Коллектор для теплого водяного пола

Распределительные коллекторы сегодня особенно популярны среди потребителей. Они позволяют улучшить систему водоподачи и отопления, настроить показатели давления и создать идеальную, функциональную систему теплого водяного пола.

Коллектор: что это такое?

Теплый пол – автономная отопительная система, которая в обязательном порядке должна соединяться с центральной системой отопления. Для этого применяется распределительная гребенка, которая может быть выполнена из различных материалов. Чаще всего за основу берут медь, бронзу, нержавеющую сталь или латунь. Материал должен быть не только долговечным, но и устойчивым к коррозии. Лучше остановить свой выбор на фирменной продукции, которая сертифицирована и соответствует международным стандартам качества.

Доверяйте надёжным фирмам, которые работают прозрачно и предлагают широкий выбор надёжной продукции. Качество товара всегда должно подтверждаться документально.

Гарантийный срок не должен быть меньше шести месяцев. В противном случае в надёжности распределительного коллектора можно усомниться, а ведь данный агрегат преображается как минимум на 5-7 лет.

Примечательно, что классическая гребенка – это отрезок трубы, к которому подсоединяются другие трубы. Один выход коллектора подключается к напорному трубопроводу или «обратке», а остальные выходы ведут к трубам отопления водяного пола.

Современное отопительное оборудование может повысить температуру рабочей жидкости внутри трубопровода до 89-90 градусов. Этот показатель не навредит радиаторам, но абсолютно не подходит для теплых полов. Во-первых, ни один человек не будет чувствовать себя комфортно при таком обогреве, а во-вторых, это негативно отразится на напольных покрытиях.

Чтобы избежать проблем и защитить систему от высоких температур, устанавливают специальные распределительные гребенки, которые способны выравнивать температурные показатели. Эти устройства могут выполнить контроль системных параметров благодаря специальным датчикам и обеспечивают полноценное и равномерное разогревание.

Современные изделия комплектуются:
 

• — специальными клапанами трех- или двухходового типа;
• — расходомером;
• — клапанами термостатического типа;
• — насосом для циркуляционного функционирования;
• — гребенками обратного и подающего типа.

Эта комплектация обеспечивает высокий уровень эффективности распределительного коллектора. К тому же механизм устроен особым образом. Две гребенки соединены между собой и образуют цельный коллекторный блок. Два потока рабочей жидкости смешиваются в основном узле, где выполняется температурная регулировка. Ко всей конструкции крепится насос, который прогоняет воду по системе.

Варианты современных смесительных клапанов

Коллектор для теплого водяного пола может быть подключен разными способами, но смесительные клапана – это обязательные элементы, которые отвечают за смешивание горячей и холодной рабочей жидкости. Систематическое управление осуществляется двумя способами, доступен ручной и автоматический вариант.

Устройство двухходового типа

Двухходовые элементы – это питающие клапана. Они пропускают воду только по направлению в одну сторону. Если установить изделие неправильно, эксплуатационный период механизма будет минимальным. В свою очередь запорными элементами выступают шар или шток, которые регулируются благодаря электронному или пневматическому приводу.

Популярным вариантом, несомненно, является термостатическая головка, укомплектованная специальным датчиком. Механизм контролирует температуру теплоносителя, который поступает в отопительный контур. Теплый пол такой гребенки никогда не будет перегретым, потому эксплуатационные характеристики системы улучшаются в несколько раз. 

Коллектор для теплого пола: назначение, функции, выбор

Система водяного напольного отопления содержит чаще всего не один отопительный контур, а несколько. Подавать нагретый теплоноситель и собирать остывший нужно от каждого из них. Вот этим и занимается коллектор для теплого пола. Он состоит из двух гребенок — подающей и обратной и распределяет теплоноситель по подключенным контурам. Потому это устройство имеет еще два названия: «гребенка теплого пола» и «тепловой распределительный узел теплого пола».

Через подающую часть коллектора происходит распределение теплоносителя по контурам, через обратную часть, остывший теплоноситель собирается в единый поток и направляется к котлу или в стояк, если у вас теплый пол подключен к центральному отоплению.

Функции: основные и дополнительные

Распределение теплоносителя по контурам — основная задача коллектора теплого пола, но выполнять он может еще массу дополнительных функций. Например, чаще всего в коллекторе есть два запорных клапана: на подаче и на «обратке». Через них система заполняется теплоносителем, тестируется (опрессовывается) и сливается. Также оснащаются коллекторы спускными клапанами, через которые выходит воздух из системы. Это общие устройства.

Коллектор теплого пола распределяет горячий теплоноситель с гребенки подачи, и собирает остывший на гребенке «обратки»

Дополнительные устройства коллектора

Есть на коллекторах еще и доп. устройства, которые устанавливаются на каждый контур или петлю теплого пола. Чаще всего используются расходомеры. Они устанавливаются на подающей гребенке и служат для выравнивания гидравлического сопротивления разных по длине петель теплого пола. Во всех инструкциях рекомендуют контура для подогрева пола делать одинаковой длины. На практике это часто нереально. Но если разной длины контура подключить к раздаче напрямую, то большая часть потока пойдет через самый короткий, ведь у него самое маленькое гидравлическое сопротивление. Чтобы этого не произошло, ставят расходомеры. При их помощи регулируют потоки в каждой петле теплого пола, заужая/расширяя просвет для прохождения теплоносителя.

Так выглядят расходомеры. При старте системы они заполнены воздухом, потом в них может появиться теплоноситель. Это нормально, работе то не мешает

На обратном коллекторе, на выходе каждого контура, стоят запорные клапана. С их помощью можно отключить один или несколько отопительных контуров. И таким образом регулировать температуру пола и/или воздуха в комнате. Также это делать можно расходомером, уменьшая поток теплоносителя, если стало слишком жарко, увеличивая, если замерзли.

Устройство автоматической регулировки температуры

Конечно, можно регулировать теплоотдачу и так, руками, но можно это дело предоставить автоматике. Тогда на место ручных расходных клапанов на обратном коллекторе ставят сервомоторы, а в комнате размещают термостат (терморегулятор) обычный или программируемый.

Терморегуляторы могут контролировать температуру воздуха в комнате, а могут — температуру теплого пола. Температуру теплого пола контролирует выносной датчик, который подсоединяется к терморегулятору. Датчик нужно устанавливать до заливки стяжки.

Терморегулятор и сервопривод для водяного подогрева. Один из множества вариантов

Для установки датчика, контролирующего температуру пола, от терморегулятора вниз пробивают в стене штробу. В нее укладывается гофрошланг, который должен заходить на пол и заканчиваться на расстоянии не менее 50см от стены. Причем конец гофорошланга должен располагаться между трубами, а не ближе к одной из них — так его показания будут более точными. Прокладывая гофру, старайтесь, чтобы поворотов было как можно меньше, и все они были плавными.

Тот конец гофры, который оказывается в стяжке, нужно заделать, чтобы в него не попал раствор при заливке стяжки. Можно хорошо замотать изолентой или сделать пробку из пенопласта. Вся эта процедура нужна для того, чтобы датчик температуры пола можно было при необходимости вытаскивать и менять.

Так выглядеть может схема подключения с двухходовым клапаном, управлением от терморегулятора и сервоприводами

Поставим датчик на место. Для этого с того конца гофорошланга, который находится возле терморегулятора, просто опускаете датчик (он прикреплен к длинному проводу) до упора. Если провод слишком мягкий, и датчик никак не пройдет поворот, попробуйте использовать толстую садовую леску в качестве протяжки. Обычно это помогает.

При использовании датчиков постоянная температура будет поддерживаться автоматически. Механизм управления в этом случае простой. Вы на термостате выставляете желаемую температуру. При отклонении фактической температуры воздуха от заданной на 1^оС соответствующему сервомотору подается команда на включение/отключение подачи теплоносителя.

Коллектор и смесительный узел

В некоторых вариантах сборки коллектор может одновременно заниматься снижением температуры теплоносителя на подаче. Этот вариант сборки одновременно снижает температуру до приемлемой в системе теплого пола (не выше 50^оС) и потом раздает ее в контура. То есть в этом случае он выполняет еще и функции смесительного узла.

Иногда такой узел бывает насосно-смесительным. В такой сборке коллектор — это и распределительная гребенка, и смесительный узел, и насос.

Коллектор теплого пола распределяет горячий теплоноситель с гребенки подачи, и собирает остывший на гребенке «обратки»

Но это именно варианты сборок и чаще эту сборку называют коллекторным узлом. В чистом же виде коллектор служит для раздачи теплоносителя, то есть является гребенкой для теплого пола.

Коллектор в чистом виде стоит ставить, если смесительную группу и насос вы будете собирать самостоятельно. Это обойдется дешевле, и по качеству вряд ли будет уступать заводскому. А вот с коллектором стоит подумать. В принципе, и гребенку теплого пола можно собрать самому. Но в таком варианте резко увеличивается количество швов и стыков. В фабричном коллекторе входные/выходные отверстия сделаны в цельном корпусе. Самодельные коллекторы — это набор тройников или крестовин, которые соединяются между собой. Да, они находятся в доступном для ремонта месте, их можно подматывать и менять прокладки. Но каждый такой ремонт — это останов и, часто слив системы, новое ее заполнение и опрессовка (это если все делать по правилам). А практика свидетельствует о том, что именно в самодельных гребенках и проявляются течи. Особенно часто это бывает при использовании антифризов. А так как в большинстве случаев антифризы заливают на основе этиленгликоля, то протечки и работа с ними — это реальная угроза здоровью, а часто и жизни (этиленгликоль — сильный яд). Потому коллектор лучше покупать.

Сборка коллекторного узла в случае комбинированной системы: радиаторы + теплый пол

Выбор коллектора

При выборе коллектора, прежде всего, нужно определиться с тем, какие функции он будет выполнять. Рассчитать сколько петель вам нужно будет подключить (на сколько входов брать устройство). Затем выбираете материал, из которого он изготовлен.

С выбором материала не очень сложно:

• нержавейка,
• латунь;
• пластик.

Нержавейка — идеальный вариант, но дорогой. Латунь более хрупкая, хоть и более дешевая. Пластик, если он хорошего качества от хорошего производителя, предпочтительнее латуни.

Коллекторы водяного пола могут быть из латуни, нержавейки или пластика

Коллекторный шкаф

Тем, у кого отопительное оборудование вынесено в отдельное помещение, этот элемент может быть и не нужен. Но всем остальным все элементы — кучу труб, насос, коллектор — желательно где-то прятать. Для этого есть специальные коллекторные шкафы (называют еще распределительный шкаф) — изделия из металла с дверцей, в которых часто уже имеется крепежная арматура.

Коллекторный шкаф. Необязательная деталь, но очень удобно в нем прятать все устройства

Коллекторные шкафы бывают наружные (ШРН) и встраиваемые (ШРВ). В боковых панелях часто делают перфорацию, что позволяет легко делать отверстия в тех местах, где это необходимо. Многие модели имеют регулируемые ножки, которые позволяют изменять их высоту. Встраиваемые коллекторные шкафы могут изменяться могут и в глубину за счет подвижной рамки. Чтобы определиться с размерами коллекторного шкафа, нужно знать монтажные размеры всего оборудования, которое вам нужно будет туда поместить. Определитесь также с направлением открывания дверки. Есть модели со съемной дверкой, некоторым понравятся они.

Крепятся шкафы к полу через ножки, или к стене через заднюю стенку (есть специальные отверстия). Встраиваемые модификации также имеют распорные крепления, которыми можно зафиксировать короб в нише.

Вот так может выглядеть он с коллектором

Если говорить о материале, из которого изготовлены шкафы — это оцинковка, окрашенная порошковым методом. В целом оборудование выглядит прилично, и даже в жилой комнате вид не испортит. При покупке, естественно, обратите внимание на равномерность нанесения краски и толщину металла. Хоть механические нагрузки и небольшие, но все-таки стенки не должны быть слишком тонкими. Особенно это касается наружных коллекторных шкафов.

А это как его можно встроить

Пример монтажа пластикового коллектора Uponor в коллекторный шкаф заснят на этом видео.

Итоги

Коллектор водяного пола — важный узел. Он служит для раздачи теплоносителя по контурам теплого пола. Может оснащаться устройствами, балансирующими систему, а также средствами регулирования и контроля.

Активное солнечное отопление | Министерство энергетики

Энергосбережение

Изображение

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

Жидкостное активное солнечное отопление

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

Жидкость течет быстро, поэтому ее температура увеличивается только на 10–20 °F (5,6–11 °C) по мере прохождения через коллектор. Нагрев меньшего объема жидкости до более высокой температуры увеличивает потери тепла от коллектора и снижает эффективность системы.

Жидкость поступает либо в резервуар для хранения, либо в теплообменник для немедленного использования. Другие компоненты системы включают трубопроводы, насосы, клапаны, расширительный бак, теплообменник, накопительный бак и элементы управления.

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

Сохранение тепла в жидких системах

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

Резервуары находятся под давлением или без давления, в зависимости от общей конструкции системы. Прежде чем выбрать накопительный бак, учитывайте стоимость, размер, долговечность, где его разместить (в подвале или на улице) и как его установить.

Возможно, вам придется построить резервуар на месте, если резервуар необходимого размера не пройдет через существующие дверные проемы. Резервуары также имеют ограничения по температуре и давлению и должны соответствовать местным строительным, сантехническим и механическим нормам. Вы также должны отметить, какая изоляция необходима для предотвращения чрезмерных потерь тепла, и какое защитное покрытие или герметизация необходимы для предотвращения коррозии или утечек.

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

Они соответствуют строительным нормам и требованиям к сосудам под давлением, имеют антикоррозийное покрытие и просты в установке.

Распределение тепла для жидкостных систем

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

Однако, когда они работают, они обеспечивают постоянный уровень тепла. Ковры и коврики снижают эффективность системы. Дополнительную информацию см. в разделе лучистое отопление.

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

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

Вентиляция

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

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

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

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

Обогреватели воздуха в помещении

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

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

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

Коллекторы испаряемого воздуха

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

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

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

Экономика и другие преимущества активных систем солнечного отопления

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

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

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

Выбор и определение размеров системы солнечного отопления

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

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

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

Строительные нормы, соглашения и правила для систем солнечного отопления

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

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

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

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

Потенциальные проблемы зонирования включают следующее:

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

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

Элементы управления для систем солнечного отопления

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

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

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

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

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

Установка и обслуживание вашей системы солнечного отопления

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

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

Большинство солнечных водонагревателей автоматически покрываются страховым полисом вашего домовладельца. Однако повреждений от замерзания, как правило, нет. Свяжитесь со своей страховой компанией, чтобы узнать, какова ее политика. Даже если ваш провайдер покроет вашу систему, лучше сообщить ему в письменной форме о том, что вы являетесь владельцем новой системы.

• Учить больше

• Домашние системы отопления

Теплый пол — альтернатива воздушному отоплению тоже работает на солнечной энергии Интервью со Стивеном Хекеротом

Майкл Хэклеман
Выпуск № 64 • июль/август 2000 г.

Водяной или лучистый обогрев пола — это метод обогрева дома, магазина или другого здания с концентрацией тепла в полу. Он работает путем встраивания специальной трубы в бетонный фундамент или в тонкую бетонную смесь поверх деревянного каркасного пола. По этой трубке протекает нагретая вода (или смесь пищевых антифризов), нагревая тепловую массу бетона.

Обычные системы с принудительной подачей воздуха, дровяные печи или другие методы обогрева производят неравномерное тепло, при этом самые высокие температуры воздуха находятся у потолка. Водяное отопление помещает тепло в пол под вашими ногами, мягко нагревая комнату или всю конструкцию. Это приводит к одинаковым уровням нагрева с превосходным комфортом без траты энергии и денег на ежемесячные счета за топливо. Теплая вода, циркулирующая по трубам в лучистом полу, может поступать от солнечных коллекторов, водонагревателей, водонагревателей по требованию, дровяных печей или тепловых насосов.

Я попросил Стивена Хекерота описать технологию, вопросы проектирования, методы строительства и монтажа, относящиеся к водяному отоплению в целом и, в частности, к обогреву лучистых полов солнечными коллекторами.

MH: Несколько десятилетий назад я впервые услышал о подаче нагретой воды по трубам в полу. Кажется, я слышал о тех, которые не сработали. Медная трубка, которая протекла или подверглась коррозии. Вода, которая замерзла и расколола бетон. Какая ситуация сегодня? Какую трубку вы использовали?

Вверху: принудительное воздушное отопление в сравнении с идеальной кривой обогрева для человека. Внизу: лучистое отопление пола хорошо сочетается с комфортом человека.

Стивен: Технологии, материалы и методы прошли долгий путь за последние десятилетия. Я использую трубы PEX от Wirsbo. Он специально разработан, чтобы выдерживать суровые условия заделки в бетон и воздействия воды при высоких или низких температурах. Он доступен в различных диаметрах 3/8 дюйма, ½ дюйма, 5/8 дюйма, ¾ дюйма и 1 дюйм. Трубки диаметром 5/8 дюйма популярны, потому что они обеспечивают хороший баланс между стоимостью и перепадом давления. ¾-дюймовые и 1-дюймовые трубки относительно дороги. 3/8-дюймовые и ½-дюймовые имеют слишком большое сопротивление, что означает большее потребление энергии для прокачки жидкости по трубе. Трубка диаметром 5/8 дюйма является минимальным размером, необходимым для термосифона. Трубы поставляются в бухтах по 300 и 1000 футов.

MH: Следует пояснить, что термосифон – это естественный поток воды. Это результат нагрева воды и ее конвективного подъема в рамках плана циркуляции в системе с замкнутым контуром. Например, вода, нагретая в солнечном коллекторе, естественным образом стремится подняться вверх, эффективно толкая и притягивая более холодную воду в схеме циркуляции. Это низкотехнологичный способ перемещения тепла от коллектора к хранению и использованию.

Стивен, не могли бы вы описать схему расположения трубок?

Стивен: Трубки PEX укладываются в виде зон, называемых зонами, в области подушки для заливки бетоном. Зона может быть одной комнатой. В большой комнате может понадобиться две зоны. Эти зоны заканчиваются коллекторной трубой, соединенной с источником нагретой жидкости. Длина зоны определяет диаметр трубки. Для небольшой зоны 3/8-дюймовой трубки потребуется такое же усилие насоса, что и для 5/8-дюймовой трубки большей длины. Поскольку любая трубка имеет сопротивление, 280 футов — это максимальное расстояние, рекомендованное производителем для 5/8-дюймовой трубки.

Трубка уложена преувеличенно S-образно, с множеством вариаций. Это может быть как шесть дюймов по центру (расстояние друг от друга) или до 1½ футов друг от друга. Обычно используется 12-дюймовый центральный рисунок. Зоны должны располагаться везде, где есть пешеходное движение. Расположите трубку перед унитазом, рядом с ванной и перед раковиной в ванной. Используйте ту же стратегию для плиты, кухонной раковины и вокруг обеденного стола. Если вы работаете по подробному плану, избегайте таких мест, как под шкафами или в шкафах. Увеличьте расстояние между трубками до 1,5 фута в местах, где меньше проходимости. Средний размер зоны составляет около 250-400 кв. футов9.0003

Wirsbo создала руководство (CDAM, 185 страниц, 5 долларов США от Wirsbo), в котором представлены дополнительные шаблоны для решения конкретных проблем или предпочтений. Руководство чрезвычайно полезно для понимания аппаратуры, вопросов, схем, вариантов и способов обогрева практически от любого источника энергии в любом климате. В Западной Европе 50% всех новостроек используют системы лучистого теплого пола.

MH: Есть ли разница в стратегии с системой, которая будет зависеть от солнечной энергии, по сравнению с системой, которая зависит от пропана или древесного тепла?

Стивен: В общем, да. При солнечном отоплении вы рассчитываете, что бетон будет действовать как тепловая масса. Медленно нагревается, медленно остывает. При пропановом нагреве масса на самом деле не нужна. Более тонкая плита, толщиной всего 2 дюйма на существующем полу, будет нагреваться быстрее, чем большая плита, но она не будет долго удерживать тепло.

MH: Вы говорите о садовом бетоне?

Стивен: Да и нет. Регулярные бетонные работы для толстых плит (более 4 дюймов) и солнечное отопление. Для тонких плит используйте Gypcrete и Flowcrete. Они как бетон, но не такие твердые. Их использование не приводит к получению готового пола. Вы должны отделать пол плиткой, линолеумом или каким-либо другим покрытием.

MH: Лучистое отопление пола кажется идеальным применением для солнечного отопления. По вашему опыту, это правда?

Расположение трубок теплого пола в плите.

Стивен: Если вы инвестируете в бетонный фундамент и плиту, имеет смысл использовать их по-другому, как тепловую массу. Тонкий слой изоляции под бетонной плитой будет служить для того, чтобы земля не действовала как поглотитель тепла. В то же время земля помогает регулировать температуру плиты, потому что любые экстремальные температуры смягчаются относительно постоянной температурой земли.

Для солнечного отопления вам понадобится плита толщиной 4-6 дюймов. Потребуется много времени, чтобы изменить температуру такой большой тепловой массы и ее соединения с землей. Летом будет прохладно, а вертикально установленные солнечные коллекторы согреют зимой.

MH: Можете ли вы назвать приблизительную стоимость трубок Wirsbo?

Стивен: Розничная торговля, 1000-футовый рулон ½-дюймовой трубки стоит около 70 центов за фут. Трубка диаметром 5/8 дюйма стоит около 80 центов за фут. Трубка поставляется с кислородным барьером или без него. Я предпочитаю небарьерные, потому что они дешевле, и я стараюсь не использовать фитинги, которые окисляются. Система, предназначенная для использования нагретой солнцем воды, которая циркулирует с помощью термосифона, подвержена блокировке пузырьками воздуха. Трудно избежать их, когда трубка лежит так плоско или может иметь выступы. Пузырьки в воде скапливаются в самых маленьких возвышенностях, в конечном итоге блокируя поток. Для продувки можно использовать небольшой линейный центробежный насос мощностью 1/20 л.с. Вода будет циркулировать по трубке достаточно быстро, чтобы вытеснить пузырьки воздуха. Продувочный насос включается только при застое системы и перегреве коллекторов. При восстановлении циркуляции насос отключается.

Как узнать, что пузырь блокирует поток термосифона? Установите датчики температуры в различных точках системы и подключите их к дифференциальному управлению. Используйте такой датчик, который вставляется в тройник на водопроводе и принимает датчик от цифрового счетчика. Когда разница температур между двумя точками, то есть вверху коллектора и в какой-то точке бетона, достигает заданного значения, продувочный насос будет работать до тех пор, пока не восстановится поток термосифона.

Типичное расположение тепловых трубок на полу помещения.

MH: В одной установке водяного отопления я видел шаровые краны на каждой трубе, которая шла от коллектора к зоне. Предположительно, это давало владельцу контроль над отдельными зонами, какая комната отапливалась, какая нет. Насколько хорошо они работают в системе с солнечным обогревом?

Стивен: Я не использую зоны в системе с солнечным обогревом. Петлей может быть много, но весь этаж рассматривается как одна зона. Система всегда включена. С вертикально установленными коллекторами пол нагревается солнцем в течение трех сезонов и охлаждается летом до температуры земли. Тепловая масса представляет собой огромный тепловой маховик. Вы отдаете тепло зимой и отводите летом.

MH: Эта система также подает горячую воду для душа, мытья посуды и стирки?

Стивен: Солнечные панели для системы лучистого обогрева пола расположены под углом, чтобы перехватывать лучи зимнего солнца, которое в полдень находится на 20-35 градусов над южным горизонтом. Использование горячей воды для бытовых нужд должно быть под углом, чтобы оптимизировать приток тепла круглый год, поэтому коллектор должен быть направлен к средней точке, примерно на 45-60 градусов над горизонтом в континентальной части США. Конечно, эти коллекторы циркулируют эту воду через резервуар для хранения для последующего использования. В доме Макмиллана дополнительные коллекторы были добавлены в западной части здания и наклонены, чтобы использовать летнее солнце для горячего водоснабжения.

MH: Какая еще сантехника нужна для системы лучистого пола?

Фундамент McMillan уложен изоляцией и трубами и проверен на герметичность перед заливкой плиты.

Стивен: Я уже упоминал проточный насос, который используется в основном для продувки системы от пузырьков воздуха. Он должен быть центробежным, иначе вода не будет проходить через него при термосифоне. Необходим клапан для выпуска воздуха, а также расширительный бачок и продувочные клапаны. Это стандартное оборудование.

MH: Опишите требования к изоляции под бетонной плитой, которая будет действовать как тепловая масса?

Стивен: Изоляция работает только как терморазрыв. У него не должно быть очень высокого значения R, потому что мы хотим, чтобы плита летом действовала как поглотитель тепла. Я использовал пузырчатую пленку с фольгой, которая сделана специально для использования под плитой. Он удваивается как термический разрыв и излучающий барьер. И это недорого. Жесткая пена, такая как технифом или голубая доска с фольгой, также работает. Где-то здесь температура земли под плитой остается постоянной 58 градусов по Фаренгейту. Дальше на север температура земли ниже, и требуется дополнительная изоляция. Южнее утепление практически не требуется. Карлсбадские пещеры остаются на постоянном уровне 70 градусов по Фаренгейту, в то время как температура поверхности снаружи колеблется от нуля до 115 градусов по Фаренгейту.0003

MH: Можете ли вы описать подготовку места для заливки фундамента под теплый пол?

Стивен: Общая глубина «пола» составляет около 8 дюймов. Процесс?

1. Засыпьте котлован двумя дюймами сухого песка. Земля будет влажной, поэтому ее необходимо высушить, а затем равномерно засыпать песком.
2. Положите в пенопласт толщиной один дюйм или в пузырчатую пленку толщиной ¼ дюйма. Не экономьте; это дешево.
3. Посыпьте изоляцию сухим песком, чтобы удержать изоляцию на месте и не дать пузырям подняться сквозь залитый бетон и испортить отделку.
4. Добавьте проволочную сетку. Я использую провод 6-6-10-10. Это провод №10 в обоих направлениях, 6 дюймов по центру. Загибание углов позволит идеально сгладить проволоку.
5. Разложите образец излучающей трубки и привяжите его к сетке. Пропустите трубку из каждой зоны вверх в коллектор. Коллектор представляет собой трубный коллектор диаметром от ¾ до 1 дюйма, изготовленный из латуни, с тройниками для приема трубок.
6. Залить бетоном. Это должно быть 4-6 дюймов в глубину.

MH: Не могли бы вы описать систему лучистого пола в доме Макмиллана?

Стивен: Всего в доме Макмиллана восемь петель. Дом имеет открытую планировку, поэтому в большой комнате (кухня, столовая, гостиная) есть четыре петли, две в семейной/гостевой комнате и по одной для двух ванных комнат наверху. Проект предусматривал прямое усиление солнечной энергии на южной стороне, солнечный термосифон к резервному резервуару с пропаном на восточной стороне и прямой термосифон с продувочным насосом на западной стороне. Пропан является резервным источником тепла.

Термосифонные наконечники   1. Используйте термосифон только в регионах, где низкие температуры редки. 2. Холодная труба от дна бака до дна источника тепла должна иметь наклон вниз, чтобы не задерживать воздух. 3. Используйте тройник на сливе бака в качестве холодной трубы, возвращающейся к коллектору, чтобы вся вода в баке нагревалась. (Избегайте использования стандартного входа холодной воды в водонагревателях как части термосифонного контура. ) 4. Горячая труба должна подниматься от верхней части источника тепла до ½–¾ вверх по стенке бака, чтобы оставалось место для тепла и пузырьков воздуха. подняться в танке. 5. Найдите клапан выпуска воздуха и расширительный бачок в самой высокой точке системы. 6. Все трубы должны быть изолированы. 7. По возможности избегайте использования L-образных переходников. 8. Если для резервирования коллекторов добавляется источник тепла, датчик для его управления должен располагаться в верхней части резервуара. 9. Используйте таймеры или другие датчики, чтобы убедиться, что резервный нагрев не может работать до тех пор, пока солнце не нагреет воду.

80-галлонный пропановый резервуар для воды с прямой вентиляцией используется на восточной стороне с простым таймером. Таймер не будет нагревать воду для пола до полудня, давая солнечной энергии возможность нагреть систему. Если это не так, таймер включает вентилятор на резервуаре с пропановой водой, который в устройстве, которое я использую, позволяет включить нагреватель. Небольшой насос прокачивает воду через теплообменник в резервуаре, а затем через трубу излучающего пола.

Мне нравится сводить к минимуму элементы управления в системах, потому что они недолговечны, а система работает хаотично или дает сбои. Я буду использовать дифференциальные датчики температуры. Когда пол холоднее воды в баке, включается насос. Этот двигатель насоса потребляет 80 Вт.

MH: Мы еще не говорили о солнечных тепловых панелях.

Стивен: Солнечные водонагревательные коллекторы в этой установке монтируются вертикально к южной наружной стене. Это максимизирует приток тепла зимой и препятствует любому значительному эффекту обогрева летом. Есть много брендов, новых и б/у.

Панели в доме Макмиллана были использованы компанией Triple A Solar в Нью-Мексико. У них есть коллекторы диаметром 1 дюйм и стояки ½ дюйма в корпусе размером 10 на 4 фута из алюминия с йодированной бронзой и толщиной 5 дюймов. Подъемные трубы и ребра выполнены из меди с черным хромированием, чтобы улавливать и направлять тепло, преобразованное солнечным светом. Единственное требование к сантехнике — использовать только одинаковые металлы во всех деталях, чтобы избежать преждевременной коррозии. Остекление коллектора представляет собой закаленное стекло с шероховатой поверхностью для минимизации отражения.

MH: Насколько я знаю, существует довольно много бывших в употреблении солнечных водонагревательных модулей. Когда несколько десятилетий назад налоговые льготы и законодательство о списании спровоцировали бум в отрасли солнечного водонагрева, в этом участвовало множество различных компаний. Ранее вы упомянули о разработке системы с небольшим количеством элементов управления. Много лет назад основным недостатком отрасли была система контроля. Он был слишком сложным, слишком разнообразным, слишком подверженным сбоям. С другой стороны, многие коллекционные конструкции того периода были солидными. Вышла из строя какая-то другая часть системы, а не коллектор. Эти системы все еще удаляются из зданий или заменяются более новыми конструкциями.

Стивен: Бывшие в употреблении водогрейные коллекторы широко доступны. Подержанные коллекторы от Triple A Solar стоили 150 долларов каждый. Новые, эти коллекционеры будут стоить более 500 долларов каждый. Панели, которые были удалены из системы, могут оказаться хорошей инвестицией. Простая проверка давления найдет любые утечки.

MH: Давайте поговорим о холодном климате, солнечных водонагревательных модулях и системах напольного отопления. Опасность любой солнечной водонагревательной системы заключается в том, что вода может замерзнуть в коллекторе и лопнуть трубу. Как минимум бардак. Конечно неудобно. Скорее всего дорого. Это проблема солнечных коллекторов в системах нагрева воды для бытовых нужд. Как насчет солнечных коллекторов для систем лучистого теплого пола?

Система теплого пола, использующая водонагреватель в качестве источника энергии

Стивен: Есть два способа решить эту проблему в холодном или теплом климате, где время от времени случаются заморозки. В первом используется обычная водопроводная вода и используется термоспускной клапан или клапан Доула. Этот клапан предназначен для запуска капель, когда вода в клапане падает до заданной температуры, 38°F или 43°F. Движущаяся вода замерзает при гораздо более низкой температуре, чем неподвижная. Капельный клапан действует как утечка в системе, выпуская воду, вводя новую воду, нагретую из плиты или резервуара. С наступлением холодов из клапана Dole капает еще больше. Я обнаружил, что клапан Dole надежен на северном побережье Калифорнии, где минусовые температуры бывают редко. Его нужно проверять и чистить ежегодно, но он идеально подходит для мягкого климата.

Другим методом предотвращения замерзания коллектора является добавление в воду полипропиленгликоля. Это пищевой антифриз, используемый в качестве разбавителя теста в хлебопекарной промышленности. Это около 10 долларов за галлон, но вам не нужно много. 10% раствор защитит коллекторы до 20-25 градусов по Фаренгейту. Используйте более высокий процент для соответственно более низких температур.

MH: Стивен, спасибо, что нашли время поделиться своим опытом с читателями BHM. Любые заключительные мысли?

Стивен: Ориентация на 80% солнечная. Хорошая ориентация означает выбор строительной площадки с беспрепятственным доступом солнечных лучей, максимальное использование крыши и стен, выходящих на юг, и использование большого количества изоляции на северных стенах и крыше. На южной стороне крыши установлены солнечные батареи и коллекторы горячей воды для бытовых нужд.

Большая часть площади окон (7-10% площади здания) должна располагаться на южных стенах для дневного освещения и прямого попадания солнечных лучей зимой. План здания также должен быть разработан с учетом размещения вертикально установленных солнечных коллекторов для лучистого обогрева полов. Добавьте навесы, чтобы предотвратить попадание солнечных лучей летом. Северная и западная стены должны иметь минимальную площадь окон, менее 2% площади пола для северных окон, чтобы избежать потери тепла, и западных окон, чтобы избежать дневного перегрева.