Scopul colectorului pentru încălzire: la ce servesc, la ce sunt

Specificul utilizării colectoarelor solare

Principala caracteristică a colectoarelor solare, care îi deosebește de alte tipuri de generatoare de căldură, este natura ciclică a funcționării lor. Dacă nu există soare, nu există nici energie termică. Drept urmare, astfel de atitudini sunt pasive noaptea.

Producția medie zilnică de căldură depinde în mod direct de durata orelor de zi. Acesta din urmă este determinat, în primul rând, de latitudinea geografică a zonei și, în al doilea rând, de sezon. În perioada de vară, care este vârful insolației din emisfera nordică, colectorul va funcționa cu eficiență maximă. Iarna, productivitatea sa scade, atingând un minim în decembrie-ianuarie.

În timpul iernii, eficiența colectoarelor solare scade nu numai datorită scăderii duratei orelor de lumină naturală, ci și datorită schimbării unghiului de incidență a soarelui. Fluctuațiile performanței colectorului solar pe tot parcursul anului ar trebui luate în considerare la calcularea contribuției sale la sistemul de alimentare cu căldură.

Un alt factor care poate afecta productivitatea colectorului solar sunt caracteristicile climatice ale regiunii. Pe teritoriul țării noastre există multe locuri în care 200 sau mai multe zile pe an soarele este ascuns în spatele unui strat gros de nori sau în spatele unui voal de ceață. Pe vreme înnorată, performanța colectorului solar nu scade la zero, deoarece este capabil să capteze lumina soarelui împrăștiată, dar scade semnificativ.

Dispozitivul și scopul colecționarilor

În centrul său, este un distribuitor de flux care are un canal principal cu intrare și ieșire, precum și ramuri. Numărul lor poate varia. În majoritatea cazurilor, de la 4 la 6 și, dacă aveți nevoie de mai multe, puteți conecta mai multe supape în serie.

Experții, întrebați ce este un colector de alimentare cu apă, răspund că este un pieptene. Această asociere este asociată cu asemănarea externă, deși schematică.

Pieptenele de alimentare cu apă pot fi realizate din metal, aliaje sau materiale polimerice. Alegerea depinde de buget și scop. Caracteristica de proiectare este că intrarea are un diametru mai mic decât orificiul de ieșire. Acest lucru este necesar pentru ca suprapresiunea să se acumuleze în zona de distribuție.

Există modele disponibile în comerț care sunt echipate în mod implicit cu supape de tăiere a ramurilor.

Conexiunea colector presupune că fiecare sucursală este extinsă la un consumator separat.

În acest caz, există o mulțime de avantaje:

1. Fiecare consumator primește suficientă presiune pentru a funcționa corect.
2. Este posibil să dezactivați unul dintre ele pentru reparații, întreținere sau înlocuire fără a deconecta restul.
3. Dacă este necesară eliminarea inundațiilor, este suficient să tăiați o ramură și să utilizați restul dispozitivelor fără restricții.

Un alt avantaj al utilizării colectoarelor în sistemele de alimentare cu apă este că atunci când porniți, să zicem, o mașină de spălat, presiunea apei din duș nu se schimbă. Aceasta înseamnă că nu există schimbări neplăcute de temperatură. Dar există multe modele, configurații și producători și, pentru a face alegerea corectă, trebuie să cunoașteți caracteristicile acestor dispozitive.

Principiul de funcționare și tipurile de colectoare solare

Acum este momentul să spunem câteva cuvinte despre structura și funcționarea colectorului solar. Elementul principal al designului său este un adsorbant, care este o placă de cupru cu o țeavă sudată pe ea.Absorbând căldura razelor solare care cad pe ea, placa (și odată cu ea conducta) se încălzește rapid. Această căldură este transferată către purtătorul de căldură lichid care circulă prin conductă, care, la rândul său, îl transportă mai departe de-a lungul sistemului.

Capacitatea corpului fizic de a absorbi sau reflecta razele soarelui depinde în primul rând de natura suprafeței sale. De exemplu, o suprafață a oglinzii reflectă perfect lumina și căldura, dar una neagră, dimpotrivă, absoarbe. De aceea se aplică o acoperire neagră pe placa de cupru a adsorbantului (cea mai simplă opțiune este vopseaua neagră).

Cum funcționează colectorul solar

1. Colector solar. 2. Rezervor tampon. 3. Apa fierbinte.

4. Apă rece. 5. Controlor. 6. Schimbător de căldură.

7. Pompă de apă. 8. Flux fierbinte. 9. Curent rece.

De asemenea, este posibil să creșteți cantitatea de căldură primită de la soare alegând sticla corectă care acoperă adsorbantul. Sticla obișnuită nu este suficient de transparentă. În plus, luminează, reflectând o parte din lumina soarelui incidentă. În colectorii solari, de regulă, aceștia încearcă să utilizeze sticlă specială cu un conținut redus de fier, ceea ce crește transparența acestuia. Pentru a reduce proporția de lumină reflectată de suprafață, un strat antireflex este aplicat pe sticlă. Și pentru ca praful și umezeala să nu pătrundă în colector, ceea ce reduce și capacitatea de sticlă, carcasa este sigilată și uneori chiar umplută cu un gaz inert.

În ciuda tuturor acestor trucuri, eficiența colectoarelor solare este încă departe de 100%, ceea ce se datorează imperfecțiunii designului lor. Placa adsorbantă încălzită radiază o parte din căldura primită în mediu, încălzind aerul în contact cu aceasta. Pentru a minimiza pierderile de căldură, adsorbantul trebuie izolat. Căutarea unei modalități eficiente de izolare a adsorbantului a determinat inginerii să creeze mai multe tipuri de colectoare solare, dintre care cele mai frecvente sunt colectoarele de vid plate și tubulare.

Colectoare solare plate

Colectoare solare plate.
Designul unui colector solar plat este extrem de simplu: este o cutie metalică acoperită cu sticlă deasupra. De regulă, vata minerală este utilizată pentru izolarea termică a fundului și a pereților carcasei. Această opțiune este departe de a fi ideală, deoarece transferul de căldură de la adsorbant la sticlă prin intermediul aerului din interiorul cutiei nu este exclus. Cu o diferență mare de temperatură în interiorul colectorului și în exterior, pierderile de căldură sunt destul de semnificative. Drept urmare, un colector solar plat, care funcționează perfect primăvara și vara, devine extrem de ineficient iarna.

Dispozitiv colector solar plat

1. Conducta de admisie. 2. Geam de siguranta.

3. Stratul de absorbție. 4. Cadru din aluminiu.

5. Tuburi de cupru. 6. Izolator termic. 7. Conducta de evacuare.

Colectoare solare cu vid tubular

Colectoare solare cu vid tubular.
Un colector solar de vid este un panou format dintr-un număr mare de tuburi de sticlă relativ subțiri. În fiecare dintre ele se află un adsorbant. Pentru a exclude transferul de căldură prin gaz (aer), tuburile sunt evacuate. Datorită absenței gazului în apropierea adsorberilor, colectorii de vid se disting prin pierderi reduse de căldură chiar și pe vreme geroasă.

Dispozitiv colector de vid

1. Izolație termică. 2. Carcasa schimbătorului de căldură. 3. Schimbător de căldură (colector)

4. Fișă sigilată. 5. Tub de vid. 6. Condensator.

7. Placă absorbantă. 8. Conducta de încălzire cu fluid de lucru.

Aplicarea supapei de amestecare a colectorului

Sistemul de distribuție este alcătuit din două tipuri de supape: cu 2 căi și cu 3 căi. Valva de amestecare este obișnuită amestecarea apei calde, care vine de la cazan, cu răcit din circuitul de încălzire.Supapele de amestecare pot fi reglate manual sau automat cu ajutorul unui control.
Un distribuitor cu o supapă de amestecare cu 3 căi este cel mai adesea utilizat pentru încăperile cu o suprafață mare de podele de apă (mai mult de 200 m2).

Adesea aceste valve sunt echipate cu senzori dependenți de vreme cu programe speciale care stabilesc temperatura optimă, concentrându-se pe factori externi. Astfel de supape sunt utilizate în principal pentru pardoselile calde, care sunt elementul principal de încălzire din cameră.

Cu toate acestea, o astfel de supapă are a satisfăcut defecte semnificative... În primul rând, printr-un semnal de la termostat, acesta poate furniza direct apă din cazan, a cărei temperatură este de 80-90 grade. Acest lucru poate deteriora circuitul de încălzire, șapa și pardoseala.

În al doilea rând, astfel de supape au o capacitate mare de curgere, ca urmare a căreia, cu o ușoară modificare a reglării în cameră, poate temperatura crește puternic.

Un colector cu o supapă de amestecare cu 2 căi este utilizat pentru încăperile cu o suprafață mai mică de 200 m2. O astfel de supapă reglează temperatura prin amestecarea lichidului de răcire de pe linia de retur.

În acest fel cantitatea de apă este controlatăvenind de la cazan. Datorită acestui fapt, podeaua caldă nu se va supraîncălzi niciodată. La rândul său, aceasta își extinde durata de viață. O astfel de supapă are o capacitate mică de curgere, o reglare lină și stabilă.

Unde ar trebui să fie amplasat colectorul pentru apa de încălzire prin pardoseală?

Colecționarul trebuie să fie undeva unde să se ascundă. Pentru aceasta se folosește dulap special pentru colector, care este un produs metalic cu ușă în care sunt amplasate armăturile de fixare.
Astfel de dulapuri sunt în aer liber și încastrat... Perforările sunt realizate în panourile laterale, datorită cărora puteți face cu ușurință găuri în locurile necesare. Multe modele au picioare reglabile care vă permit să schimbați înălțimea. Dulapurile încorporate au un cadru mobil, cu care se pot schimba în profunzime.

Pentru a determina dimensiunile necesare unui astfel de produs, ar trebui să știm bine dimensiunile tuturor echipamentelor care vor fi plasate ulterior acolo. Dulapurile colectoare sunt fixate pe podea prin picioare sau pe perete prin găurile situate pe peretele din spate.

Aplicații ale colectoarelor solare

Scopul principal al colectoarelor solare, ca orice alte generatoare de căldură, este de a încălzi clădirile și de a pregăti apa pentru un sistem de alimentare cu apă caldă. Rămâne să aflăm ce tip de colectoare solare este cel mai potrivit pentru a îndeplini o anumită funcție.

Colectoarele solare plate, după cum am aflat, au performanțe bune primăvara și vara, dar sunt ineficiente iarna. De aici rezultă că utilizarea lor pentru încălzire, a cărei nevoie apare exact odată cu debutul vremii reci, este impracticabilă. Acest lucru, însă, nu înseamnă că nu există deloc afaceri pentru acest echipament.

Colectoarele plate au un avantaj incontestabil - sunt semnificativ mai ieftine decât modelele cu vid, prin urmare, în cazurile în care este planificată utilizarea energiei solare exclusiv vara, este logic să le cumpărați. Colectoarele solare plate fac față perfect sarcinii de pregătire a apei pentru alimentarea cu apă caldă vara. Chiar mai des sunt folosite pentru încălzirea apei la o temperatură confortabilă în bazinele exterioare.

Colectoarele de vid tubulare sunt mai versatile. Odată cu venirea frigului de iarnă, performanța lor nu scade la fel de mult ca în cazul modelelor plate, ceea ce înseamnă că pot fi utilizate tot timpul anului. Acest lucru face posibilă utilizarea unor astfel de colectoare solare nu numai pentru alimentarea cu apă caldă, ci și în sistemul de încălzire.

Compararea colectoarelor solare plate și de vid.

Amenajarea colectoarelor solare

Eficiența unui colector solar depinde direct de cantitatea de lumină solară care cade pe adsorbant. Rezultă din aceasta că colectorul ar trebui să fie amplasat într-un spațiu deschis, unde nu cade niciodată o umbră din clădirile învecinate, copaci situați lângă munți etc. (sau cel puțin pentru cel mai mult timp).

Nu doar locația colectorului contează, ci și orientarea acestuia. Cea mai „însorită” parte din emisfera noastră nordică este cea sudică, ceea ce înseamnă că, în mod ideal, „oglinzile” rezervorului ar trebui să fie întoarse strict spre sud. Dacă este tehnic imposibil să faceți acest lucru, atunci ar trebui să alegeți direcția cât mai aproape posibil de sud - sud-vest sau sud-est.

Nu trebuie să pierdem din vedere un astfel de parametru ca unghiul de înclinare al colectorului solar. Valoarea unghiului depinde de abaterea poziției Soarelui de la zenit, care la rândul său este determinată de latitudinea zonei în care echipamentul va fi operat. Dacă unghiul de înclinare nu este setat corect, atunci pierderea de energie optică va crește semnificativ, deoarece o parte semnificativă a luminii solare va fi reflectată din sticla colectoră și, prin urmare, nu va ajunge la absorbant.

Instalarea colectorului

Este important să selectați secțiunea corectă a conductei. Țeava de jumătate de inch este potrivită pentru duș și cadă. În același timp, admisia către distribuitor ar trebui să fie mai largă.

Lucrul cu materiale moderne este destul de confortabil și orice meșter poate asambla independent colectorul. Dar înainte de a începe fluxul de lucru, trebuie totuși să întocmiți o diagramă pe hârtie.

Setul complet al sistemului de alimentare cu apă are loc în mai multe etape:

1. Pentru a opri apa pentru a repara sistemul de apă este necesară o baterie sau o supapă de pe un colier cu orice apă.
2. Filtru de apa dura. Un astfel de filtru curăță apa de impurități mari și o face potabilă.
3. Apometre.
4. Reductor de presiune - poate fi necesar într-o casă privată. Reductorul de presiune reduce presiunea dacă este prea mare pentru instalațiile dvs. de instalații sanitare. Dacă este setată la valoarea maximă admisă, va direcționa excesul de apă în jgheab.
5. Colector. Poate avea 2 până la 6 ieșiri. Puteți instala mai multe colectoare pentru a obține numărul necesar de ieșiri.

Videoclipul oferă sfaturi utile pentru a vă ajuta să instalați corect colectorul de apă:

Cum să alegeți un colector solar cu puterea potrivită

Dacă doriți ca sistemul de încălzire al casei dvs. să facă față sarcinii de a menține o temperatură confortabilă în incintă și apă caldă, nu călduță curgea de la robinete și, în același timp, intenționați să utilizați un colector solar ca generator de căldură, trebuie să calculați în prealabil puterea necesară a echipamentului.

În același timp, va fi necesar să se ia în considerare un număr destul de mare de parametri, inclusiv scopul colectorului (alimentare cu apă caldă, încălzire sau combinația acestora), cererea de căldură a obiectului (suprafața totală a încăperilor încălzite sau consumul mediu zilnic de apă caldă), caracteristicile climatice ale regiunii, caracteristicile instalației de colectare.

În principiu, a face astfel de calcule nu este atât de dificil. Performanța fiecărui model este cunoscută, ceea ce înseamnă că puteți estima cu ușurință numărul de colectoare necesare pentru a furniza căldura casei. Companiile angajate în producția de colectoare solare au informații (și le pot furniza consumatorului) despre schimbarea puterii echipamentelor în funcție de latitudinea geografică a zonei, unghiul de înclinare a "oglinzilor", abaterea orientarea lor din direcția sud etc., ceea ce face posibilă efectuarea corecțiilor necesare la calcularea performanței colectorului.

Atunci când selectați capacitatea necesară a colectorului, este foarte important să realizați un echilibru între lipsa și excesul de căldură generată. Experții recomandă concentrarea pe capacitatea maximă posibilă a colectorului, adică folosirea indicatorului pentru cel mai productiv sezon de vară în calcule. Acest lucru se opune dorinței utilizatorului mediu de a lua echipamente cu o marjă (adică să calculeze după puterea celei mai reci luni), astfel încât căldura din colector să fie suficientă chiar și în zilele mai puțin însorite de toamnă și iarnă.

Cu toate acestea, dacă alegeți un colector solar cu putere crescută, atunci la vârful performanței sale, adică pe vreme caldă și însorită, vă veți confrunta cu o problemă serioasă: va fi produsă mai multă căldură decât consumată, iar acest lucru amenință supraîncălzirea circuitului. și alte consecințe neplăcute ... Există două opțiuni pentru rezolvarea acestei probleme: fie instalați un colector solar cu putere redusă și conectați sursele de căldură de rezervă în paralel în timpul iernii, fie achiziționați un model cu o rezervă de putere mare și asigurați modalități de descărcare a excesului de căldură în sezonul primăvară-vară .

Stagnarea sistemului

Să vorbim puțin mai mult despre problemele asociate cu un exces de căldură generată. Deci, să presupunem că ați instalat un colector solar suficient de puternic, care poate furniza pe deplin căldură sistemului de încălzire al casei dvs. Dar a venit vara și a dispărut nevoia de încălzire. Dacă puteți opri sursa de alimentare pentru un cazan electric sau puteți întrerupe alimentarea cu combustibil pentru un cazan pe gaz, atunci nu avem energie electrică asupra soarelui - nu îl putem „opri” atunci când se încălzește prea mult.

Stagnarea sistemului este una dintre problemele majore potențiale pentru colectoarele solare. Dacă nu se preia suficientă căldură din circuitul colectorului, lichidul de răcire se supraîncălzește. La un moment dat, acesta din urmă poate fierbe, ceea ce va duce la încetarea circulației sale de-a lungul circuitului. Când lichidul de răcire se răcește și se condensează, sistemul va relua funcționarea. Cu toate acestea, nu toate tipurile de fluide de transfer de căldură transferă calm tranziția de la un lichid la o stare gazoasă și invers. Unele, ca urmare a supraîncălzirii, dobândesc o consistență asemănătoare jeleului, ceea ce face imposibilă funcționarea ulterioară a circuitului.

Doar o îndepărtare stabilă a căldurii produse de colector va ajuta la evitarea stagnării. Dacă calculul puterii echipamentului se face corect, probabilitatea problemelor este practic nulă.

Cu toate acestea, chiar și în acest caz, nu este exclusă apariția forței majore, prin urmare, ar trebui prevăzute în prealabil metode de protecție împotriva supraîncălzirii:

1. Instalarea unui rezervor de rezervă pentru acumularea apei calde. Dacă apa din rezervorul principal al sistemului de alimentare cu apă caldă a atins valoarea maximă stabilită, iar colectorul solar continuă să furnizeze căldură, acesta va trece automat și apa va începe să se încălzească deja în rezervorul de rezervă. Aprovizionarea cu apă caldă creată poate fi utilizată ulterior pentru nevoile casnice, pe vreme înnorată.

2. Apă încălzită din piscină. Proprietarii de case cu piscină (interioară sau exterioară) au o oportunitate excelentă de a elimina excesul de energie termică. Volumul piscinei este incomparabil mai mare decât volumul oricărui dispozitiv de depozitare de uz casnic, ceea ce înseamnă că apa din ea nu se va încălzi atât de mult încât nu va mai putea absorbi căldura.

3. Scurgerea apei calde. În absența posibilității de a consuma excesul de căldură în mod util, puteți pur și simplu scurge apa încălzită în porții mici din rezervorul de stocare pentru alimentarea cu apă caldă în canalizare. Apa rece care intră în recipient va reduce temperatura întregului volum, care va continua să elimine căldura din circuit.

4. Schimbător de căldură extern cu ventilator. Dacă colectorul solar are o capacitate mare, excesul de căldură poate fi, de asemenea, foarte mare. În acest caz, sistemul este echipat cu un circuit suplimentar umplut cu agent frigorific. Acest circuit suplimentar este conectat la sistem prin intermediul unui schimbător de căldură echipat cu un ventilator și montat în afara clădirii. Dacă există riscul supraîncălzirii, excesul de căldură intră în circuitul suplimentar și este „aruncat” în aer prin schimbătorul de căldură.

5. Descărcare de căldură în pământ. Dacă, pe lângă colectorul solar, casa are o pompă de căldură sursă la sol, excesul de căldură poate fi direcționat în puț. În același timp, rezolvați două probleme simultan: pe de o parte, protejați circuitul colector de supraîncălzire, pe de altă parte, restabiliți rezerva de căldură din solul epuizat în timpul iernii.

6. Izolarea colectorului solar de lumina directă a soarelui. Din punct de vedere tehnic, această metodă este una dintre cele mai simple. Desigur, nu merită să vă urcați pe acoperiș și să acoperiți manual colectorul - este greu și nesigur. Este mult mai rațional să instalați un obturator controlat de la distanță, ca un obturator cu role. Puteți chiar conecta unitatea de control a clapetei la controler - în cazul unei creșteri periculoase a temperaturii în circuit, colectorul se va închide automat.

7. Scurgerea lichidului de răcire. Această metodă poate fi considerată cardinală, dar în același timp este destul de simplă. Dacă există riscul supraîncălzirii, lichidul de răcire este golit cu ajutorul unei pompe într-un rezervor special integrat în circuitul sistemului. Când condițiile devin din nou favorabile, pompa va readuce lichidul de răcire în circuit și colectorul va fi restabilit.

Alte componente ale sistemului

Nu este suficient să colectăm pur și simplu căldura radiată de la soare. Încă trebuie transportat, acumulat, transferat către consumatori, toate aceste procese trebuie monitorizate etc. Aceasta înseamnă că, pe lângă colectoarele amplasate pe acoperiș, sistemul conține multe alte componente, care pot fi mai puțin vizibile, dar nu mai puțin important. Să ne concentrăm doar pe câteva dintre ele.

Purtător de căldură

Funcția lichidului de răcire din circuitul colector poate fi îndeplinită fie de apă, fie de un lichid antigel.

Apa are o serie de dezavantaje care impun anumite restricții asupra utilizării sale ca purtător de căldură în colectoarele solare:

• În primul rând, la temperaturi negative, se solidifică. Pentru a preveni lichidul de răcire înghețat să explodeze conductele circuitului, odată cu apropierea vremii reci va trebui să fie drenat, ceea ce înseamnă că iarna nu veți primi nici măcar cantități mici de energie termică de la colector.
• În al doilea rând, un punct de fierbere nu prea ridicat al apei poate provoca stagnări frecvente vara.

Lichidul care nu congelează, spre deosebire de apă, are un punct de congelare semnificativ mai scăzut și un punct de fierbere incomparabil mai ridicat, ceea ce crește confortul utilizării acestuia ca purtător de căldură. Cu toate acestea, la temperaturi ridicate, „non-congelarea” poate suferi modificări ireversibile, deci ar trebui protejat de supraîncălzirea excesivă.

Pompă adaptată pentru sisteme solare

Pentru a asigura circulația forțată a lichidului de răcire de-a lungul circuitului colector, este necesară o pompă adaptată pentru sistemele solare.

Schimbător de căldură ACM

Transferul de căldură de la circuitul colector solar la alimentarea cu apă caldă sau la mediul de încălzire al sistemului de încălzire se efectuează cu ajutorul unui schimbător de căldură. De regulă, un rezervor cu volum mare cu schimbător de căldură încorporat este utilizat pentru a acumula apă fierbinte. Este rațional să se utilizeze rezervoare cu două sau mai multe schimbătoare de căldură: acest lucru va permite preluarea căldurii nu numai din colectorul solar, ci și din alte surse (cazan electric sau gaz, pompă de căldură etc.).

Clasificarea rezervoarelor

Comutatoarele diferă în ceea ce privește materialul carcasei și piesele și metodele de fixare

Acest lucru este important de luat în considerare atunci când selectați, deoarecenu toate produsele se vor potrivi cu țevi din plastic

Există următoarele tipuri de colecționari:

1. Oțel (din oțel inoxidabil). Rezistent la foc și la temperaturi ridicate. Produsele se disting prin aspectul lor îngrijit și greutatea redusă, colectorul se montează ușor pe perete.
2. Alamă (uneori nichelată). Au un cost ridicat, dar sunt durabile. Nu se ruginesc și nu se deteriorează din cauza temperaturilor ridicate.
3. Polipropilenă. Sunt ușoare și rezistente la coroziune.

Prin metoda de fixare, dispozitivele sunt clasificate după cum urmează:

• cu euroconă;
• filetat;
• cu fitinguri de compresie care vă permit să conectați ferm țevile din plastic sau metal-plastic;
• cu fitinguri pentru țevi din plastic pentru lipit;
• combinate.

De asemenea, colectoarele sunt disponibile în 2 culori pentru instalare în apă caldă și rece. Dispozitivele sunt împărțite în funcție de numărul de prize.