8 футов (2400 мм) в длину в зависимости от производителя.

Каждая трубка состоит из толстой внешней стеклянной трубки и более тонкой внутренней стеклянной трубки (называемой «двойная стеклянная трубка») или «трубки термоса», которая покрыта специальным покрытием, которое поглощает солнечную энергию, но задерживает тепло. потеря. Трубки изготовлены из боросиликатного или натриево-кальциевого стекла, которое является прочным, устойчивым к высоким температурам и имеет высокий коэффициент пропускания солнечного излучения.

В отличие от плоских коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы не нагревают воду непосредственно внутри труб. Вместо этого воздух удаляется или откачивается из пространства между двумя трубками, образуя вакуум (отсюда и название вакуумные трубки ).

Этот вакуум действует как изолятор, значительно снижая любые потери тепла в окружающую атмосферу за счет конвекции или излучения, что делает коллектор намного более эффективным, чем внутренняя изоляция, которую могут предложить плоские пластинчатые коллекторы.С помощью этого вакуума вакуумные трубчатые коллекторы обычно производят более высокую температуру жидкости, чем их аналоги с плоскими пластинами, поэтому летом они могут сильно нагреваться.

Коллектор с вакуумной трубкой

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

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

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

Однако недостатком использования откачанных труб является то, что панель может быть намного дороже по сравнению со стандартными плоскими коллекторами или солнечными коллекторами периодического действия. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками хорошо подходят для коммерческого и промышленного нагрева горячей воды и могут быть эффективной альтернативой плоским пластинчатым коллекторам для отопления жилых помещений, особенно в районах, где часто бывает облачно.

Вакуумные трубчатые коллекторы в целом более современные и более эффективные по сравнению со стандартными плоскими коллекторами, поскольку они могут извлекать тепло из воздуха во влажные пасмурные дни и не нуждаются в прямом солнечном свете для работы.Из-за вакуума внутри стеклянной трубки общая эффективность во всех областях выше, и производительность выше, даже когда солнце находится под неоптимальным углом.

Для этих типов солнечных панелей для горячей воды действительно важна конфигурация вакуумной трубки. Существует несколько различных конфигураций вакуумных трубок, одностенных, двустенных, прямоточных или тепловых трубок, и эти различия могут определять, как жидкость циркулирует вокруг солнечной панели для горячего водоснабжения.

Вакуумные трубчатые коллекторы с тепловыми трубками

В вакуумных трубчатых коллекторах с тепловыми трубками герметичная тепловая трубка, обычно сделанная из меди для повышения эффективности коллектора при низких температурах, прикреплена к теплоотражающей пластине внутри вакуумной герметичной трубки.Из полой медной тепловой трубки внутри трубки откачивается воздух, но она содержит небольшое количество жидкости спирт / вода низкого давления, а также некоторые дополнительные добавки для предотвращения коррозии или окисления.

Этот вакуум позволяет жидкости испаряться при очень более низких температурах, чем обычно при атмосферном давлении. Когда солнечный свет в форме солнечного излучения попадает на поверхность пластины поглотителя внутри трубки, жидкость в тепловой трубке быстро превращается в горячий газ типа пара из-за наличия вакуума.Поскольку теперь этот газовый пар стал легче, он поднимается к верхней части трубы, нагревая его до очень высокой температуры.

Верхняя часть тепловой трубы и, следовательно, откачиваемая трубка соединены с медным теплообменником, называемым «коллектором». Когда горячие пары, все еще находящиеся внутри герметичной тепловой трубки, попадают в коллектор, тепловая энергия пара передается воде или гликолевой жидкости, протекающей через соединительный коллектор. Когда горячий пар теряет энергию и охлаждается, он снова конденсируется из газа в жидкость, стекающую обратно по тепловой трубе для повторного нагрева.

Тепловая труба и, следовательно, вакуумные трубчатые коллекторы должны быть установлены таким образом, чтобы иметь минимальный угол наклона (около 30 ^o ), чтобы внутренняя жидкость тепловой трубы возвращалась обратно в горячий поглотитель. пластина внизу трубки. Этот процесс преобразования жидкости в газ и обратно в жидкость снова продолжается внутри герметичной тепловой трубы, пока светит солнце.

Основное преимущество вакуумных трубчатых коллекторов с тепловыми трубками заключается в том, что между пластиной абсорбера и коллектором имеется «сухое» соединение, что значительно упрощает установку по сравнению с прямоточными коллекторами.Кроме того, в случае растрескивания или разрушения откачанной трубки и потери вакуума, отдельную трубку можно заменить без опорожнения или демонтажа всей системы. Такая гибкость делает солнечные коллекторы горячей воды с вакуумными трубками с тепловыми трубками идеальными для солнечных батарей с замкнутым контуром, поскольку модульная сборка обеспечивает легкую установку и возможность простого расширения за счет добавления любого количества трубок.

Прямоточный вакуумный трубчатый коллектор

Прямой вакуумный трубчатый коллектор, также известный как U-образный трубчатый коллектор, отличается от предыдущих тем, что у них есть две тепловые трубки, проходящие через центр трубки.Одна труба действует как подающая труба, а другая — как обратная труба. Обе трубы соединяются вместе в нижней части трубы с помощью «U-образного изгиба», отсюда и название.

Теплопоглощающая отражающая пластина действует как разделительная полоса, разделяющая подающую и обратную трубы через трубы солнечного коллектора. Пластина абсорбера и трубка теплопередачи также герметизированы под вакуумом внутри стеклянной трубки, что обеспечивает исключительные изоляционные свойства.

Полые тепловые трубки и плоская или изогнутая пластина отражателя изготовлены из меди с селективным покрытием для повышения общей эффективности коллектора.Эта конкретная конфигурация вакуумированной трубки аналогична работе плоских пластинчатых коллекторов, за исключением вакуума, создаваемого внешней трубкой.

Поскольку теплоноситель течет в каждую трубку и из нее, вакуумные трубчатые коллекторы прямого потока не так гибки, как тепловые трубки. Если трубка треснула или сломалась, ее нелегко заменить. Система потребует слива, так как между трубкой и коллектором имеется «мокрое» соединение.

Многие специалисты в области солнечной энергетики считают, что конструкции с прямоточными вакуумными трубками более энергоэффективны, чем конструкции с тепловыми трубками, поскольку при прямом потоке не происходит теплообмена между жидкостями.Кроме того, в цельностеклянной конструкции с прямым потоком две тепловые трубки размещены одна внутри другой, так что нагретая жидкость проходит по середине внутренней трубки, а затем обратно вверх через внешнюю абсорбирующую трубку.

Вакуумируемые трубки с прямым потоком могут собирать как прямое, так и рассеянное излучение и не требуют отслеживания солнечного излучения. Тем не менее, отражатели различной формы, расположенные за трубками, иногда используются для полезного сбора части солнечной энергии, которая в противном случае может быть потеряна, обеспечивая тем самым небольшую концентрацию солнечного света.

Другие соображения при использовании вакуумных трубчатых коллекторов

Вследствие герметичного вакуума в их конструкции вакуумные трубчатые коллекторы могут сильно нагреваться, превышая температуру кипения воды в жаркие летние месяцы. Эти высокие температуры могут вызвать серьезные проблемы в существующей бытовой солнечной системе горячего водоснабжения, такие как перегрев и растрескивание вакуумированных стеклянных трубок.

Чтобы избежать этого в жарком летнем климате, используются перепускные клапаны и большие теплообменники для «сброса» избыточного тепла, а также смесительные клапаны, которые смешивают обычную (прохладную) воду с горячей водой, чтобы обеспечить температуру и температуру. уровни давления никогда не превышают установленный предел.

Кроме того, коллекторы с тепловыми трубками никогда не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей без теплоносителя, протекающего через теплообменник. Это приведет к тому, что пустой теплообменник станет очень горячим и может треснуть из-за внезапного удара, когда через него начнет течь холодная вода.

Несмотря на то, что вакуумные трубчатые коллекторы способны нагревать воду до +50 градусов Цельсия зимой, внешняя стеклянная трубка вакуумной трубки не нагревается, как обычные плоские солнечные коллекторы при использовании.Это происходит из-за внутренних изоляционных свойств вакуума внутри трубки, который предотвращает охлаждение внешней тепловой трубки внешней температурой окружающей среды, которая может быть значительно ниже точки замерзания.

Таким образом, в более холодные зимние месяцы эти типы коллекторов не могут растопить большое количество снега, который падает на них за один раз, что означает, что ежедневная очистка стеклянных трубок от снега и льда может быть проблемой, не разбивая их.

Даже если очень снег или очень холодно, достаточно солнечного света, чтобы поддерживать трубы значительно выше точки замерзания и все еще иметь возможность предварительно нагревать воду, которая затем может быть нагрета с помощью стандартного электрического погружного нагревателя или газовой горелки, что снижает затраты подогрева воды зимой.

Вакуумные трубчатые коллекторы — очень эффективный способ нагрева большей части используемой вами горячей воды, просто используя энергию солнца. Они могут достигать очень высоких температур, но они более хрупкие, чем другие типы солнечных коллекторов, и их установка намного дороже. Их можно использовать как в активной системе горячего водоснабжения с открытым контуром (без теплообменника), так и в активной замкнутой системе (с теплообменником), но для перекачки теплоносителя из коллектора в накопитель требуется насос. это от перегрева.

В нашем следующем руководстве по солнечному отоплению мы рассмотрим другой способ нагрева воды с использованием типа коллектора периодического действия, обычно известного как интегральная система хранения коллектора или ICS, и посмотрим, как их можно использовать как для генерации, так и для хранения солнечной энергии. горячая вода.

Самые продаваемые сопутствующие товары с вакуумными трубками

Как работают солнечные коллекторы с вакуумными трубками?

Введение в вакуумный трубчатый коллектор

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

Итак, как работают солнечные вакуумные трубчатые коллекторы?

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

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

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

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

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

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

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

3.1 Обзор плоских пластинчатых коллекторов

Плоские солнечные коллекторы, вероятно, являются наиболее фундаментальной и наиболее изученной технологией для систем горячего водоснабжения на солнечных батареях. Общая идея этой технологии довольно проста. Солнце нагревает темные плоские поверхности, которые собирают как можно больше энергии, а затем энергия передается воде, воздуху или другой жидкости для дальнейшего использования.

Это основные компоненты типичного плоского солнечного коллектора:

• Черная поверхность — поглотитель падающей солнечной энергии
• Покрытие для остекления — прозрачный слой, который пропускает излучение к поглотителю, но предотвращает радиационные и конвективные потери тепла с поверхности
• Трубки с теплоносителем для передачи тепла от коллектора
• Опорная конструкция для защиты компонентов и удержания их на месте
• Изоляция, закрывающая боковые стороны и дно коллектора для снижения тепловых потерь

Рисунок 3.1: Схема плоского солнечного коллектора с жидкой транспортной средой. Солнечное излучение поглощается черной пластиной и передает тепло жидкости в трубках. Теплоизоляция предотвращает потерю тепла при передаче жидкости; экраны уменьшают потери тепла за счет конвекции и излучения в атмосферу

Кредит: Марк Федкин (с изменениями по Даффи и Бекман, 2013 г.)

Плоские системы обычно работают и достигают максимальной эффективности в диапазоне температур от 30 до 80 ^o ° C (Kalogirou, 2009), однако некоторые новые типы коллекторов, в которых используется вакуумная изоляция, могут достигать более высоких температур (до 100 ° C). ^o C).Благодаря введению селективных покрытий, температура застойной жидкости в плоских коллекторах достигает 200 ^o C.

Пробный вопрос

— Какие типичные материалы используются для изготовления пластин-поглотителей и крышек остекления?

Мы частично обсудили выбор материалов и их свойства в Уроке 2. Тем не менее, мы рекомендуем вам взглянуть шире и ознакомиться с текущими нововведениями в конструкциях с плоскими пластинами. Для обсуждения в этом уроке вас попросят поделиться тем, что вы нашли во время поиска, и описать современные материалы, которые помогают повысить производительность коллекционеров.

Некоторые преимущества плоских коллекторов заключаются в том, что они:

• Простота изготовления
• Низкая стоимость
• Улавливание пучка и рассеянного излучения
• На постоянной основе (не требуется сложного оборудования для позиционирования или слежения)
• Незначительное обслуживание

Плоские коллекторы устанавливаются лицом к экватору (т. Е. На юг в северном полушарии и на север в южном полушарии).Оптимальный наклон коллекторной пластины близок к широте места (+/- 15 ^o ). Если применяется солнечное охлаждение, оптимальный угол установки — широта — 10 ^o , чтобы солнечный луч был перпендикулярен коллектору в летнее время. Если используется солнечное отопление, оптимальный угол установки: широта + 10 ^o . Однако было обнаружено, что для круглогодичного применения горячей воды оптимальным углом является широта + 5 ^o , что обеспечивает несколько лучшую производительность зимой, когда горячая вода более необходима (Kalogirou, 2009)

Опции транспортной жидкости

Плоские пластинчатые коллекторы могут использовать перенос тепла жидкостью или воздухом.

Вода — один из распространенных вариантов жидкой жидкости из-за ее доступности и хороших тепловых свойств:

• Обладает относительно высокой объемной теплоемкостью
• Несжимаемый (или почти несжимаемый)
• Имеет высокую массовую плотность (что позволяет использовать для транспортировки небольшие трубы и трубки)

Одним из недостатков воды является то, что она замерзает зимой, что может повредить коллектор или систему трубопроводов. Этого можно избежать, опустив воду из коллектора при низком потреблении солнечной энергии (ниже критического порога инсоляции).Датчики слива часто используются для контроля системы и обеспечения полного слива, поскольку замерзание воды в кармане может вызвать повреждение. Наполнение системы водой на следующее утро тоже не идеально. Возможные воздушные карманы в коллекторе могут быть проблемой, блокируя поток воды и снижая эффективность системы (Vanek and Albright, 2008).

Смеси антифризов можно использовать вместо чистой воды для решения вышеупомянутых проблем. Обычными компонентами антифриза являются этиленгликоль или пропиленгликоль.Эти химические вещества, смешанные с водой, требуют систем замкнутого цикла и надлежащей утилизации из-за токсичности. Номинальный срок службы антифриза вроде составляет около 5 лет, после чего его необходимо заменить.

Воздух может использоваться в качестве транспортной жидкости в некоторых конструкциях плоских коллекторов. Этот вариант лучше подходит для обогрева помещений или сушки сельскохозяйственных культур. Вентилятор обычно требуется для облегчения потока воздуха в системе и эффективного отвода тепла. Некоторые конструкции могут обеспечивать пассивное (без вентилятора) движение воздуха за счет тепловой плавучести.

Жидкости с фазовым переходом также можно использовать с плоскими коллекторами. Некоторые хладагенты входят в эту группу жидкостей. Они не замерзают, что устраняет проблемы, описанные выше для воды, и из-за их низкой точки кипения могут переходить от жидкости к газу при повышении температуры. Эти жидкости могут быть полезны в условиях, когда требуется быстрое реагирование на быстрые колебания температуры.

Коллекторное строительство

Ключевыми соображениями при проектировании плоского коллектора являются максимальное поглощение, минимизация потерь на отражение и излучение, а также эффективная теплопередача от пластины коллектора к жидкостям.Одним из важных вопросов является получение хорошей тепловой связи между пластиной абсорбера и заменами (трубами или каналами, содержащими теплоносители). Различные конструкции конструкции (показанные ниже) пытаются решить эту проблему.

Рисунок 3.2: Различные конструкции плоского коллектора в сборе. Цветовые коды: голубой — стеклянная крышка, синий — каналы для жидкости, черный — материал абсорбера, серый — изоляция. Некоторые конструкции (b, c) включают в себя каналы для жидкости в структуре пластины поглотителя, чтобы максимизировать теплопроводность между компонентами.Другие модификации (а, г) включают трубки и каналы, припаянные или приклеенные к пластине.

Кредит: Марк Федкин (с изменениями по Калогиру, 2009 г.)

В сборке пластина-канал могут использоваться различные методы крепления компонентов — термоцемент, припой, зажимы, зажимы, пайка, аппликаторы механического давления. Одним из факторов, влияющих на выбор метода сборки, является стоимость рабочей силы и материалов.

Далее мы рассмотрим передачу и баланс энергии внутри плоского коллектора.

Артикул:

• Kalogirou, S.A., Solar Energy Engineering , Elsevier, 2009
• Ванек, Ф.М., и Олбрайт, Л.Д., Energy Systems Engineering , McGraw Hill, 2008.

Солнечные тепловые коллекторы: площадь по сравнению с отверстием

Каждый проект солнечного отопления неизбежно начинается с оценки размера коллектора. Например, обычно используемое «практическое правило» для условий отопления в Санта-Фе — это 10 процентов площади обогреваемого пола плюс 1 квадратный фут на каждые 2 галлона в резервуаре для горячей воды на солнечных батареях (SDHW).

Обоснованное предположение может быть сделано даже во время неформального телефонного разговора с быстрым расчетом на основе площади здания и размера резервуара SDHW. Это дает разумный размер для минимального количества коллекторов, необходимых в общей сумме квадратных футов, что, вероятно, является правильным «приблизительным» значением для целей обсуждения.

Два наиболее распространенных типа солнечных коллекторов, используемых сегодня для обеспечения теплом зданий, — это плоские пластинчатые и вакуумные трубчатые.Оба они имеют застекленные (покрытые стеклом) поверхности теплопоглотителя, но имеют очень разные конфигурации площади поверхности. Знаете ли вы, что у солнечного коллектора тепла есть три различных типа площади поверхности? Давайте подробнее рассмотрим, как это проявляется в коллекционерах такого типа.

Характеристики зоны коллектора SRCC

В США Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC) предоставляет стандартную процедуру тестирования солнечных коллекторов. Коллектор, прошедший процесс сертификации SRCC (OG-100), соответствует определенным разумным стандартам конструкции и эксплуатации коллектора.Результаты тестирования можно использовать для сравнения одного сборщика с другим, понимая, что все они были протестированы одинаково.

Сертификация

SRCC часто требуется для того, чтобы сборщик имел право на налоговые льготы и другие субсидии, продвигающие альтернативную энергию. Таким образом, вы найдете наклейку с сертификатом SRCC почти на всех солнечных коллекторах тепла, установленных сегодня в США. Эти рейтинги можно увидеть на веб-странице SRCC по адресу www.solar-rating.org.

При выдаче сертификата SRCC характеристики коллектора указываются вместе с другими результатами.Площадь коллектора указывается не как одно значение, а как три возможных значения: общая площадь, чистая площадь апертуры и площадь абсорбера.

Общая площадь — это общий размер поверхности коллектора, обращенной к солнцу. Это включает в себя любую часть конструкции коллектора, которая является неотъемлемой частью его правильного функционирования, которая не может быть снята или отделена от самого коллектора. Таким образом, стекло (остекление), рамы, промежутки между компонентами, встроенная сантехника и оборудование могут быть включены в общую площадь в зависимости от технической конструкции коллектора.

Чистая площадь апертуры обычно включает только остекленную (покрытую стеклом) площадь коллекторов. Область остекления — это часть коллектора, предназначенная для улавливания солнечного излучения.

Absorber Area включает только размер черной поверхности абсорбера внутри стеклянной крышки. Черная поверхность — это на самом деле место, где солнечное излучение перехватывается и преобразуется в тепло. Размер поглотителя может быть меньше или равен площади застекленного проема.

Пример откачанной трубы

На фотографии на Рисунке 75-1 показан дом недалеко от Денвера с недавно завершенной солнечной системой водяного отопления New Standard. Солнечные коллекторы, которые можно увидеть на крыше, — это модели Apricus AP-30.

Это вакуумный трубчатый коллектор, состоящий из 30 стеклянных трубок, вставленных в верхний коллектор (светлый колпачок над трубками из темного стекла). Каждая стеклянная трубка имеет внутри длинную узкую плоскую пластинчатую абсорбирующую поверхность, которая передает солнечное тепло в тепловую трубку, которая, в свою очередь, передает все тепло в верхний коллектор.Вакуум внутри стеклянной трубки окружает черную поверхность, действуя как теплоизоляция, предотвращая потерю тепла от горячего поглотителя. Гидравлическая жидкость прокачивается через верхний коллектор, чтобы отвести тепло от всех труб.

Сертификат SRCC для коллектора AP-30 можно увидеть на веб-сайте SRCC. В нем перечислены следующие характеристики площади для этого коллектора.

• Общая площадь — 44,76 квадратных футов
• Чистая площадь апертуры — 30,05 квадратных футов
• Площадь абсорбера — 26.35 квадратных футов

Обратите внимание, что разница между общей площадью и чистой площадью составляет 14,7 квадратных футов. Он состоит в основном из коллектора наверху труб, который является важной частью соединительной системы водопровода, но не является частью застекленного проема.

Коллекторы

часто сравнивают на основе рейтинга категории C в условиях «среднего» солнечного излучения. Это представляет собой тепловую мощность коллектора при типичных условиях температуры горячей воды, характерных для домашних систем отопления.Это значение можно найти на наклейке SRCC на самом коллекторе. Для коллектора АП-30 эта сравнительная тепловая мощность выглядит следующим образом.

ТАБЛИЦА 75-1:
Номинальная тепловая мощность SRCC для коллектора AP-30
Категория C, средняя солнечная радиация
На сборщика — 29300 БТЕ / день
За квадратный фут брутто — 654,6 BTU / день
За квадратный фут нетто — 972.0 БТЕ / день

Пример плоской пластины

На фотографии на рис. 75-2 показан еще один дом недалеко от Колорадо-Спрингс с недавно завершенной солнечной системой водяного отопления New Standard.Солнечные коллекторы, которые можно увидеть на крыше, — это модели Solar Skies SS-32. Это коллектор с плоской пластиной, размер которого номинально составляет 4 на 8 футов. Крышка из закаленного стекла установлена ​​на черной пластине-поглотителе, которая нагревается под воздействием солнечного излучения. Стеклянная крышка помогает удерживать тепло внутри коллектора, в то время как жидкая жидкость прокачивается через коллектор, отводя тепло в дом.

Сертификат SRCC для коллектора SS-32 можно увидеть на веб-сайте SRCC.Характеристики площади для этого коллектора следующие.

• Общая площадь — 31,91 квадратных футов
• Чистая площадь апертуры — 29,93 квадратных футов
• Площадь абсорбера — 29,93 кв. Футов

Обратите внимание, что разница между общей площадью и чистой площадью составляет 1,98 квадратных футов. Это площадь поверхности металлических рам, которые окружают остекление и удерживают стекло на месте.

Сравнительная тепловая мощность (рейтинг SRCC) коллектора SS-32:

ТАБЛИЦА 75-2:
Номинальная тепловая мощность SRCC для коллектора SS-32
Категория C, средняя солнечная радиация
На сборщика — 21 800 БТЕ / день
На квадратный фут брутто — 683.1 BTU / день
За квадратный фут нетто — 728,4 Btu /

в день

Проверка реальности

Стандартная процедура SRCC использует общую площадь коллектора при вычислении значений эффективности и производительности на основе «на единицу площади» (на квадратный фут). Итак, чтобы сделать это, мы сравниваем значение «на квадратный фут брутто» в Таблице 75-1 и Таблице 75-2.

Вы можете быть удивлены, увидев, что коллектор с плоской пластиной оценивается немного выше (4 процента), чем коллектор с вакуумными трубками с 683.1 БТЕ / день / квадратный фут по сравнению с 654,6 БТЕ / день / квадратный фут соответственно в этих стандартных условиях испытаний SRCC. Усовершенствованная технология вакуумного коллектора, похоже, не дает явного преимущества в производительности в этих типичных условиях домашнего отопления с использованием этого метода анализа.

Застекленные проемы обоих этих коллекторов по существу одинакового размера, каждый составляет около 30 квадратных футов застекленной площади. И, если мы сравним производительность двух коллекторов на основе чистой площади остекленной апертуры, мы обнаружим, что вакуумные трубки работают лучше (25 процентов), чем плоская пластина, в этих условиях с результатом 972 балла.От 0 до 728,4 британских тепловых единиц в день на квадратный фут соответственно.

Когда мы проводим сравнение на основе чистой остекленной апертуры, мы видим явное преимущество в тепловых характеристиках системы вакуумных трубок. В более жестких условиях (например, SRCC категории D) система вакуумных трубок также будет светиться.

Это пример того, как одни и те же данные могут использоваться для подтверждения двух противоположных выводов. Итак, если бы мы собирались выбрать один из этих коллекторов аналогичного размера по сравнению с другим в этих климатических и температурных условиях, что действительно имеет значение? Производительность брутто коллекционера или какая-то другая проблема?

Ответ зависит от дизайнера, владельца, бюджета солнечной энергии и совместимости с каждой отдельной установкой.При окончательном выборе могут быть задействованы и другие важные факторы, такие как совместимость с термосифонным самоохлаждением, образование снега, устойчивость к граду, низкопрофильная способность, местные экстремальные климатические условия и требования к высоким температурам.

Но зачастую окончательный выбор определяется стоимостью. После разумного анализа всех вышеперечисленных вопросов итог может свести к простому вопросу. Например, если один коллектор стоит на 30 процентов больше, чем другой, вероятно, он даст на 30 процентов больше экономии (или других реальных выгод) в этой установке или нет? Правильная интерпретация стандартизованных данных о производительности, таких как данные SRCC, может стать хорошей отправной точкой для ответа на такой вопрос после определения цены коллекторов.

Заключительные примечания

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

Бристоль Стикни занимается проектированием, производством, ремонтом и установкой солнечных гидронных систем отопления более 30 лет. Он имеет степень бакалавра наук в области машиностроения и является лицензированным подрядчиком-механиком в Нью-Мексико. Он является главным техническим директором компании SolarLogic LLC в Санта-Фе, штат Нью-Мексико, где он участвует в разработке систем управления солнечным отоплением и инструментов проектирования для профессионалов в области солнечного отопления. Посетите www.solarlogicllc.com для получения дополнительной информации.

Солнечное тепловое и водяное отопление

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

Чтобы нагреть воду солнечным светом, солнечный тепловой коллектор нагревает жидкость, которая прокачивается через него. Когда жидкость перекачивается через коллектор, она нагревается.Теперь нагретая жидкость откачивается из коллектора через теплообменник.

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

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

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

Коллекторы высокотемпературные

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

Системные проекты

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

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

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

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

Дизайн посуды

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

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

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

Коллекторы среднетемпературные

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

Вакуумные трубчатые коллекторы

Вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) очень эффективно удерживают большой процент тепла, собираемого от солнца. Каждая трубка работает независимо от других и окружена стеклянной трубкой с двойными стенками.Между двойными стенками находится глубокий вакуум, создающий эффект «термоса», значительно повышающий его теплоизоляцию. Такая конструкция позволяет солнечному свету проходить через стекло, но отводить очень мало тепла.

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

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

Коллекторы плоские

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

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

Коллекторы низкотемпературные

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

Панели солнечных батарей

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

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

.