Система отопления принцип работы: Отопительная система, схема, отопительные приборы, принцип работы | Сруб Всем! — Строительство деревянных домов из бревна, бруса и бревен

Содержание

Главные принципы работы отопления дома. На чем все основано?

Мы живем с Вами в век активного строительства частного жилья. Строя свой дом, важно разбираться в куче аспектов, чтобы избежать каких-либо недопониманий с прорабами и строителями. Немаловажно так же знать принцип работы отопления дома, от которого по сути зависит весь Ваш комфорт в холодные времена года.

Прошли уже давно времена контрамарок и печек. Сегодня в домах ставят куда более современные системы отопления, которые работают не только на угле, но и на других энергоресурсах.

Итак, на чем же основывается принцип работы отопления дома? Давайте разберемся по порядку.

Весь принцип работы отопления начинается по сути с котла. Котел служит для нагрева теплоносителя. Чаще всего теплоносителем выступает вода, реже специальные незамерзающие растворы.

Котлы сегодня бывают разных типов и работают на разном горючем, таких как уголь, дизель, газ, электричество.

Котлы сегодня устанавливают в специальных помещениях, так называемых котельных. Котельная не ограничивается одним котлом. В ней сконцентрированы все отопительные узлы: распределительный коллектор, гидрострелка, насосы, бойлеры косвенного нагрева

В этой статье мы не будем концентрироваться на принципе работы котельной. Об этом Вы можете почитать отдельно по этой ссылке.

Итак, котел нагревает нам теплоноситель. Далее наш теплоноситель начинает передвигаться по трубам к источнику «отдачи тепла». Сегодня под этими источниками чаще пподразумевают либо радиаторы, либо теплые полы.

Теплоноситель передвигается либо естественным путем (такая система называется системой с естественной циркуляцией), либо принудительным путем.

В случае естественной циркуляции система отопления не зависит от электричества и работает строго по законам физики. Такую систему проще всего сделать на основе радиаторного отопления.

Недостатки систем с естественной циркуляцией:

невозможно автоматически регулировать температуру;
больший расход энергоносителей за счет увеличенных диаметров труб
невозможность использования бойлера косвенного нагрева
далеко не всегда можно спрятать трубы в стене;

В случае принудительной циркуляции система отопления зависит напрямую от электричества, так как для работы системы необходимо наличие насосов. К таким системам относятся теплые полы, двухтрубная радиаторная система и другие.

Преимущества систем с принудительной циркуляцией:

Более экономичная по сравнению с системой естественной циркуляции;
Трубы можно прятать в стены;
Возможна автоматическая покомнатная регулировка температуры

С принципом движения теплоносителя разобрались. Далее принцип работы системы отопления заключается в движении нашего теплоносителя по трубам и поступление его в источник отдачи тепла. Таким источником выступает сам радиатор. В случае теплого пола – это трубы, которые греют стяжку.

Нагрев дома от источника тепла происходит по принципу конвекции или по принципу излучения. Теплый пол, например, работает по принципу излучения. По такому же принципу работает солнце. Оно нагревает землю и земля отдает тепло.

Медно-алюминиевый радиатор наоборот работает на 90% по принципу конвекции. Он нагревает потоки воздуха, проходящие сквозь него.

В системах отопления есть такое понятие, как подача и обратка. Подача – это то, куда поступает горячий теплоноситель. Обратка – это то, куда поступает (возвращается) остывший теплоноситель.

Чтобы добиться эффективной работы системы отопления, теплоноситель постоянно циркулирует в системе отопления. Горячая вода поступает в источник отдачи тепла, затем возвращается обратно в котел, где вновь подогревается. И так по замкнутому кругу.

Во время нагрева происходит расширение теплоносителя. Для компенсации этого явления в систему монтируют расширительный бак. Бак вместе с котлом монтируют в котельной.

Вот мы с Вами и рассмотрели основной принцип работы отопления дома. Хотите больше разобраться в системах отопления? Воспользуйтесь нашей бесплатной видеоинформацией.

Читайте так же:

Система водяного отопления: принцип работы и основные узлы

Читайте в этой публикации:
Система водяного отопления: основные узлы
Два способа циркуляции теплоносителя
Контрольное и регулировочное оборудование

Согласитесь, гораздо проще взять готовую схему и собрать отопление согласно ей. Так поступают многие умельцы, но когда работа выполнена, начинаются проблемы – работать нормально собранная таким способом система не может по определению. Это сложная система, сборка которой сопряжена с массой нюансов, которые нужно знать и, главное, понимать, что их соблюдение невозможно без осознания основного принципа ее работы. Именно о нем и пойдет разговор в данной статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы разберемся с вопросом, как работает система водяного отопления?

Система водяного отопления фото

Система водяного отопления: основные узлы

Для начала, чтобы лучше понимать принцип работы системы водяного отопления, необходимо ознакомиться с минимумом оборудования и материалов, без которых нормального функционирования отопления не получится. Всего таких частей можно выделить четыре.

Водяной котел для отопления дома. Говорят, что это сердце системы отопления – именно котел отвечает за нагрев теплоносителя (в данном случае воды). Работает котел довольно просто, даже если конструкция кажется сложной – вся суть сводится к сжиганию топлива и использованию энергии, получаемой при сжигании топлива, для нагрева воды. Для этой цели практически все котлы без исключения оборудуются камерой сгорания, в которой помещается теплообменник – радиатор, через который протекает теплоноситель. Получив свою порцию энергии и нагревшись до высокой температуры, теплоноситель отправляется в «кругосветное путешествие» по системе трубопроводов.
Трубы для водяного отопления фото

Трубы, а вернее система трубопроводов для водяного отопления дома. Правильнее будет сказать, что это кольцевой трубопровод, так как именно кольцевой цикл движения теплоносителя заложен в принцип работы отопительной системы. То есть нагретая вода по подающему трубопроводу движется от котла, проходит через батареи и возвращается назад в котел для получения очередной порции энергии. Спросите, как она движется по трубам, за счет чего происходит ток теплоносителя в системе отопления? Это отдельная тема для разговора, и об этом мы поговорим ниже.
Батареи водяного отопления. Это тоже теплообменник, благодаря которому горячая вода отдает свою тепловую энергию воздуху в помещении – правильнее его будет назвать посредником в этом деле, так как горячая вода нагревает сначала батарею (теплообменник), которая, в свою очередь, отдает тепло воздуху. Естественно, вода в системе при этом остывает именно по этой причине, после того как она проходит через батарею, ее направляют обратно к котлу на подогрев.
Батареи водяного отопления фото
Расширительный бак. Весьма полезный элемент отопительной системы – он необходим для того, чтобы гасить температурные колебания теплоносителя. При нагревании вода увеличивается в объеме, и этот чрезмерный объем поступает в расширительный бак. Наоборот происходит, когда вода остывает – она уменьшается в объеме и эта нехватка восполняется из расширительного бака. На сегодняшний день существуют бачки двух типов – открытые и закрытые. Последние являются мембранными баками, и их работа обеспечивается сжатым воздухом. Такая конструкция позволяет уменьшить объем бака до минимума, что позволило монтировать его в корпусе котла.
Как сделать водяное отопление в частном доме фото

Все эти элементы будут полностью бесполезными, если в системе не будет циркуляции. Да, чтобы система работала хорошо, ее придется обеспечить, и о том, как это сделать, мы поговорим дальше.

Два способа циркуляции теплоносителя

Существует два способа заставить теплоноситель в отоплении двигаться по кругу, тем самым наладив эффективную передачу тепла от котла к воздуху в помещениях дома.

Естественная циркуляция. Это сложный способ, который изобилует массой нюансов – в его работу положены естественные законы природы, которые заставляют нагретую воду подниматься вверх. Для этой цели создается главный стояк – труба большого размера, по которой теплоноситель поднимается до максимально возможной высоты в доме, после чего благополучно стекает к батареям по трубопроводам, размещенным под наклоном. Точно таким же способом остывший теплоноситель возвращается назад к котлу – сами понимаете, обратный трубопровод должен иметь уклон в обратную сторону. При такой циркуляции котел должен быть самой нижней точкой системы отопления, что накладывает некоторые ограничения. Настенные нагреватели в таких системах не используются – здесь применяются только напольные котлы, которые размещаются либо в приямке, либо же в цокольном этаже дома. Также очень важным моментом в работе такой системы являются трубопроводы, а вернее их диаметры – чем ближе к котлу, тем толще должны быть трубы.

Принудительная циркуляция. Вариант очень простой, и все, что здесь нужно, чтобы обеспечить ток теплоносителя по трубам, это циркуляционный насос. Устанавливая его в систему отопления, можно даже не заботиться об уклонах труб – даже если он будет не в ту сторону, насос все равно продавит систему, и циркуляция пойдет. Правда может начать скапливаться воздух, но он легко выводится посредством автоматического воздушного сбросника, установленного в месте вероятного образования воздушной пробки.

Водяной насос для отопления дома фото

Принудительная циркуляция, конечно, удобная и практичная штука, которая позволяет очень быстро выводить систему отопления в рабочий режим, но стоит пропасть электроэнергии, и отопление станет. Какой выход? Как ни странно, их два. Можно укомплектовать отопление бесперебойником, что хорошо при кратковременных отключениях электричества, а можно собрать систему с естественной циркуляцией теплоносителя и дополнить ее насосом. Таким образом вы получите отопление, которое будет работать даже при отсутствии электроэнергии – естественно, при условии, что котел будет энергонезависимым. То есть простой агрегат, в котором нет электроники.

Контрольное и регулировочное оборудование

Наладив циркуляцию теплоносителя и обеспечив нормальную работу отопления, остается дело за малым – сделать эту систему регулируемой и контролируемой. Обойтись без всего этого можно, но нежелательно. Контроль позволяет следить и поддерживать работоспособность отопления на нужном уровне, а регулировки дают возможность отлаживать систему так, чтобы достигать ее оптимальных показателей работы. К такому типу оборудования можно отнести следующие приборы.

Контрольное оборудование. Как минимум в трубопроводы нужно врезать две вещи – термометр и манометр. Причем измеритель температуры лучше врезать и на подающем трубопроводе, и на обратном – вычисляя разницу температур, можно осуществлять правильную регулировку системы. Манометр необходим для контроля давления в закрытых системах отопления – так что если у вас открытый контур (расширительный бак негерметичный), то в манометре необходимости нет.
Системы водяного отопления в частном доме фото
Регулировочное оборудование. Регулировать потоки воды можно только одним способом – изменять сечение трубопровода (их внутренний диаметр), что можно делать только с помощью кранов. Большая и разветвленная отопительная система может иметь очень много кранов, но большинство из них устанавливаются с ремонтной целью – то есть для того, чтобы можно было снять тот или иной узел или прибор, и при этом не сливать и не отключать полностью систему отопления. Для регулировки работы используются краны, установленные непосредственно на приборах отопления. Регулирующие краны (он только один, второй является отсекающим) могут быть двух типов: ручными и автоматическими – последняя запорная арматура является ничем иным, как электронным клапаном, который управляется специальным контроллером. Такое оборудование применяется в современных энергозависимых системах отопления и в его задачи входит контроль климата в каждом отдельно взятом помещении.

В принципе, в более сложных системах отопления может встречаться и другое оборудование. К примеру, в частных домах достаточно часто используется бойлер косвенного нагрева горячей воды – это все тот же теплообменник, в котором отопление нагревает горячую воду. Имеются и другие приборы, но именно описанные выше являются тем минимум, который обеспечивает эффективную работу этой климатической системы.

В заключение темы, система водяного отопления, нужно сказать несколько слов о таком важном моменте, как расчет системы. Это отдельная тема, о которой необходимо говорить подробно. Ее мы раскроем в другой статье, а здесь скажу только одно – неправильный расчет отопления в первую очередь чреват дискомфортом в доме и повышенным потреблением энергетических ресурсов. В общем, этому моменту также нужно уделить внимание, и важен он не меньше, чем принцип работы системы.

Автор статьи Александр Куликов

Самотечная система отопления: Принцип работы, Плюсы, Минусы, Схемы | 5energy

При строительстве небольших домов, достаточно часто, в проектах изначально закладывают самотечную систему отопления. В первую очередь, связано это с глобальной экономией. Данная система позволяет запустить отопление без использования дополнительного насоса. О преимуществах, недостатках и особенностях данной системы мы и поговорим в этой статье.

Принцип работы самотечной системы

В основе данной системы стоят законы физики. Ведь давно известно, что нагретое вещество всегда легче холодного. На этом принципе построена вся система отопления.

В котле теплоноситель нагревается до наивысшей температуры. По мере нагревания вода поступает по трубам в радиаторы, передавая свое тепло радиатору, а уже радиатор отдает тепло в помещение. В процессе остывания, теплоноситель движется по наклоненным трубам, дальше он возвращается в котел. Цикл продолжается непрерывно. Горячий теплоноситель постоянно выдавливает остывший, в следствии чего процесс постоянный.

Что бы все работало как надо, должно соблюдаться несколько условий:

Нагревательный элемент котла должен находиться ниже уровня приточной трубы охлажденного теплоносителя, иначе приток будет нарушен и система не сможет функционировать.
Разность температур на всходе охлажденного теплоносителя и на выходе должна быть не менее 25 градусов, иначе скорость циркуляции будет слишком низкой.
Расстояние от котла до ближайшего радиатора не должно быть слишком большое (до 25 метров), иначе сопротивление материалов, из которого выполнена труба не позволит нормально работать системе.
Система должна полностью заполняться теплоносителем. Для этого, рекомендуется установить расширительный бачок.

Пример схемы самотечной системы отопления

Схема №1

Схема №2

Схема №3

Преимущества самотечной системы отопления:

Энергонезависимость. В случае отсутствия электроэнергии, система будет полноценно работать, так как нет необходимости подачи напряжения на насос.
Отсутствие вибрации теплоносителя, создаваемой насосом.
Простота обслуживания, высокая ремонтопригодность системы, безотказность.
Система регулируется сама, в отличие от температуры воздуха в помещении. Если температура низкая — тепло принимается быстрее, в следствии чего ускоряется движение теплоносителя.

Недостатки самотечной системы отопления:

Возможность стабильной работы только в небольших домах.
Необходимо создавать специальный уклон, для нормальной циркуляции системы.
Более высокая вероятность промерзания системы на минимальных режимах работы котла (из-за более низкой скорости прохождения теплоносителя).
Необходимость расширительного бачка и постоянного контроля уровня теплоносителя в нем.

Самотечная система отопления хорошо считается с водогрейными котлами на отработанном масле, газовыми, твердотопливными котлами и т.д. Такая система хорошо подойдет тем, у кого есть небольшой одноэтажный дом без планов его достройки и т.д.

В любом случае, при изменении конструкции сисиемы (при достройке, перестройке, монтажа теплого пола и т.п.) для улучшени циркуляции, в данну систему можно врезать циркуляционный насос и уставовить мембранный расширительный бак.

Открытая система отопления — схема работы системы открытого типа

Благодаря простоте установки и обслуживания, а также невысокой цене до сих пор пользуется популярностью открытая система отопления. С годами она претерпела некоторые изменения и уже в обновленном виде успешно применяется в селах, деревнях, коттеджных поселках, которые обеспечены газоснабжением. Она является отличным вариантом для отопления помещения небольшой площади, например, одноэтажного дачного домика. Недорогое обслуживание плюс достаточная эффективность – по этим критериям многие дачники выбирают данную схему.

Принцип действия открытой системы

Для полноценной работы система отопления открытого типа не нуждается в дополнительном использовании насоса. Теплоноситель циркулирует по трубам благодаря разности в плотности – речь идет о холодной и горячей воде.

На схеме хорошо видны основные части открытой системы отопления: котел, расширительный бак, радиаторы и трубы

Конструкция системы элементарна и состоит из нескольких основных частей:

твердотопливный, газовый, дизельный котел отопления – следует выбрать оптимальный вариант;
чугунные или стальные радиаторы;
стальной расширительный бачок;
трубы.

В основе принципа действия – общеизвестные законы физики. Вода нагревается в котле и под действием высокого давления устремляется по трубам, в зону более низкого давления. Пройдя через все радиаторы и остыв, она возвращается обратно в котел. Не секрет, что при нагревании вещества расширяются, это происходит и с водой. По этой причине обязательная часть системы открытого типа – расширительный бак, который компенсирует излишки теплоносителя. Он не должен быть герметичным. Насос не требуется, но существуют варианты его использования. Врезной кран необходим для удаления воздуха.

Условно всю схему можно разделить на 2 части. Первая – «подача»: нагревание теплоносителя и движение его по трубам и радиаторам; вторая – «обратка»: охлаждение и возвращение ее в котел.

Особенности открытой схемы:

расширительный бак должен находиться выше остальных частей системы;
чем больше диаметр труб, тем лучше циркуляция;
вода более желательный теплоноситель, чем антифриз;
вода испаряется, поэтому следует наблюдать за ее уровнем.

Чтобы такая система отопления правильно функционировала, важно соблюдать рекомендованное давление. Для этого устанавливается специальный узел, называемый подпидкой. Более подробно об этом вы можете прочитать в нашем следующем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotelnaya/podpitka-sistemy-otopleniya.html.

Будет ли по зубам самостоятельный монтаж?

Для того чтобы справиться с монтажом отопительной системы открытого типа, не нужно обладать особыми знаниями или большим опытом. В первую очередь устанавливают котел, который может быть или навесным, или напольным. Вид котла зависит от удобства размещения, а его мощность – от площади отапливаемого помещения.

Мощность и размеры составных частей системы отопления зависят от общей площади дома

Далее рассчитывают и устанавливают радиаторы. Их можно заменить совсем простым вариантом – трубой диаметром 8-10 см, которая проходит по периметру всего дома и возвращается к котлу. Небольшой наклон трубы увеличит циркуляцию теплоносителя. При элементарной схеме бак устанавливают на обратке, рядом с котлом, но обязательно выше остального оборудования.

Другой вариант – однотрубная схема вертикального расположения, требующая монтажа расширительного бака на чердаке. Соответственно, чердак предварительно следует утеплить, чтобы бак не замерз в зимнее время.

Важно! Следует обратить внимание на правильный расчет величины расширительного бака. Недостаточный объем не выдержит высокого давления, в результате трубы просто разорвет.
Обратите также внимание на материал о том, как правильно сделать расчёт количества секций радиаторов отопления: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/raschet-kolichestva-sektsiy-radiatorov-otopleniya.html

Подбор составных частей

Котел. Идеальное место для установки котла – отдельное помещение, достаточно просторное (для удобства обслуживания) и имеющее доступ к свежему воздуху. Напольное покрытие должно быть сделано из противопожарного материала, например, бетона. Высчитав площадь дома, можно определить необходимую мощность котла. Он может работать на угле, газе, дровах, дизельном топливе.

Котел должен располагаться в отдельном просторном помещении

Радиаторы. Виды радиаторов: стальные, биметаллические, чугунные, алюминиевые. Наиболее популярными являются стальные. Их следует монтировать на расстоянии 3-5 см от стены, не меньше. Традиционное место установки – под окном, чтобы они служили барьером для холодного воздуха с улицы. Наиболее удобная высота – 40-60 см, чтобы оставались зазоры: сверху – до окна, снизу – до пола. Длина может быть любой, в зависимости от площади комнаты. Например, для спальни 15м² достаточно радиатора длиной 100 см.
Трубы. Медные трубы относительно дороги, стальные со времен покрываются ржавчиной, поэтому практически все выбирают пластиковые. Диаметр – 25 мм, 32 мм. Количество труб зависит от типа системы – однотрубной или двухтрубной. Как правило, их не встраивают в стену, а проводят открытым способом – прямо над полом. Трубы нарезают на удобные для монтажа отрезки и с помощью отводов соединяют с котлом, расширительным баком и радиаторами.
Расширительный бак. Его место расположения – на чердаке или возле котла. Следует запомнить, как соотносится объем бака с размерами системы в целом: он не должен быть менее 5% от объема всей системы. Для одноэтажного частного дома необходим бак не менее 8 литров, но лучше приобрести с запасом – 15 л.

О выборе труб для монтажа системы отопления, их видах и характеристиках вы можете прочитать в нашей следующей статье: https://aqua-rmnt.com/uchebnik/truby/kakie-truby-dlya-otopleniya-luchshe-vybrat.html.

Достоинства и недостатки системы

Для начала рассмотрим положительные стороны – не зря данную систему до сих пор активно используют.

Простота схемы. Давно известно: чем проще устройство, тем безотказнее оно действует и тем быстрее можно справиться с поломкой.
Функционирование оборудования, несмотря на отсутствие электроснабжения. Тепло в доме зависит только от наличия газа.
Простота установки. Подготовленные части можно собрать в течение одного дня.
Быстрое вхождение в рабочий режим, не менее быстрая остановка. Начало и конец работы системы зависят от включения/выключения котла.
Невысокая стоимость составных частей.

Безусловно, схема открытой системы отопления обладает своими недостатками. Всегда найдется пользователь, которому не понравятся те или другие свойства оборудования или эксплуатации.

Например, многих не устраивают большие размеры деталей и всей системы в целом. Если строение не очень большое, бывает сложно расположить оборудование так, чтобы оно не мешало комфортному проживанию.

Объем открытого расширительного бака зависит от объема отопительной системы в целом

В некоторых случаях открытый расширительный бак отрицательно влияет на радиаторы и трубы: они подвержены коррозии.

Важно! Особое внимание следует уделить испарению жидкости в баке. Воздух, попадая в трубы, вызывает их перегрев. Один из способов решения данной проблемы – слой масла на воде толщиной 1-2 см.

Приверженцы закрытой системы утверждают, что открытый тип менее эффективен, его КПД намного ниже.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Система воздушного отопления: принцип работы и особенности

Человечество с давних времен использует самые разнообразные способы и средства для обогрева жилых помещений. С техническим прогрессом в наш быт пришли газ, электричество, другие виды топлива, благодаря которым стало возможным с высокой эффективностью отапливать здания самого разного назначения. Однако в этот ряд с точной уверенностью можно поставить отопление воздухом – технология, которой вот уже практически 2000 лет.

В наши дни, с появлением новых видов нагревательного оборудования, воздушные системы утратили свою актуальность. В основном подобная схема обогрева используется в промышленных масштабах, где имеют крупные по площади технические здания и сооружения. Отопление для многих нас играет решающую роль. Мы всегда стараемся оборудовать свой дом, квартиры максимально эффективной схемой нагрева, используя для бытовых целей газовые и электрические котлы. Воздушное отопление не заслуженно позабыто, хотя у него есть целый ряд неоспоримых преимуществ, на которых стоит остановиться для ознакомления.

Отопление с использованием воздуха — принцип работы

Отопление с использованием воздушной массы, поступающей внутрь помещения, построено на принципе терморегуляции. Другими словами, нагретый или охлажденный до определенной температуры воздух подается непосредственно внутрь помещений. Т.е. таким образом, может осуществляться и обогрев внутренних пространств и кондиционирование.

Основным элементом системы является нагреватель — печь канального типа, оснащенный газовой горелкой. В процессе сгорания газа вырабатывается тепло, которое поступает в теплообменник и уже после этого, нагретые до определенной температуры массы поступают в воздушное пространство отапливаемого помещения. Система воздушного отопления обязательно должна быть оборудована сетью воздуховодов и каналом для выхода наружу токсичных продуктов горения.

За счет постоянного притока свежего воздуха печь получает приток кислорода, который является одним из основных компонентов топливной массы. Смешиваясь в камере сгорания с горючим газом, кислород увеличивает интенсивность горения, повышая тем самым температуру топливной массы. В старых системах, используемых еще древними римлянами, основная проблема заключалась в попадании в отапливаемые помещения вместе с теплым воздухом вредных продуктов горения.

Важно! При работе печи канального типа количество угарного газа в составе воздуха, поступающего во внутренние помещения, превышает норму на 10-15%. Для примера можно взять домашний камин или печь, которые, при плохой работе вытяжки, в процессе горения топлива в больших количествах выделяют опасные для человеческого организма продукты горения.

Автономные структуры отопления, построенные на принципе нагрева воздушных масс, нашли свое применение в системе обогрева больших промышленных зданий и объектов. С появлением компактных и удобных в эксплуатации воздухонагревателей, для работы которых используется газ, твердое или жидкое топливо, стало возможным применение систем такого обогрева в быту. Обычный, традиционный нагреватель воздуха, который принято называть теплогенератор, имеет камеру сгорания, теплообменник рекуперационнного типа, горелку и нагнетательную группу.

Установка печей воздушного отопления в частных и загородных домах вполне оправдана и экономически выгодна. Для квартиры данная схема обогрева не подходит, ввиду необходимости прокладки большого количества громоздких воздуховодов, присутствия технического шума и высокой пожароопасности.

Современные комплексы отопления в основном построены на подобном принципе, однако в большинстве конструкций прямой нагрев воздушной массы не предусматривается. Нагрев осуществляется с помощью тепловых генераторов, которых на сегодняшний день достаточно много. Такие агрегаты имеют в своей конструкции рекуперативные теплообменники, благодаря которым происходит отделение высокотемпературных дымовых газов от подогретого воздуха. Такая технологическая особенность современных воздушных отопительных систем, подавать в помещения чистый, нагретый до необходимой температуры воздух.

Продукты сгорания в данном случае уходят через дымоход. Хорошо отлаженная работа вытяжки и чистый дымоход, обеспечивают безопасность всей системы обогрева подобного типа во время работы.

Преимущества и недостатки системы воздушного отопления

Благодаря своим преимуществам, воздушное отопление получило широкое распространение в странах Запада. В Великобритании, а затем в США и в Канаде, где большинство частных домовладений было принято оборудовать печами-каминами канального типа, со временем стало традиционным оборудовать жилые постройки автономными системами этого нагрева. Такие системы обогрева очень удобны для обогрева больших по площади внутренних пространств. К тому же, монтаж воздуховодов в крупных каменных постройках значительно проще, чем прокладка коммуникаций водяного отопления.

Главное достоинство такой схемы — совмещение сразу двух важных для жилья компонентов, обогрева и вентиляции. Это позволяет существенно сэкономить средства домовладельца на прокладку этих коммуникаций.

К преимуществам отопления помещений теплым воздухом относятся:

отсутствие в структуре промежуточного теплоносителя, что значительно упрощает эксплуатацию;
отсутствие завоздушивания, проблемы воздушных пробок, которые являются постоянными спутниками водяных систем;
возможность регулировки температурного режима в любом помещении;
отсутствие батарей дает широкие возможности для создания оригинального интерьера внутренних помещений.

Важно! Новые теплогенераторы обладают высоким коэффициентом теплоотдачи, расходуя при этом минимальное количество топлива. Современные модели тепловых генераторов оснащены функцией фильтрации воздуха и увлажнителями, благодаря которым воздух внутри жилых помещений проходит дополнительную санитарную обработку и соответствует оптимальным физическим параметрам.

Говоря о преимуществах данной системы отопления, следует отметить, что зона основного обогрева в жилом доме не сосредоточена непосредственно вокруг печей и конвекторов. Тепло равномерно циркулирует по всему дому. Ввиду отсутствия резких перепадов температур в помещении, оборудованном воздушным обогревом, отсутствует конденсат. Новые модели теплогенераторов рассчитаны на возможность установки даже в квартире, которая может быть переоборудована в соответствии с проектом.

Что касается недостатков, то таковых у данной системы отопления просто нет.

Единственный минус, который имеет далеко идущие последствия – это при отказе от воздушного обогрева, многие элементы системы, включенные в домовые конструкции, останутся.

Проектировать систему необходимо вместе с разработкой проекта жилого дома, так как многие элементы (вентиляционные шахты, каналы и воздуховоды) являются неотъемлемой частью внутридомовых конструкций.

Особенности воздушного отопления в домашних условиях

В отличие от традиционных у нас схем водяного отопления, которые сильно подвержены опасности быть размороженными в зимнее время, воздушное отопление таких недостатков не имеет. Тепловые генераторы легко запускаются в любое время года. Главное, что бы имелось топливо для горения и постоянный доступ свежего воздуха. Такие устройства идеальны для загородных домов, которые не нуждаются в постоянном обогреве.

К тому же работающий нагреватель не выделяет абсолютно никаких токсичных веществ. Нагретый до температуры 45-70⁰С воздух в процессе теплообмена распространяется по всему объему отапливаемой жилплощади. Благодаря рециркуляции достигается возможность использовать для обогрева одну и ту же воздушную массу. В ряде случаев автономные системы оборудуются другими опциями, допускающие подачу наружного воздуха. Наличие в системе внешнего блока создает условия для охлаждения внутренних помещений в жаркий период.

Автоматические терморегуляторы поддерживают необходимый температурный баланс в доме. Автономная система домашнего отопления с использованием нагревателя канального типа одновременно выполняет функции вентиляции.

Важно! Существующий миф о том, что воздушное отопление сильно иссушает окружающее пространство внутри жилого помещения, в корне не верен. В современных системах Пыль улавливается на специальном фильтре., а Для увлажнения существуют специальные приборы – увлажнители воздуха. Подающие решетки необходимо устанавливать возле мест частого пребывания людей.

Разновидности воздушного отопления

Как и в других отопительных системах, воздушное отопление имеет разновидности. Прямоточная, самая простая и распространенная в прошлые века система, подразумевает обычное сжигание топлива в печи, установленной в подвальном помещении. Топливом могут быть дрова, каменный или древесный уголь. Нагретая воздушная масса самотеком поднимается по каналам, оборудованным в стенах, распространяется по полостям в полу. Выход отработанной воздушной массы осуществлялся просто через отверстия в крыше.

Обогрев в помещении в данном случае осуществлялся опосредованно, от нагреваемых стен и пола. На рисунке – схеме представлена обычная система отопления воздухом, практикуемая еще нашими предками.

Воздушное отопление в гараже — основная статья.

Эффективностью подобная система не отличалась. Большая часть тепловой энергии уходило на обогрев в глубину конструкций здания. За счет разницы температур внутри и снаружи создавалась необходимая тяга.

Другой, более современный вид отопления воздухом — рециркуляционная система. Принцип работы основан на использовании чистого топлива, количество продуктов горения которого ничтожно мало. Воздух, нагретый при помощи газовых горелок или электрических приборов накаливания, поступает по воздуховодам в самую верхнюю точку здания. В результате теплообмена, остывший воздух замещается новыми подогретыми воздушными массами и поступает снова в тепловой нагреватель.

На рисунке представлена принципиальная схема работы рециркуляционной системы воздушного отопления.

Отопительный сезон, который все с нетерпением ожидают, с помощью системы воздушного отопления можно начать в любое время. Рециркуляционный вид называется гравитационным ввиду того, что весь процесс происходит естественным образом благодаря законам физики и гравитационным силам. Такой способ обогрева жилого дома наиболее прост, экономичен и удобен в эксплуатации. В отличие от прямоточной системы отопления, которую выгодно использовать только в домашних условиях, рециркуляционные системы идеальны для обогрева крупных промышленных зданий и сооружений.

Экономическая составляющая воздушного отопления

Основной эффект, который достигается за счет применения воздушного отопления — это полная автономность. Наличие любого топлива может обеспечить работу системы и достижение желаемого результата. При работе без теплоносителя практические тепловые потери сведены к минимуму. Высокий КПД достигается за счет минимального расхода топлива и большого теплового эффекта.

В обслуживании системы нет необходимости. Отсутствует необходимость проводить регулярные опрессовки системы отопления. Достаточно следить за состоянием дымохода и периодически чистить его.

принцип работы, как работает по этой технологии

Вы просматриваете раздел Компоненты системы, расположенный в большом разделе Отопление.

Подразделы: Теплоноситель, Насос, Гидрострелка, Трехходовой кран, Терморегулятор.

Система отопления представляет собой совокупность приборов, трубопроводов, регулирующей арматуры и технических деталей, которые предназначены для выработки и переноса тепловой энергии в отапливаемое помещение частного дома.

Отопительные системы классифицируют по источникам энергии, типам и особенностям движения теплоносителей, применяемому оборудованию, схемам монтажа.

Особенности устройства систем отопления: как работает технология?

Типы отопительных систем:

Водяные. Самый распространённый и выгодный вариант. Главный элемент схемы — котёл. Прибор нагревает жидкость, она по трубам поступает в радиаторы, которые прогревают воздух в помещениях.
Воздушные. В качестве источников тепла используют калориферы, которые подают тёплый воздух в комнаты. Как первичный отопитель применяется вода или горячий пар.
Электрические. Системы электрообогрева безопасны, автоматизированы, отличаются эффективностью. Недостаток устройства — дороговизна.

У каждой из систем есть собственные плюсы и минусы. При выборе следует ориентироваться на личные потребности, цели, приоритеты. Владельцы частных домов чаще всего обустраивают водяное отопление. Это рациональное решение, позволяющее создать комфортные условия проживания с минимальными затратами.

Принцип работы водяного отопления

Система представляет собой замкнутый контур, в котором теплоноситель циркулирует по трубам от котла к радиаторам.

Остывая, вода вновь поступает к котлу, и цикл повторяется многократно.

В качестве теплоносителя чаще используют воду, реже — антифриз. Первый вариант выгоднее, а второй — безопаснее, так как системы не размерзнутся в суровые зимы.

Работу отопления регулируют дополнительные приборы, к которым относятся расширительный бак, манометры, предохранительные клапаны, запорная арматура.

Для создания замкнутой цепи используют трубопроводы. При выборе труб необходимо обратить внимание на материал изготовления. Популярные варианты — оцинкованная или нержавеющая сталь, медь, полимеры.

Справка! Чаще выбирают металлопластиковые трубы. Изделия прочны, не подвержены коррозии, долговечны. Внутренние стенки таких трубопроводов гладкие, не зарастают окалиной и накипью, благодаря чему не теряют своих свойств с течением времени.

Естественная и принудительная циркуляция воды

Циркуляция воды обеспечивается за счёт естественных гравитационных процессов или специальных насосов (принудительная циркуляция).

Гравитационные системы выгодны в обустройстве и эксплуатации.

Для него не требуется дополнительное оборудование, а при работе нет шума. Нагретая вода поднимается вверх и распределяется по радиаторам, а остывшая опускается и поступает к котлу.

Движение теплоносителя не зависит от подачи энергии, поэтому в периоды отключения электричества дом остаётся тёплым.

Чтобы спроектировать и смонтировать систему с естественной циркуляцией воды, не требуется особых навыков. Достаточно продумать схему и выдержать необходимые уклоны.

Такое отопление способно бесперебойно работать в течение 30–35 лет. Максимум, что может потребоваться — мелкий ремонт.

Важно! У отопления с естественной циркуляцией воды есть существенный минус: система эффективна, если обустроена двухтрубная система. Когда контур один — радиаторы неравномерно прогреваются и каждый последующий холоднее предыдущего. При экономии на оборудовании приходится переплачивать за трубы и комплектующие.

Для принудительной циркуляции теплоносителя устанавливают насосы.

Такие системы более эффективны потому, что горячая вода быстро поступает к радиаторам, не успевая остыть в трубопроводе.

Отопление отлично работает, независимо от того, какая схема выбрана — одно- или двухтрубная. Однако при отключении электропитания обогрев прекращается, а дом быстро остывает.

Компромиссный вариант — продуманная схема, предусматривающая естественную и принудительную циркуляцию одновременно. При отключении электроэнергии отопление просто переключают в гравитационный режим в обход насоса.

Одно- и двухтрубная, коллекторная разводка

В зависимости от специфики движения теплоносителя и принципа работы различают однотрубную, двухтрубную, коллекторную систему. Каждая из схем имеет свои преимущества:

Однотрубная. Это стандартная схема, в которой сопротивление системы возрастает по мере удаления от котла, что ведёт к неравномерному прогреву радиаторов. Чтобы решить проблему, используют балансировочную арматуру.

Фото 2. Однотрубная схема отопительной системы с котлом, радиаторами, расширительным баком, циркуляционным насосом.

Двухтрубная. Схема предусматривает две трубы — подающую и обратную. Теплоноситель от котла подаётся ко всем радиаторам в цепи, благодаря чему они равномерно прогреваются. Двухтрубная разводка удобна, практична, но металлоёмкая, поэтому требует серьёзных затрат на обустройство.
Коллекторная (лучевая). Это идеальный вариант с точки зрения эксплуатационных характеристик и гидравлической стабильности. Для регулировки технологии работы радиаторов устанавливают шкаф, где размещают коллекторы, всю запорную, балансировочную арматуру. При необходимости отключается один или несколько радиаторов без ущерба для остальных приборов.

Полезное видео

В видео представлен принцип действия разных типов отопительных систем в частном доме.

Краткое резюме

Однотрубное отопление выгодно, с точки зрения меньших затрат на материалы, но на этом его достоинства заканчиваются, так как владельцу дома приходится решать проблему неравномерности прогрева радиаторов.

Двухтрубные системы обеспечивают комфортную температуру во всех помещениях дома. Коллекторная разводка универсальна и позволяет регулировать степень обогрева в каждой комнате отдельно. При выборе подходящей схемы лучше обратиться к специалисту.

Как работает система отопления: устройство, принцип работы

Обогрев салона и поддержание его оптимальной температуры происходит с помощью системы отопления. Помимо этого, отопительная система также вентилирует кабину и охлаждает воздух, поэтому используется в автомашине круглый год. В зависимости от вида систем, о которых мы поговорим дальше, распределение тепла в автомобиле происходит не одинаково.

Стандартная отопительная система авто, как уже выяснилось, состоит из трех частей, поэтому имеют конструкцию смешанного типа. Соответственно, состоит она из таких деталей: радиатор, два вентилятора, подвода и отвод тосола, внешние направляющие заслонки.

Устройство системы отопления салона

Месторасположения радиатора отопления — передняя панель автомашины в салоне. Радиатор подсоединен с помощью подводов тосола к кондиционеру, испарителю и насосу охлаждающей жидкости. Он имеет двустороннее действие в системе отопления автомобиля. Вся конструкция отопления работает на основе поступления в радиатор специальной жидкости для охлаждения. После чего при нагреве двигателя происходит теплообмен: двигатель охлаждается антифризом, передавая тепло в салон. Таким образом, происходит цикличное охлаждение двигателя и отопление салона автомобиля.

Виды систем и их особенность

Системы отопления подразделяются на сложные и простые. Простые отопительные устройства в автомобиле действуют, как электрический кипятильник: обогрев происходит за счет электрической энергии из жидкостных электрообогревателей. Они подразумевают наличие таймера, аккумулятора и подзарядки, отлично справляются с обогревом, но имеют свои минуса – постоянную зависимость от электрической подпитки.

Обогреватели на основе жидкости – достаточно распространенные типы отопительного устройства – не дают полноценного обогрева салона. Если они используются как дополнительные приборы, например, вместе с воздушными обогревателями или же жидкостными электрообогревателями, то смогут отлично справиться с проблемой холода в салоне автомобиля за считанные минуты.

Жидкостные обогреватели имеют точно такую же специфику действия, как и воздушные, но особенность последних в том, что подогревают они воздух без использования жидкости, как базового отопительного вещества. В качестве самостоятельной системы обогрева и охлаждения автомобиля их не используют, поскольку действия устройства отопления направлено на обогрев кабины автомобиля без теплоотдачи двигателя.

Характерные проблемы

Своевременное очищение от пыли и грязи системы отопления вашего автомобиля предупредит возможность мелких неисправностей или серьезных поломок. Сломанные элементы отопительной конструкции приводят к некорректной работе всей отопительной конструкции, а также попадание в радиатор пыли и ссора, забитые тосолы способствуют перегреванию системы и нарушения ее работы. Чревато это поломкой двигателя с необходимостью его полноценной замены.

Появление неприятного запаха в кабине автомобиля – также проблема, связанная с неисправностью всей конструкции. Устройство не может сама очиститься от грязи, в последствии которая начинает гнить и источать неприятное зловоние. Перед каждым отопительным сезоном, желательно, осматривать автомашину на момент поломки системы обогрева и очищать ее от пыли и грязи. Важно учитывать, что, чем старше автомобиль, тем чаще нужно проверять работу отопительной конструкции и своевременно менять износившиеся части.

Запчасти для ремонта и обслуживания любой из систем автомоблиля ищите на http://fortunaavto.com.ua/!

Принцип работы оборудования

Кондиционеры, холодильники и водонагреватели с тепловым насосом работают по одному и тому же принципу. На Рисунке 1 в качестве примера показано состояние, в котором кондиционер выполняет кондиционирование. Прежде всего, принцип работы объясняется исходя из этого рабочего состояния. Испаритель как теплообменник, конденсатор, компрессор как роторная машина, приводимая в действие внешним источником энергии, и расширительный клапан являются основными компонентами.Внутренний блок имеет встроенный испаритель, а наружный блок — конденсатор, компрессор и расширительный клапан. Эти компоненты соединены трубой, и хладагент течет и образует цикл теплового насоса (также известный как цикл охлаждения). Хладагент испаряется при температуре около 5 ° даже при давлении выше атмосферного, и он становится таким, который он хочет сжижать даже при температуре около 30 °.

Пар хладагента (1) при низкой температуре и низком давлении поступает в компрессор и здесь находится под давлением, что приводит к высокой температуре и высокому давлению.Мощность, необходимая для приведения в действие этого компрессора, является движущей силой кондиционера.

Высокотемпературные хладагенты и хладагенты под высоким давлением, выходящие из компрессора, попадают в конденсатор. В конденсаторах текучие среды на высокотемпературной стороне (наружный воздух) имеют более низкие температуры, чем хладагент, поэтому тепло передается от хладагента к текучей среде на высокотемпературной стороне, хладагент охлаждается, а газообразный хладагент конденсируется (сжижается). Жидкости на высокотемпературной стороне нагреваются за счет тепла.

Высокотемпературный конденсат высокого давления (3), стекающий из конденсатора, проходит через расширительный клапан. Расширительный клапан представляет собой небольшое отверстие, и когда оно проходит через него, хладагент становится низкой температуры и низкого давления. Это похоже на охлаждение, когда жидкость выпускается из внутренней емкости высокого давления в нижнюю часть.

Этот низкотемпературный хладагент низкого давления (4) течет в испаритель. В испарителе тепло перемещается от текучей среды на низкотемпературной стороне к хладагенту за счет теплообмена с жидкостью на низкотемпературной стороне (в данном случае с воздухом в помещении), где хладагент с такой низкой температурой и низким давлением выше температуры .

В результате хладагент нагревается, испаряется и охлаждает текучую среду на низкотемпературной стороне за счет скрытой теплоты для получения тепла. Цикл устанавливается повторением этого. Во время нагрева, меняя направление внутреннего потока, теплообменник наружного блока играет роль конденсатора в испарителе и теплообменника, установленного во внутреннем блоке. В результате по комнате циркулирует высокотемпературный воздух, который нагревается во внутреннем блоке. В водонагревателе теплового насоса горячая вода отбирается за счет тепла воды.

www.athome.tsuruga.fukui.jp

Солнечная система горячего водоснабжения: принцип работы и типы

Водонагревание — одно из наиболее эффективных способов использования солнечной энергии, которое использовалось более 100 лет. Для домашнего использования солнечный водонагреватель — это способ значительно снизить счета за электроэнергию с помощью проверенной технологии.

В целом срок окупаемости установки системы водяного отопления меньше, чем у фотоэлектрической системы. В этом разделе обсуждаются коллекторы для систем горячего водоснабжения и типовые системы.

Солнечный водонагреватель можно разделить на пассивные и активные системы.

Пассивные системы — это простые системы, которые для работы не используют вспомогательную энергию, например, насосы, тогда как активные системы требуют электроэнергии для внешних насосов или вентиляторов.

В некоторых пассивных системах сбор и хранение тепла раздельные; другие сочетают в себе две функции. Один из первых солнечных водонагревателей использовал черные банки для подогрева воды, пример полностью пассивной системы, но подходящей для мест, где нет замерзания.

Системы все еще используются во многих частях мира, которые по сути представляют собой не более чем изолированный ящик со стеклянной крышкой и закрытый черный резервуар.

Этот тип системы горячего водоснабжения может быть довольно тяжелым, в зависимости от размера резервуара, поэтому поддерживающая его конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать такой вес.

При выборе системы нагрева воды учитываются климат, требования к горячей воде (количество, время суток, температура), физический размер (резервуары для хранения и т. Д.)), доступное место для коллекторов и стоимость.

Наиболее важным фактором является климат, который включает в себя влияние температуры, снеговой и ветровой нагрузки. Важно, чтобы система была разработана для наихудших условий, учитывая, что погодные рекорды могут быть побиты!

Типы солнечных тепловых коллекторов

Плоские коллекторы

В системах водяного отопления используется несколько различных типов коллекторов.Выбор наилучшего варианта для конкретного применения зависит от климата, в котором установлен коллектор, и требований к температуре воды.

В теплом климате, где нет шансов замерзнуть, питьевая вода может циркулировать через коллектор, и простой коллектор с плоской пластиной является наиболее экономичным решением.

На рисунке 1 показаны два плоских коллектора , соединенные вместе. По сути, они сделаны из прочного алюминиевого каркаса с коллектором из медных труб в плотно закрытом корпусе из закаленного стекла.

Рама изолирована по бокам и сзади, а абсорбирующая пластина находится в непосредственном контакте с медным коллектором.

Пластина абсорбера сделана из хорошего проводника тепла, который может передавать тепло трубам; он покрыт материалом с высоким коэффициентом поглощения и низким коэффициентом излучения.

Поглощение — это безразмерное число, представляющее собой отношение поглощенного излучения к падающему.
Эмиттанс — это полный поток (лучистая энергия), излучаемый материалом на единицу площади; это связано со способностью материала отдавать лучистое тепло.

В изолированном плоском коллекторе с хорошей абсорбирующей пластиной внутренняя температура может достигать 180 ° F. Вода в этой системе циркулирует во внутренний резервуар для хранения с помощью небольшого насоса.

Рисунок 1 Два коллектора с плоскими пластинами, соединенные вместе

Другой тип коллектора с плоскими пластинами — это коллекторный обогреватель для бассейна, изготовленный из неглазурованного полимерного материала, устойчивого к ультрафиолету.

Обогреватели бассейнов используются в любом климате, потому что они используются только тогда, когда нет опасности замерзания; зимой из коллекторов отводят воду и осушают коллекторы.

Основной нагреватель бассейна установлен на крыше, выходящей на юг; холодная вода течет снизу, а теплая вода выходит сверху.

Обычно вода в нагреватель бассейна перемещается по системе с помощью насоса бассейна; автоматический контроллер и датчики определяют, когда доступно солнечное тепло и бассейн нуждается в тепле. В этом случае автоматический переключающий клапан направляет воду из бассейна в коллекторы.

Солнечные тепловые трубы

Коллектор второго типа состоит из набора вакуумированных солнечных тепловых трубок, которые функционируют по принципу цикла испарения и конденсации.Поперечное сечение тепловой трубы показано на рисунке 2.

Основная труба представляет собой коаксиальную конструкцию со стеклянной внешней трубкой и закрытой медной внутренней трубкой, в которой находится нетоксичная жидкость. Внутренняя труба находится под низким давлением, поэтому небольшое количество жидкости испаряется при температуре ниже нормальной.

Солнечное излучение, попадающее на узел, вызывает легкое испарение жидкости, и горячий газ перемещается к верхней части внутренней медной трубки, где тепло передается теплоносителю и, в конечном итоге, питьевой воде.

Тепловая трубка очень эффективна в отводе тепла, потому что, по сравнению с жидкостью, газ переносит энергию, называемую скрытой теплотой парообразования; это скрытое (или скрытое) тепло выделяется в верхней части трубы, где оно контактирует с переносимым материалом.

Теплота испарения — это тепло, поглощаемое или выделяющееся при изменении состояния с жидкости на газ, и оно очень велико по сравнению с теплотой, поглощаемой для изменения температуры вещества.

Когда газ движется к верху трубы, он охлаждается и выделяет тепло испарения, когда он снова конденсируется в жидкость.Жидкость стекает по трубке, завершая цикл.

Наружная трубка содержит жесткий вакуум, поэтому она устраняет потери из-за теплопроводности или конвекции газа.

Рисунок 2 Конструкция солнечных тепловых трубок

Для правильного функционирования цикла испарения и конденсации тепловые трубки обычно необходимо монтировать так, чтобы они были подняты как минимум на 25 ° от горизонтали (хотя тепловые трубки имеются предназначены для плоской укладки). Температура воды обычно составляет от 120 ° F до 190 ° F.

В местах замерзания перекачивающая жидкость обычно представляет собой пищевой пропиленгликоль — не путать с ядовитым этиленгликолем, который представляет собой антифриз, используемый в радиаторах, но опасен для солнечных водонагревателей, где его никогда не следует использовать.

Солнечные водонагревательные панели, состоящие из тепловых трубок, более эффективны в холодном климате, они представляют собой плоские панели, и на них не влияют температура наружного воздуха или ветер, поскольку вакуумированное стекло предотвращает потерю тепла за счет теплопроводности и конвекции.

На рис. 3 показаны коллекторы с тепловыми трубками для системы горячего водоснабжения в Швейцарии, где замораживание является обычным явлением.

Рисунок 3 Система водяного отопления в холодном климате (Швейцария) с использованием закрытых тепловых трубок

Концентрационные коллекторы

Другой тип коллектора , который можно использовать в любом климате, — это коллектор концентрирующий коллектор, который используется для производства очень горячей воды и технологического тепла.

Концентрирующий коллектор также можно использовать для производства электроэнергии путем установки фотоэлементов в фокусе. Технологическое тепло используется в ряде отраслей, включая пищевую, химическую и текстильную.

Концентраторы должны иметь отслеживание для оптимизации производительности, но они могут использовать простое одноосевое отслеживание. По этой причине этот тип системы больше подходит для более крупных установок.

На рис. 4 показан концентратор с параболическим желобом Absolicon × 10 со встроенным трекингом для производства горячей воды.Желоб покрыт стеклом, чтобы сохранить тепло.

В холодном климате нетоксичный антифриз используется для циркуляции в коллекторе, а нагретая жидкость переносится в отдельный теплообменник.

Рис. 4 Солнечные концентраторы , используемые для нагрева воды в холодном климате (Швеция)

Системы с открытым контуром

В открытой или прямой системе питьевая вода циркулирует через коллекторы. Упомянутый ранее простой водонагреватель с черным баком, в котором коллектор и накопитель воды объединены в один и тот же блок, можно рассматривать как пассивную систему с открытым контуром.

Эти системы могут использоваться в теплом климате, где замерзание не является проблемой, или в сезонных применениях (например, в кемпингах или летних домиках), где они осушаются в зимние месяцы.

Термосифоны

Более сложная пассивная система с разомкнутым контуром — это термосифон, в котором горячая вода хранится в изолированном солнечном накопительном баке, установленном над коллектором.

На рис. 5 показана базовая термосифонная система, в которой используется коллектор с тепловыми трубками, устройство, которое работает в холодном климате.

Тепловые трубки передают тепло в резервуар для хранения солнечной энергии, а внутренний теплообменник нагревает воду в резервуаре. Холодная вода направляется непосредственно в резервуар для хранения солнечной энергии, где она нагревается за счет прохождения через теплообменник.

Когда горячая вода забирается из системы, она забирается из резервного бака, а предварительно нагретая вода из солнечного бака поступает на вход резервного водонагревателя. Открытые водопроводные трубы в этой системе должны иметь минимальное воздействие холода и должны быть изолированы для предотвращения замерзания.

Изоляция для наружных трубопроводов ограничена определенными типами изоляции, которые могут выдерживать экстремальные температуры горячей воды летом и отрицательные температуры зимой.

При наружном применении изоляция должна иметь оболочку для защиты от УФ-излучения, дождя и снега, а также от белок, насекомых и птиц, которым изоляция удобна для использования в гнездах.

Рисунок 5 Термосифонный водонагреватель , в котором используются тепловые трубки для коллектора

Системы с замкнутым контуром

В системе водяного отопления с замкнутым контуром питьевая вода никогда не попадает во внешнюю среду: отдельный петля используется с жидкостью, которая нагревается.Обычно эта жидкость представляет собой смесь пропиленгликоля, которую нагревают и отправляют в теплообменник, где тепло передается питьевой воде.

Помимо защиты от замерзания, отдельный контур защищает коллекторы от коррозии и отложений, вызванных жесткой водой. Существует два основных типа замкнутых систем: системы под давлением и системы с обратным сливом.

Система с замкнутым контуром под давлением

В системе с замкнутым контуром под давлением используется смесь пропиленгликоля и воды, которая циркулирует в коллекторе с помощью рециркуляционного насоса.

Обычно используется коллектор с плоской пластиной, но подойдет любой тип коллектора. В коллекторе смесь пропиленгликоля и воды нагревается и возвращается в резервуар для хранения солнечной энергии, содержащий теплообменник. (В некоторых системах теплообменник является внешним компонентом.)

Обычная смесь пропиленгликоля и воды представляет собой смесь 50-50, но конкретное соотношение зависит от климата и типа системы.

Базовая система с замкнутым контуром под давлением показана на рисунке 6.Система, показанная на рисунке, имеет отдельный резервный водонагреватель, который обеспечивает горячую воду, если солнечная система не может этого сделать, но некоторые системы построены без отдельного резервуара.

Рисунок 6 Система горячего водоснабжения под давлением с замкнутым контуром

Система контролируется и управляется контроллером, который контролирует температуру в коллекторе и из него и определяет, когда тепло необходимо и доступно. В этом случае контроллер включает рециркуляционный насос, чтобы переместить тепло из коллектора в резервуар для хранения солнечной энергии.

Резервный водонагреватель подключается таким образом, что предварительно нагретая вода из солнечного накопителя используется вместо холодной воды.

Поскольку температура может быть выше желаемой, клапан темперирования автоматически добавляет холодную воду по мере необходимости, чтобы установить конечную температуру на выходе.

В контуре пропиленгликоль-вода расширительный бак необходим для предотвращения отказа системы, который может произойти при расширении жидкости. Как известно, жидкости расширяются при нагревании и не сжимаются; расширительный бак обеспечивает место для горячей жидкости.

Расширительный бак имеет закрытую воздушную камеру, которая отделена от циркулирующей жидкости баллоном, который расширяется и сжимается при изменении температуры жидкости.

Обратные дренажные системы

Обратные дренажные системы — это система, в которой жидкость нагревается в коллекторах только в то время, когда имеется доступное тепло.

Система обратного слива — популярный метод нагрева горячей воды и предотвращения проблем с замерзанием. Циркулирующая жидкость может быть чистой водой или смесью пропиленгликоля и воды в чрезвычайно холодном климате или если требуется дополнительная защита от замерзания.

Базовая система показана на рисунке 7; возможны другие конфигурации, но в этой системе показаны основные компоненты. Системный насос включен только тогда, когда тепло доступно в коллекторах и необходимо в накопительном баке; в противном случае он выключен.

Когда насос выключен, коллекторы сливаются самотеком обратно в сливной бак. Хотя это действие должно предотвратить проблемы с замерзанием, можно увидеть некоторые повреждения, если не произойдет полный дренаж системы, поэтому важно, чтобы система была спроектирована для полного и быстрого дренажа.

Коллекторы должны быть установлены под углом, а слив должен быть установлен в самой нижней точке для обеспечения дренажа.

На участках труб нельзя допускать провисания или скапливания воды во время слива (избегайте горизонтальных участков трубопровода), и насос должен быть адекватным для обеспечения разумного напора в верхней части коллектора.

Некоторые разработчики систем предпочитают использовать смесь пропиленгликоль-вода независимо от условий, но особенно там, где условия могут быть жесткими.

Рис. 7 Система обратной слива горячей воды

Вместо расширительного бака, используемого в системе под давлением, для системы обратного слива требуется резервуар или обратный сливной резервуар, который представляет собой невентилируемый резервуар, предназначенный для всей рециркуляции. жидкость, когда ее нет в коллекторах.

Резервуар расположен в защищенной среде, где он не может замерзнуть, и включает в себя средства проверки уровня в резервуаре. Он также должен быть расположен ниже уровня коллекторов и в пределах зоны, безопасной от замерзания, чтобы сила тяжести позволяла жидкости полностью стекать из коллекторов и наружных трубопроводов, когда коллекторы не используются.

Обратный сливной бак также должен располагаться как можно выше в более теплом помещении, чтобы снизить нагрузку на насос.

Как и в случае герметичной замкнутой системы, используется контроллер. Контроллер контролирует температуру воды в баке и температуру коллектора и включает насос, если разница температур достаточна для включения его. Один из вариантов — использовать насос постоянного тока с питанием от специального фотоэлектрического модуля.

Гибридные фотоэлектрические системы

Новой тенденцией в солнечных системах является сочетание выработки электроэнергии с нагревом горячей воды.Гибридные фотоэлектрические / тепловые системы могут представлять собой рентабельную систему для некоторых мест.

Плоские фотоэлектрические коллекторы естественно нагреваются на солнце, поэтому они являются готовым источником тепла для системы термальной воды.

Одна гибридная фотоэлектрическая система, называемая системой Echo, втягивает наружный воздух под фотоэлектрические модули, тем самым нагревая воздух. Горячий воздух втягивается на чердак здания через вентиляционное отверстие в крыше, а затем проходит в теплообменник.

Во время отопительного сезона может помочь согреть дом (или любое строение) по мере необходимости; в противном случае он может служить в качестве подогревателя для системы горячего водоснабжения.

Отказ может произойти в любой системе. Солнечные системы горячего водоснабжения могут быть спроектированы как очень надежные, но может произойти утечка, или насос может даже застрять, и в этом случае может произойти утечка воды или вода может подвергнуться замерзанию.

Важно, чтобы система регулярно проверялась и обслуживалась по мере необходимости. Например, рециркулирующая жидкость со временем может испаряться, что требует добавления новой жидкости.

В случаях, когда используется пропиленгликоль, пропиленгликоль со временем может стать кислым и потребовать замены.

Визуальная проверка системы на наличие проблем, таких как повреждение грызунами, утечки или коррозия, является полезным упражнением для поддержания системы в рабочем состоянии.

Контрольные вопросы

В чем разница между солнечной системой горячего водоснабжения с открытым и закрытым контуром?
Какие характеристики делают определенный материал хорошей поглощающей пластиной в плоском проводнике?
Как скрытая теплота парообразования делает тепловую трубку более эффективной в передаче тепла к ее верху?
Почему необходимо включать расширительный бак в систему горячего водоснабжения под давлением?
Какие шаги важны для предотвращения замерзания в системе горячей воды с обратной канализацией?

Ответы

В разомкнутой системе питьевая вода циркулирует через коллекторы; в системе с замкнутым контуром отдельная жидкость, обычно смесь пропиленгликоль-вода, направляется в коллекторы, и тепло обменивается с питьевой водой.
Пластина имеет хороший проводник тепла и покрыта материалом с высоким коэффициентом поглощения и низким коэффициентом излучения.
Теплота испарения очень велика. Из-за изменения состояния больше тепла передается жидким испарениям.
Расширительный бак предотвращает отказ системы, который может произойти, когда жидкость расширяется при нагревании в коллекторах.
Циркулирующая жидкость должна полностью стекать, когда в коллекторе нет тепла, поэтому необходимо проверить коллекторы и всю водопроводную сеть на предмет надлежащего наклона и любых провисаний, а насос должен иметь соответствующий размер, чтобы вода могла подавать воду в верхнюю часть коллектора. с разумным давлением.

Jiangsu Imposol New Energy Co., Ltd.

1. Принцип работы:

В системе все солнечные коллекторы соединены вместе, каждая семья имеет резервуар для хранения тепла, резервуар для хранения тепла имеет теплообменное устройство и электрическое вспомогательное нагревательное устройство внутри, система управления, циркуляционное устройство и другое вспомогательное устройство, солнечные коллекторы, которые размещены вместе, поглощают солнечный свет и преобразуют тепло, температура повышается. В петле между солнечным коллектором и множеством теплообменных устройств для резервуара для хранения тепла среда использует воду между теплообменником и резервуаром для хранения тепла для теплообмена, а затем нагревает воду в резервуаре для хранения тепла.

Режим горячего водоснабжения: используйте верхний тип воды для подачи воды, чтобы обеспечить гомологичность и изобаричность горячего и холодного водоснабжения, простоту в использовании. Солнечная система, сочетающаяся с нормальной энергией (электричеством), чтобы обеспечить полную подачу горячей воды день.

2. Принципиальная схема:

3. Системное преимущество:

(1) Модуль солнечного коллектора может быть объединен по желанию, в соответствии с архитектурным дизайном, принять идеальную схему размещения, делает эффект освещения, использование солнечной энергии имеет максимальное значение.

(2) Солнечные коллекторы устанавливаются на кровлю, обеспечивая резервуар для хранения тепла в соответствии с конструкцией и функциями здания, высокой несущей способностью, коррозионной стойкостью, длительным сроком службы.

(3) бытовая установка резервуара для хранения тепла, бытовое измерение, бытовое управление, удовлетворение различных привычных потребностей пользователей, для облегчения управления и обслуживания в будущем.

(4) Научная и интеллектуальная система управления, обеспечивает равномерное распределение тепла, постоянную температуру воды.

(5) Эффективно решает проблему высоких эксплуатационных расходов и сложности в системе водоснабжения центрального отопления при низкой заполняемости.

4. Тип системы:

Плоские солнечные коллекторы используют бытовое централизованное накопление тепла, сверхпроводящие тепловые трубчатые коллекторы используют бытовое централизованное накопление тепла, солнечные коллекторы U-типа используют домашнее централизованное накопление тепла, солнечные коллекторы с вакуумными трубками используют бытовой централизованный накопитель тепла

5 . Конфигурация системы:

Плоская / сверхпроводящая тепловая трубка / U-образная / вакуумная трубка Система коллектора, резервуар для хранения тепла, буферный резервуар (опция), система дополнительного источника тепла, циркуляционный насос, соленоидный клапан, система шкафа управления, система трубопроводов и так далее.

6. Использование системы:

Может использоваться для дач, небольших многоэтажных квартир, многоэтажных квартир для нагрева воды и отопления.

7. Инженерное дело:

Как работает солнечный водонагреватель

Узнайте, как работает солнечный водонагреватель или принцип работы солнечного водонагревателя.

Здесь мы узнаем Как работает солнечный водонагреватель или Принцип работы солнечного водонагревателя, подробно объясненный с изображениями, схемами и анимационным видео.

Что такое солнечный водонагреватель?

Солнечные водонагреватели или бытовые солнечные водонагреватели — дешевый и экономичный способ снабжения горячей водой вашего дома. Они используют солнечное излучение или солнечный свет в качестве топлива для нагрева воды. Этот способ нагрева воды дешевле, потому что нам не нужно платить за тепло солнца.

Солнечные водонагреватели описываются в зависимости от типа используемого коллектора и циркуляционной системы.

Как работает солнечный водонагреватель?

Первоначально солнечные водонагреватели представляли собой большие металлические емкости, окрашенные в черный цвет, потому что черный цвет является хорошим проводником тепла и поглощает много тепла, быстро нагреваясь.Поскольку контейнер нагревается солнечным теплом, вода, хранящаяся в этих контейнерах, также нагревается. Это было просто, но требовало много времени, потому что для нагрева воды требовалось несколько часов.

Простой солнечный водонагреватель

С развитием технологий были созданы солнечные элементы, солнечные панели и домашние солнечные панели, а также были разработаны новые солнечные водонагреватели. Эти новые солнечные водонагреватели работают по тому же принципу, но имеют очень сложную систему, включая насосы, изолированные резервуары для хранения, датчики температуры, клапаны защиты от замерзания и солнечный коллектор.Эта новая система поглощает больше солнечной энергии от солнца и, таким образом, быстрее нагревает воду.

Эти более совершенные солнечные водонагреватели производятся в различных конструкциях, но все они имеют следующие общие компоненты:

A Коллектор — Коллектор периодического действия ( Несовместим с системами циркуляции замкнутого цикла ), Плоский коллектор, Вакуумный трубчатый коллектор.
Изолированный резервуар для хранения — имеет входы и выходы, подключенные к и от.

Солнечный водонагреватель

Циркуляционная система для нагрева воды

4 В солнечных водонагревателях используются различные типы циркуляционных систем для нагрева воды:

Система активной циркуляции (принудительная циркуляция)

В этой системе контроллеры, электрические насосы и клапаны используются для нагнетания воды из коллектора в резервуар для хранения. Эта система широко используется в США.

Пассивная циркуляционная система

В этой системе вода автоматически перемещается из коллекторов в резервуар для хранения по мере нагрева.Этот процесс происходит из-за конвекции. Нет необходимости в электронасосе.

Система прямой циркуляции

В этой системе вода циркулирует через солнечные коллекторы, где она нагревается за счет солнечного тепла. Вода из этого водонагревателя может быть подключена к водонагревателю без резервуара или может использоваться напрямую. Эта система подходит для мест на Земле, где нет снегопадов. В местах с очень холодным климатом или снегопадом системе потребуется защита от замерзания.

Система циркуляции с замкнутым контуром (непрямая система)

В этой системе незамерзающая жидкость хранится в коллекторах. Тепло от Солнца нагревает эту жидкость, которая проходит через теплообменник в резервуаре для хранения. Этот процесс передает тепло от незамерзающей жидкости воде в резервуаре. Затем незамерзающая жидкость возвращается к коллекторам.

Эта система лучше всего подходит для мест с очень холодным климатом или снегопадом.

Схема солнечного водонагревателя

Видео: Анимация работы солнечного водонагревателя

Надеюсь, теперь стало понятно, как работает солнечный водонагреватель и его принцип работы.Пожалуйста, поделитесь, если вам понравилось.