Балансировка коллекторной системы отопления: Балансировка системы отопления, регулировка радиаторов отопления

Балансировка контуров отопления и их описание

На чтение 6 мин Просмотров 269 Опубликовано 10.06.2015 Обновлено 01.08.2016

В автономной системе отопления нередко наблюдается ситуация, когда удаленные от котла радиаторы отдают меньшее количество тепла, чем установленные ближе. Проблема может заключаться не только в большой протяженности магистрали, но и в неправильно составленной схеме с единым контуром. Можно ли сделать их несколько и что такое контуры отопления, их описание и балансировка?

Проблемы балансировки контуров отопления

Пример двухконтурной системы отопления

Самым простым примером грамотного распределения теплоносителя по нескольким потребителям является отопление многоэтажного дома. Если бы при его создании использовалась одноконтурная схема – некоторые потребители остались бы без тепла. Поэтому в здании предусмотрено несколько контуров отопления. Такой же принцип можно применить и для автономной системы частного дома или коттеджа.

Но сначала нужно разобраться, что такое контур отопления. Представим, что на определенном участке трубопровода происходит разветвление, и часть теплоносителя направляется по отдельному контуру в другое помещение. При этом длина каждого из контуров может быть различна, так как комнаты в доме имеют неодинаковые площади. В результате в общую обратную трубу попадает вода с разной степенью остывания. Но большая проблема заключается в неравномерном распределении тепла в доме. Для устранения этого необходима балансировка контуров отопления.

Этот комплекс мер, направленных на равномерное распределение теплоносителя в зависимости от протяженности каждой ветви отопительной системы. Это можно предусмотреть еще на этапе проектирования:

• Если в системе есть два контура отопления – их длина должна быть примерно равна. Для этого делают разделение трубопроводов по площадям каждой комнаты;
• Установка распределительных коллекторов. Их преимущества заключается в возможности использования специальных элементов, которые в автоматическом режиме ограничивают приток теплоносителя. Определяющим показателем является длина контура отопления;
• Применение специальных устройств, регулирующих объем горячей воды в зависимости от установленных значений.

Итогом предпринятых мер по балансировке контуров отопления должна стать равномерная температура во всех помещениях дома.

Расчет балансировки контуров отопления нужно делать еще на этапе проектирования. Не всегда можно сделать модификацию уже существующей системы.

Регулировка водяного теплого пола

Схема коллектора теплого пола

Чаще всего с проблемой терморегулирования сталкиваются при проектировании системы водяного теплого пола. Именно поэтому в его схеме в обязательном порядке предусмотрен коллектор, который отвечает за этот закрытый контур отопления.

К каждому входному и выходному патрубку подключаются отдельные контура. Не всегда их длина может быть одинаковой. Поэтому в конструкции предусмотрены механизмы регулирования:

• Расходомер – устанавливается на обратный патрубок коллектора. Он выполняет функцию регулировки количественного показателя воды в зависимости от длины контура отопления;
• Терморегуляторы – ограничивают приток воды по температурному показателю.

Для изначально правильного распределения теплоносителя по закрытому контуру отопления достаточно сделать несложный расчет. Главным показателем является объем каждого разветвления. Сумма этих значений будет соответствовать 100%. Для расчета нужно разделить объем каждого контура и вычислить коэффициент ограничения притока воды в него.

При балансировке водяного теплого пола с большой площадью рекомендуется учитывать количество поворотов в каждом контуре. Они создают дополнительные гидравлические сопротивления.

Коллекторная система отопления

Коллекторное отопление

Намного сложнее организовать равномерное распределение теплоносителя в схеме, состоящей из двух контуров отопления. До недавнего времени для этого использовали обычные тройниковые распределители. Однако они не могли обеспечить желаемый результат – больший объем воды проходил по пути наименьшего гидравлического сопротивления. В итоге получалась существенная разница температур в помещениях.

Выяснив, что такое контур в отоплении на примере теплых водяных полов, такую же модель перенесли для всей системы дома. Только в этом случае появилась возможность делать отдельные магистрали для каждого помещения или группы комнат. Чаще всего применяется двухконтурная система отопления, которая по сравнению с классической имеет следующие преимущества:

• Возможность осуществлять регулировку расхода теплоносителя в каждом разветвлении с помощью расходометров. Таким образом осуществляется балансировка отдельных контуров отопления без изменения параметров всей системы;
• По надобности можно полностью исключить теплоснабжение помещений. Это может понадобиться для экономии текущих затрат по отоплению;
• Отсутствие большого влияния длины контура в отопления на температурный режим работы. Главное – установить регулирующую аппаратуру.

Недостатком подобной схемы является большая протяженность магистралей. В среднем для создания коллекторного отопления потребуется на 30-40% больше расходных материалов, чем для классического варианта. При этом увеличивается общее количество теплоносителя, что повышает требуемую мощность котла отопления.

Не целесообразно монтировать коллекторное отопление для одноэтажных домов площадью до 120 м².

Балансировочный клапан

Виды балансировочных клапанов

Но что делать, если изначально есть уже готовая система отопления, а вышеописанные механизмы для регулировки контуров отсутствуют? Тогда в подобных закрытых контурах отопления можно установить балансировочный клапан.

Ближайшим аналогом балансировочного клапана является обычная запорная арматура. Но только в отличие от нее в механизме клапан предусмотрена возможности автоматической или ручной регулировки притока теплоносителя в конкретный контур отопления. Для больших систем выбирают автоматические модели. Если же есть возможность осуществлять ручную периодическую регулировку – можно установить механический аналог.

Принцип его работы заключается в ограничении притока теплоносителя в отдельную магистраль. Для этого в конструкции предусмотрен шток, выполняющий запорную функцию.

При выборе определенной модели необходимо обращать внимание на следующие параметры этого оборудования:

• Значение давления рабочей среды – максимальное и номинальное;
• Разница давления в обратной и подающей трубе. Это важно, так как избыток теплоносителя перенаправляется в обратную магистраль;
• Значение скорости потока воды в трубах;
• Номинальный температурный режим работы системы.

Эти характеристики можно взять из предварительного расчета отопления, либо получить их опытным путем методом несложных вычислений. Стоимость балансировочного клапана напрямую зависит от его функциональных возможностей, диаметра патрубка и материала изготовления. Хорошо зарекомендовали себя модели из нержавеющей стали, работающие в автоматическом режиме.

Узнав, что такое контуры отопления и методы их балансировки можно оптимизировать показатели всей системы. Но при этом важно следить за показаниями давления в каждом из них, чтобы не создался избыточный гидравлический напор.

Ознакомиться с примером балансировки можно посмотрев видеоматериал:

Коллекторная (лучевая) система отопления | ГрейПей

Коллекторная система отопления, также известная как лучевая, применяется обычно для обогрева помещений частных домов. Коллекторно-лучевая схема обладает простотой в управлении, несложна в монтаже, но сооружение ее требует большее количество материала по сравнению с однотрубной и двухтрубной конфигурациями комплекса водяного отопления.

Материал статьи рассказывает об устройстве системы этого вида, оценивает преимущества и недостатки схемы.

Устройство и принцип работы коллекторной системы

Общая схема коллекторной системы водяного отопления

Классический вид коллекторной системы представляет из себя 2 коллектора (прямой и обратный), к которым отдельными линиями подключаются отопительные приборы – радиаторы, конвекторы и так далее. Линии подключения также называют лучами из-за специфики прокладки труб к радиаторам – по кратчайшему пути.

Главные элементы системы – распределительные коллекторы – оснащаются регулирующей и запорной арматурой, то есть управление радиатором осуществляется непосредственно с гребенки. Прямой и обратный коллекторы лучевой системы отопления

Коллекторы заводского изготовления обычно выполнены из латуни, зачастую их можно собрать (спаять) самостоятельно из полипропилена или меди.

На входе в коллектор устанавливают шаровые краны, гребенки подсоединяют непосредственно к котлу или гидравлическому разделителю (гидрострелке). Каждый коллектор обычно оборудуется автоматическим воздухоотводчиком для стравливания воздуха из системы.

К арматуре коллекторов подключают трубы, обладающие необходимыми механическими характеристиками — прежде пластичностью и гибкостью. Чаще всего используются трубопроводы из сшитого полиэтилена, металлопластика, реже – из меди или гофрированной нержавеющей стали.

 Гибкость труб необходима по условиям прокладки – обычно она производится скрытым способом в конструкции пола, а создание соединений здесь неразумно. Любой стык является потенциальным местом утечки, для устранения потребуется вскрывать стяжку. Трубопроводы в изоляции прокладываются по кратчайшему пути к отопительным приборам и подключаются непосредственно к радиаторам (без вентилей и кранов).

Прокладка труб по короткому пути снижает количество трубы для монтажа, укладка труб вдоль стен (по периметру) невыгодна. При этом увеличится количество труб, прокладка довольно крупного пучка вдоль стен вызовет неудобства при отделочных работах.

Кроме того, длина отдельных линий будет разной (иногда разница будет значительной) – это осложнит балансировку системы на коллекторе. Поэтому в крупных системах отопления коллекторные группы рекомендуется размещать по центру помещений, на равном удалении от отопительных приборов.

По сути своей коллекторно-лучевая схема является модификацией двухтрубной системы – коллекторы здесь выполняют роль магистралей. Но в отличие от двухтрубной системы управление системой в лучевой схеме расположено в одном месте, а не на каждом приборе.

Авторы статей на рассматриваемую нами тему часто утверждают о необходимости установки около коллекторов расширительного бака, о нетерпимости экспанзомата к явлениям турбулентности. Подобные заявления «тружеников пера от копирайта» нелепы. Расширительный бак системы отопления подбирается по общему объему теплоносителя, устанавливается для всего комплекса – котла, трубопроводов и радиаторов. Установка отдельного экспанзомата для коллекторной схемы не требуется.

О нетерпимости расширительных бачков к турбулентности. Какой, простите, турбулентности? Нормативная скорость теплоносителя в сети подразумевает только один режим – ламинарный, вода в системе не движется со скоростью самолета.

Устройство коллекторной системы отопления – большая протяженность и малый диаметр труб – значительно повышают гидравлическое сопротивление схемы. Поэтому для качественной работы комплекса зачастую требуется установка циркуляционного насоса. Его рекомендуется устанавливать перед обратным коллектором – в зоне сниженной температуры. Щадящий температурный режим продлит срок службы устройства. Способ установки насоса вытекает из его конструкции – при «мокрой» вал насоса ориентирован строго горизонтально, при «сухой» — произвольно.

При строительстве систем отопления коллекторную схему часто комбинируют с однотрубной и двухтрубной конфигурациями, то есть к коллекторам подключают однотрубные или двухтрубные контура. В этом случае коллекторы служат дополнительной ступенью регулирования, удобство прямой регулировки при этом теряется – приборы отопления приходится балансировать.

Коллекторно-лучевая схема применяется обычно в индивидуальных автономных системах отопления частных домов. Применение ее в многоэтажных домах со сквозным прохождением стояков через квартиры запрещено, да и не имеет смысла.

Подключение коллектора к одному стояку создает значительное гидравлическое сопротивление – это препятствует качественному отоплению смежных квартир. Да и мало смысла создавать коллекторную конфигурацию на 2 – 4 радиатора – их отдельная регулировка не займет много времени.

В домах современной застройки часто встречается конфигурация отопления с общими стояками большого диаметра и отдельными вводами на каждую отдельную квартиру (с установкой теплосчетчика). В этом случае коллекторы в квартире устанавливать можно – центральные стояки большого диаметра имеют выгодную гидравлическую характеристику.

Коллекторная схема является удобной в регулировании, но все имеет разумные пределы. При расчете системы нужно правильно подобрать диаметр коллектора и количество подключаемых к нему радиаторов.

Разделение системы отопления на две коллекторных группы

Подсоединение числа приборов отопления больше 8 – 10 не рекомендуется. Лучшим решением будет разбить систему на 2 коллектора.

Достоинства и недостатки коллекторной схемы

Коллекторная схема системы отопления обладает следующими достоинствами:

1. Простота удобства и управления;
2. Малый диаметр трубопроводов;
3. Простота монтажа.

Коллекторно-лучевая система отопления является самой удобной для регулирования. Все операции производятся в одном месте – на коллекторе, не требуется взаимной балансировки радиаторов.

Для работы отдельного отопительного прибора требуется небольшое количество теплоносителя, поэтому трубопроводы подводок имеют минимальный диаметр. Малый диаметр труб позволяет сократить толщину конструкции пола.

Простота монтажа коллекторной системы обусловлена минимальным количеством соединений и гибкостью применяемых трубопроводов. Прокладка труб проводится по кратчайшему пути, без организации стыков, трубопроводы подключаются только к радиаторам и коллекторам.

Кроме достоинств, коллекторная схема отопления имеет и недостатки:

1. Большая протяженность труб;
2. Повышенное гидравлическое сопротивление.

Подключение каждого радиатора отдельными линиями увеличивает количество труб, необходимых для монтажа. По протяженности трубопроводов лучевая система превосходит однотрубную и двухтрубную схемы более чем в 2 раза.

Малый диаметр трубопроводов, их общая протяженность увеличивают сопротивление системы. Для качественной работы комплекса часто требуется установка циркуляционного насоса. Кроме того, система коллекторной конфигурации может работать только в закрытой схеме отопления, естественная циркуляция невозможна.

Коллекторная система отопления – выгодная с точки зрения управления компоновка отопительного комплекса. Сооружение ее обходится дороже других главных схем, но этот недостаток компенсируется удобством управления.

(Просмотров 1 224 , 1 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

Как отбалансировать систему отопления — spbremont.

su

Как наладить, отрегулировать, отбалансировать систему обогрева

Нередкая ситуация – один радиатор горячее другого, чего не должно быть. Или в одном месте дома прохладно, а в другом жарко. Значит, систему отопления нужно как-то наладить, как говорят специалисты, – отбалансировать. Возможно, что для этого не нужно вовсе вызывать сантехника, а отрегулировать отопление можно и своими руками.

Для этого на каждом радиаторе или между плечами системы должны быть установлены регулировочные краны или (и) балансировочные клапаны.

Но в некоторых случаях систему нужно переделывать. Далее подробней о возможных неполадках в отоплении и правилах балансировки.

Если не хватает мощности радиаторов

Бывает и так, что отбалансировать систему отопления затруднительно, так как распределение мощности радиаторов совсем не соответствует теплопотерям комнат.

Рекомендации по подбору радиаторов следующие: на 10 м кв. площади – 1 кВт, но это значение умножают на 1,2 если в комнате одно окно, 1,3 если окно большое, 1,4 если два окна и комната угловая, 1,5 если там уже 3 окна или большая площадь остекления.

Кроме того мощность радиатора указывается для температуры 90 градусов, но ведь топить собираемся максимум на 70 градусов, не так ли? Значит, теплопотери умножаем еще на 1,3. А если применяется низкотемпературный обогрев – не более 50 градусов, то еще раз умножаем на 1,3.

Почему низкотемпературный обогрев самый комфортный и экономичный? Подробней об экономичных конденсационных котлах

Мощность одной секции алюминиевого, биметаталлического радиатора (толщиной и шириной примерно 80 мм), или чугунного радиатора (старого образца типа МС-140) составляет приблизительно 170 — 180 Вт. Наборку из 7 секций принято считать не менее чем киловатной.

Кроме того, радиаторы должны устанавливаться в характерных местах, чтобы создавать тепловую завесу источнику холода. Типично – под окнами, возле двери.

Лучше распределить количество секций батарей (размеров) в соответствии с теплопотерями и особенностями системы отопления, чем балансировать, прикрывать ток жидкости.

Простые причины неполадок системы отопления

Возможно, что в системе отопления находится воздух и по этой причине теплоноситель плохо поступает к одному или нескольким отопительным приборам.

В самых высоких местах в трубопроводе устанавливают воздушные краны (краны Маевского) которые можно открыть вручную. Или автоматические воздухоотводчики. Краны Маевского обычно устанавливают и на каждом радиаторе. Пройдитесь по системе, откройте краны, спустите воздух.

Еще причине плохой работы – засорение, в первую очередь, фильтрующего элемента. Открутите фильтр и прочистите его.
Перед любой балансировкой системы отопления прочистите фильтр.

В неправильно-собранных системах, кроме того, может быть засорение в нижних точках на перепадах уровня трубопровода, и завоздушивание в верхних точках, например трубопровод обведен вокруг двери без воздухоотводчика.

Балансировка системы с помощью кранов-регуляторов

Возможно, что самая конструкция системы требует балансировки. Например, используется одно длинное плечо, а второе короткое.

Или длина плеча тупиковой схемы слишком большая. Или применяется лучевая схема, которая требует настройки изначально. А бывает, что делают архаичные однотрубные системы с недостатками. В любом случае в итоге имеется значительный неравномерный нагрев.

Итак, на радиаторах установлены балансировочные клапаны, остается сделать так, чтобы температура всех радиаторов была бы примерно одинаковой.

Принцип балансировки простейший – не закрывать (максимально открыть) краны на самых холодных и немного «прикрутить» самые горячие. В результате на холодные пойдет больше теплоносителя, на горячие меньше, температура их выровняется.

Пример, как отрегулировать отопление в одноэтажном доме

Характерный пример – не удалось сделать два плеча тупиковой схемы, так как прокладке труб мешала дверь, сделали одно плечо и насадили на него «аж» 7 радиаторов.

В результате температура последнего в плече на 9 градусов меньше чем ближайшего к котлу. Можно сделать такие действия – на последних 3 радиаторах краны полностью оставить открытые. На первом балансировочный кран открыть из положения полного закрытия на 1,5 оборота, на втором – на 2 оборота, на 3 и 4 на 2,5 оборота.

Подразумевается, что всего балансировочный клапан регулируется в 4,5 оборота, а длина трубопроводов в пределах небольшого дома. Но регуляторы бывают разной конструкции, длины разные, поэтому в каждом случае – свое количество оборотов.

После балансировки нужно выждать минут 20 затем снова измерять температуру входящего патрубка радиатора, возможно придется дополнительно что-то регулировать на четверть оборота…

Принципы регулировки

Создавать значительные закрытия нельзя.
Основной принцип балансировки – максимально открыть путь для движения теплоносителя. Закрытие – это вынужденная мера.

Поэтому добиться в данном примере одинаковой температуры не стоит. Правильно согласиться с тем, что первый будет горячее на 3 – 4 градуса при температуре теплоносителя в 80 градусов и на пару градусов при низкотемпературном обогреве 50 градусов.

А чем мерить-то? Профессионалы посмотрели бы на каждый радиатор через тепловизор и сделали теплофото. Но можно обойтись и контактными термометрами – специальные приборы для монтажников-отопителей. Но в быту чаще меряют просто рукой и судят по ощущениям. Чувствительная в этом отношении мочка уха – но стоит ли ухом тереть по радиаторам…

Пример для двухэтажного дома

Еще характерный пример, когда проектировщики-монтажники сумели так сделать систему отопления, что установили и на первом и на втором этажах примерно равную мощность радиаторов (площади примерно равны), причем балансировку этажей относительно друг друга впаять забыли.

В результате на первом этаже все еще холодно, а на втором этаже уже жара.

Опять выручат балансировки установленные непосредственно на радиаторах. На втором этаже просто отрываем краны на 2 оборота вместо полных 4,5, уменьшив, таким образом ток жидкости процентов на 30. Снизив энергоотдачу, выравниваем температурный режим, при необходимости закрываем больше…

Схема на которой отсутствует возможность балансировки между двумя плечами — типичная ошибка в самодельных системах.

Наладка по проекту

При обычном грамотном монтаже современной системы отопления балансировка не нужна вовсе, схема делается так, что все радиаторы греют оптимально. К тому же зачастую их автоматизируют термоголовками, с помощью которых можно задать температуру в отдельной комнате.

Небольшую сумятицу в вопросы наладки отопления вносят проектировщики и проектные данные. В проекте закладывается количество проходящего теплоносителя и балансировка каждого радиатора – насколько оборотов должен быть повернут каждый балансировочный кран определенного типа.

Этим достигается некая точность выполнения проектных решений. Но для пользователя это практически не имеет значения, так как соблюдение проектной точности весьма мало влияет на конечный результат. А большие значения балансировки (как в примерах выше) в проекте заложены быть не могут. Поэтому на очень точное регулирование в соответствии с проектом можно не обращать внимания.

Шумящий радиатор

Еще один момент, который требует решения, – слишком большое количество теплоносителя проходящего через радиатор. При этом радиатор шумит и это неприятно. Причины – неправильная схема отопления, забалансированность (закрытость) других радиаторов, слишком мощный насос в системе. Все это нужно устранять.

Слишком мощный насос – болезнь самодельных систем отопления, потому как домашним мастерам «кажется», что кашу маслом не испортишь. Но здесь получается другое — немалые деньги на ветер и шум в радиаторах. Как подбирается насос к системе отопления…
Шумящий радиатор требует балансировки системы или ее переделки.

Сложный случай – закрытие проходного отверстия трубопровода во время монтажа. Выявить дефектное место сложно, бывает нужно переделывать целое плечо трубопровода. Подобное характерно для полипропиленовых труб, в которых возможны наплывы материала при пайке. Подробней – как паять полипропилен и не допустить брака

Балансировка системы отопления: виды и способы

При проектировании системы отопления выполняется подробный тепловой расчет. В его ходе определяется тепловая мощность, необходимая для нагрева каждого отапливаемого помещения. На практике, после запуска системы, под воздействием многих факторов комнаты прогреваются неравномерно. Балансировка системы отопления позволяет установить желаемый температурный режим в каждом помещении с точностью до градуса и экономно расходовать тепловые ресурсы.

Для чего необходима балансировка

В ходе проектных расчетов определяются теплопотери каждого отапливаемого помещения, и призванная компенсировать их расчетная тепловая мощность. Исходя из нее, подбирается соответствующий радиатор или конструкция теплого пола. На практике точного соответствия добиться не удается, ввиду воздействия следующих факторов:

• мощность радиаторов от модели к модели изменяется ступенчато, с определенным шагом;
• при выборе тройниковой схемы разводки радиаторы подключены последовательно, и в самый дальний от котла теплообменник поступает теплоноситель, отдавший часть своего тепла в предшествующих участках контура;
• при равном диаметре труб ближайшие к бойлеру радиаторы будут пропускать через себя большую часть потока жидкости;
• открытый монтаж труб отопления также способствует тепловым потерям.

Несбалансированная система отопления дома нерационально расходует энергоресурсы. Чтобы в дальних помещениях было тепло, приходится увеличивать мощность котла и напор циркуляционного насоса. В результате в помещениях, находящихся рядом с бойлерной, наступает тропическая жара, а на периферии контура все равно прохладно.

Такой режим работы системы приводит к неоправданному росту затрат на отопление и к сокращению ресурса основных устройств.

Чтобы справиться с такой ситуацией, следует провести гидравлическую балансировку отопительной системы.

В ходе балансировки системы отопления в частном доме достигаются следующие цели:

• установка оптимального температурного режима в каждом помещении;
• оптимизация режима работы бойлера и расхода энергоресурсов;
• снижение уровня шума, вызываемого прохождением больших потоков теплоносителя через радиаторы, расположенные рядом с котлом

Балансировка требуется для любой отопительной системы. Избежать ее можно только в самых скромных по площади одноэтажных домиках с 3-5 батареями, если при монтаже были использованы трубы расчетного диаметра.

Инструменты и приборы для балансировки

В ходе работ применяются специальные инструменты и приборы.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан- это разновидность запорно-регулировочной арматуры, который позволяет с большой точностью изменять поперечное сечение трубопровода. Широко распространены устройства Y-типа. Они имеют рукоятку с нанесенной на ней шкалой значений сечения. В корпусе встроены два разъема для подключения манометра и термометра, либо двух датчиков давления для измерения перепада до и после клапана.

Для балансировки системы отопления понадобится балансировочный клапан

Такие клапаны обязательны к установке при следующих условиях:

• неравномерность нагрева в помещениях;
• нестабильность температуры в комнатах при постоянном режиме работы бойлера;
• при максимальной мощности в некоторых помещениях все равно прохладно.

При выборе модели балансировочного крана следует обратить внимание на его присоединительные разъемы- для них должны быть соответствующие предусмотрены соединения на трубопроводе.

При монтаже нужно внимательно следить за соответствием отштампованной на корпусе устройства стрелки и направления потока теплоносителя.

Измерительное устройство

Для настройки балансировочного клапана необходимо использовать специальное устройство. В его комплект входит:

• датчики температуры, давления, расхода теплоносителя;
• соединительные кабели;
• центральный блок, содержащий дисплей, клавиатуру и процессор с загруженными программами расчета и измерения.

Устройство может измерять параметры потока теплоносителя, обнаруживать ошибки в его распределении и выдавать рекомендации по их исправлению путем регулировки клапанов. Оно оснащено интерфейсом для передачи данных измерений на персональный компьютер, программное обеспечение на котором позволяет рассчитывать параметры потока в масштабах всей системы и проводить балансировку более быстро удобно.

Методы балансировки

наиболее распространены следующие способы балансировки систем отопления:

• по расходу теплоносителя;
• по балансу температур.

По расходу теплоносителя

Это более точный и эффективный способ. Для него потребуется проект трубопроводной системы и оценочный расчет расхода жидкости в каждом ее сегменте. Приблизительный оценочный расчет можно выполнить самостоятельно, для более точного потребуются услуги инженера- теплотехника. На каждом сегменте должна быть смонтирован балансировочный клапан.

Работают с устройством в следующей последовательности:

• клапанами- партнерами вся система отопления разбивается на отдельные участки;
• проводятся замеры через балансировочные клапаны в каждом модуле, определяется фактический расход теплоносителя на участке;
• полученные данные сравниваются с расчетными значениями расхода для данного сегмента;
• проводится регулировка клапанов и повторная серия измерений.

Если доступен ПК с установленной программой, то задача предварительного расчета упрощается:

• данные измерений передаются на ПК, где строится тепловая и гидравлическая модель системы;
• программа выполняет балансировку, выдавая рекомендации по установке каждого клапана;

Далее мощность котла устанавливается равной расчетному значению.

Для балансировки системы отопления мощность котла устанавливается равной расчетному значению

На современном рынке предлагаются также балансировочные модули со встроенным измерителем расхода, позволяющие выполнять грубую настройку расхода жидкости без применения дорогостоящего измерительного устройства. Для неотопительных систем в небольших зданиях такой точности вполне достаточно.

После выполнения балансировки каждый теплообменник (или сегмент сети) будет получать и отдавать в помещение строго определенное количество тепловой энергии, не зависящее от расстояния между радиатором и котлом, этажа и других факторов. Преимуществами гидравлическая балансировки системы отопления являются:

• высокая точность настройки параметров системы;
• возможность сэкономить до 10% энергоресурсов по сравнению с несбалансированной системой;
• устранение шумов потока в ближних к котлу батареях и трубах.

К недостаткам можно отнести:

• высокая стоимость балансировочных клапанов и универсального измерительного устройства;
• необходимость проектной гидравлической схемы с расчетами значений потока в каждом сегменте.

Для сложных отопительных систем, а тем при балансировке системы отопления многоэтажного дома, это единственный способ повысить эффективность системы отопления.

По температуре

Нередко владелец дома, особенно недавно его приобретший, сталкивается с ситуацией, когда дом прогревается неравномерно, топливо расходуется неэффективно, а никакой документации на систему нет. Отсутствуют и тепловые расчеты.

Наиболее простым выходом в таком случае будет регулировка каждого радиатора по температуре поверхности. На каждый теплообменник придется установить регулировочный вентиль с термостатом. Потребуется также пирометр или электронный контактный термометр для измерения температуры батареи.

Работы по балансировке двухтрубной системы отопления проводятся в следующей последовательности:

• на наиболее удаленном от бойлера теплообменнике вентиль открывают полностью;
• проходя по линии трубы от дальнего радиатора к ближнему, вентиль каждого заворачивают на пропорциональное их числу количество оборотов.
• измеряют температуру на выходе каждого теплообменника;
• двигаясь от дальнего к ближнему, прикручивают или откручивают вентиль таким образом, чтобы его температура стала равна предыдущему;
• между регулировкой и измерением нужно делать паузу в 5-10 минут для стабилизации потока теплоносителя.

Достоинствами температурной балансировки являются

• доступность регулировочной арматуры;
• простота регулировки;
• не нужна гидравлическая схема и точные расчеты.

К недостаткам следует отнести:

• низкая точность регулировки;
• меньшая энергоэффективность
• зависимость температурного режима каждого радиатора от параметров всех остальных;

Такой метод применим для балансировки системы отопления своими руками в небольших постройках.

Нюансы применения шаровых кранов

Шаровые запорные вентили совершенно непригодны для регулировки теплового баланса в масштабах дома. Практически они имеют только два положения: Открыто и Закрыто. Эффективное сечение клапана изменяется нелинейно в зависимости от угла поворота рукоятки.

Но лучше всего, разумеется, применять специально предназначенные для этого Y-образные балансировочные клапаны со строенным расходомером или со ниппелями для подключения универсального измерительного устройства.

Проблемы балансировки контуров отопления

Большинство проблем балансировки вызываются низким качеством проектирования и неправильно выбранной схемой разводки.

Так, например, если для многоэтажного строения применена одноконтурная тройниковая схема – до дальних от стояка батарей на верхнем этаже будет доходить лишь малая толика тепла, а на первом этаже придется жить с открытыми окнами. Если разводка выполнена по однотрубной схеме, то балансировка отопления проводится на каждом этаже. В этом случае потребуется также балансировка стояков между собой.

Но, даже если разбить систему на отдельные контуры для каждого этажа, при большой протяженности трубопроводов тепла может также не хватить для тупиковой ветви дальних комнат.

Такая ситуация разрешается установкой двух или более контуров на этаже. Длину труб в контурах стараются сделать приблизительно равной- так их легче будет балансировать. Это приведет к повышенным затратам на трубы и установку распределительных коллекторов с регулирующей арматурой, но быстро окупится за счет экономии энергоресурсов.

Неприемлемые методы балансировки

Иногда, чтобы не нести затраты на балансировочные клапаны, измерители расхода, дополнительные контуры и коллекторы, владельцы домов пытаются выправить ситуацию с неравномерным прогревом помещений следующими способами:

• поднимают мощность бойлера до максимума;
• меняют циркуляционный насос на более производительный.

Замена циркуляционного насоса на более производительный является неприемлемым методом балансировки системы отопления

Оба способа не решают проблему неправильного распределения потока теплоносителя.

При этом неравномерный прогрев помещений будет сохраняться. Для того, чтобы в дальних комнатах стало достаточно тепло, придется расплатиться жарой в ближних комнатах, повышенным расходом топлива и ускоренным износом оборудования.

Реальным решением проблемы станет приобретение и установка приборов для балансировки системы отопления.

Балансировка системы отопления в частном доме

Владельцы загородных домов, в которых установлена автономная система отопления, часто сталкиваются с такой проблемой, как неравномерное прогревание радиаторов. Явление становится по-особому выраженным в многоконтурных конфигурациях. Зачастую к нему приводит неграмотный монтаж оборудования или выбор неподходящей схемы. Решить проблему можно простым методом — балансировкой системы отопления.

Не секрет, что все бытовые и промышленные приборы, которые взаимодействуют с жидкостью, работают по общеизвестному закону гидравлики: все жидкие составы направляются по пути минимального сопротивления. Если рассмотреть отопительную систему, то здесь правило действует следующим образом: теплоноситель устремляется через первый радиатор или ищет кратчайший контур теплого напольного пола.

В связи с этим, отдаленные участки помещения прогреваются намного хуже, что негативно сказывается на общем микроклимате в комнате. Чтобы восстановить равномерное распределение потоков, нужно выполнить комплексную балансировку системы отопления в частном доме. Что касается частоты выполнения процедуры, то здесь нет каких-либо конкретных ограничений. Теоретически, балансировку нужно проводить постоянно, тем более, если в помещении проложена сложная обогревательная система.

На этапе проектирования схемы инженер должен заложить оптимальный расход теплоносителя на каждый элемент отопительного оборудования или контур теплого пола. По завершении монтажных работ, заполнения и опрессовки системы ему нужно отрегулировать подачу тепла, учитывая расчеты проекта.

Следует отметить, что расчет подходящей потребности в тепловых ресурсах делается для наиболее холодных условий. В связи с этим на этапе настройки нужно полностью открыть радиаторные или другие вентили, а котловую установку вывести в максимальный режим работы.

Проводить балансировку системы отопления многоэтажного дома своими руками не рекомендуется. Это может понадобиться только при таких обстоятельствах:

1. 1. Если батареи, которые находятся у котла, прогреваются намного быстрее остальных, что создает неравномерный микроклимат.
2. 2. Если при работе радиатора слышится интенсивный шум, напоминающий журчание протекающей воды.
3. 3. Если трубы, которые замоноличены в стяжку, не дают равномерного прогрева напольного покрытия.
4. 4. Если наладка отопительной разводки проводится самостоятельно.

Кроме факторов, указывающих на необходимость балансировки отопления, существуют и противопоказания к выполнению такого действия. Итак, регулировку подачи теплоносителя не нужно проводить при:

1. 1. Отсутствии существенных ошибок и сбоев в работе радиаторной сети и теплого напольного покрытия. Инженеры не рекомендуют лишний раз откручивать вентили, так как из-за отсутствия опыта можно только усугубить ситуацию.
2. 2. Определении проблем следующего характера: если в батареях появился воздух, а в вентилях замечен засор, протечка или разрыв. Перед тем как начать балансировку, необходимо восстановить поврежденные узлы. Возможно дефект можно будет устранить без регулировки.

Также ни в коем случае нельзя настраивать центральную отопительную систему многоэтажного дома, врезая в общие стояки краны и клапаны. В качестве исключения можно взять современные новостройки, имеющие автономный тепловой ввод в каждый жилой объект.

Также специалисты советуют избегать «прижимания» протока обычным шаровым краном. Чтобы система прослужила долго и качественно, шток должен быть полностью открытым или закрытым. Промежуточная позиция негативно скажется на сроке службы арматуры.

При желании осуществить балансировку двухтрубной системы отопления важно знать, какие инструменты и приборы могут для этого понадобиться. На самом деле, действие осуществляется с помощью минимального набора приспособлений. В их числе:

1. 1. Электронный контактный термометр.
2. 2. Отвертка.
3. 3. Барашек или ключ, обеспечивающий вращение штока. В большинстве случаев мастера используют для такой задачи обычный шестигранник.
4. 4. Лист бумаги и карандаш.

В профессиональной сфере для балансировочных работ также задействуется тепловизор. Он позволяет точно определить, где присутствует слишком высокий уровень прогрева, а где он существенно занижен. Прибор стоит недешево, поэтому лучше обойтись подручными средствами.

Помимо бесконтактного термометра, для регулировки задействуется дистанционный пирометр. Известно, что он способен измерять температуру блестящих поверхностей с минимальными отклонениями.

При отсутствии схемы разводки системы отопления по помещению придется составить ее самостоятельно на листе бумаги. Правильно составленный эскиз позволит быстрее разобраться в очередности подключения отопительных узлов к магистралям, а также определить их отдаленность от помещения топочной. На этапе самостоятельной настройки оборудования необходимо осуществить комплексную промывку грязевика на входе в котел, а также разогреть систему до 70−80 градусов Цельсия.

В последнее время особой популярностью пользуется метод балансировки радиаторной сети, который подходит и для 1-трубных, и для двухтрубных систем. Регулировка коллекторной разводки и теплого напольного покрытия осуществляется немного иначе. Методика подразумевает измерение текущей температуры радиаторов, а также восстановление сбалансированного режима работы посредством ограничения расхода жидкости-теплоносителя. Отбалансировать батарею можно и с помощью термометра.

Для этого нужно прогреть теплоноситель до нужной температуры, а затем срочно открыть все клапаны. Если на мониторе не отображается текущая температура теплоносителя, ее нужно определить своими руками, приложив термометр к металлическому патрубку на выходе.

Дальше нужно замерить температуру первого радиатора в двух точках — возле подающего и обратного контура. При наличии разницы в пределах 10 градусов Цельсия необходимости проводить балансировку нет. Затем действие осуществляется со всеми остальными приборами. На этом этапе инженеру важно записывать все показания, чтобы потом отталкиваться от них при настройке каждой ветви отопления.

При разнице температуры больше двух градусов на подаче первого и последнего радиатора достаточно прикрыть вентили двух первых батарей на 0,5−1 оборот и выполнить повторный замер. Если показатели разницы варьируются в диапазоне 3−7 градусов, краны регулировки первых элементов нужно закрыть на 50−70%, а средних — на 30−40%. Что касается последних кранов, то их лучше оставить в прежнем положении.

Через 20−30 минут, когда батареи слегка прогреются, нужно повторить измерения, добиваясь нормальной разницы в 2 градуса Цельсия. При регулировке длинных магистралей возможен вариант наличия разницы в 3 градуса.

Процедура настройки проводится до тех пор, пока требуемый сбалансированный режим прогрева не будет достигнут. Но нельзя слишком увлекаться, закручивая краны очень туго. Подобный подход не позволит достичь высокой экономии ресурсов, а лишь усугубит проблему неравномерного прогревания элементов отопительной системы.

Не секрет, что контуры теплых напольных покрытий и радиаторы лучевой схемы присоединены к одному общему узлу — гребенке. В таком случае разбалансировка будет выполняться прямо на коллекторе. Что касается подходящего способа настройки, то он определяется наличием ротаметров — специальных колб, которые монтируются на подающей или обратной стороне.

Для правильной настройки подачи теплоносителя, необходимо провести несколько расчетов по такой формуле: G = 0.86 x Q / Δt. Она читается следующим образом: G — это массовый расход теплоносителя, который протекает по контурам. Единицей измерения является объем воды в килограммах за час. Латинская буква Q указывает на объем теплового потенциала, который должен давать контур. Показатели измеряются ваттами. Δt — это показатель разницы температур на входе и выходе. Для определения точной мощности каждого напольного контура нужно оценить потребность в тепле каждой комнаты. Для этого задействуется удельное соотношение 100 Вт/м2 площади помещения.

Чтобы успешно отбалансировать отопительную систему, нужно придерживаться определенного руководства. Балансировка стоякового радиатора, контуров и петель теплых напольных покрытий состоит из таких этапов:

1. 1. Для начала необходимо запустить насосное оборудование в заполненной и опрессованной системе теплых полов. При этом запуск котла не обязателен.
2. 2. Посредством колпачков ручной регулировки нужно закрыть термостатические вентили на второй части гребенки.
3. 3. После полного открытия первого вентиля и выбора подходящего ротаметра требуемый объем теплоносителя нужно выставить с помощью нижнего кольца расходомера.
4. 4. По завершении настройки нужно снова перевести вентиль в закрытое состояние, а затем начать настраивать следующий контур. В итоге останется открыть все регуляторы, а также оценить текущий расход воды.

Для регулировки батарей лучевой разводки используется аналогичная технология. Чтобы убедиться в достоверности конечного результата, необходимо сравнить 2 варианта — по расчетному расходу, а также текущему прогреву радиатора.

Многие пытаются достичь высокой экономии электроэнергии с помощью покупки коллектора без ротаметров. Однако такое решение — большая ошибка, которая продлит процедуру настройки на несколько дней.

При работе обогревательных контуров случается не только снижение давления в системе, но и повышение его показателей до недопустимого уровня. Такое явление объясняется следующими причинами:

1. 1. Сбои и повреждения в регулирующем механизме. Во время снижения температуры он может указывать на отключение подачи теплоносителя от котла. Устройство обогревательной системы не исключает подобную неисправность, но она решается очень просто и без каких-либо сложных расчетов. Все, что потребуется от владельца котла, — провести настройку реулятора, избегая полного закрытия клапана.
2. 2. Повреждение системы автоматики. Зачастую подобная неприятность случается при неправильном расчете и монтаже оборудования. В результате отопительные контуры постоянно подпитываются жидкостью, что способствует превышению допустимого давления. Устранить неприятность можно следующим образом: для этого нужно закрыть одну линию и наладить автоматику циркуляции.
3. 3. Неправильные действия владельца. Человеческий фактор — это одна из наиболее распространенных причин превышения давления в системе отопления. Зачастую встречается такое явление, что при закрытии одного из кранов человек забывает открыть задвижку. Подобное происшествие проявляется при использовании каминного отопления. Перед тем как принять какие-либо действия, необходимо оценить состояние кранов подачи теплоносителя. Если один из них закрыт, нужно немедленно открыть его.
4. 4. Загрязнённость фильтра. Еще одной распространенной причиной появления высокого давления является чрезмерная загрязненность фильтра. В таком случае достаточно вовремя очистить его от всевозможного мусора, а затем провести тестовый запуск отопительной системы. Порой приходится дополнительно устанавливать новый фильтр.

Можно с уверенностью заявить, что гидравлическая балансировка системы отопления — это залог бесперебойной, качественной и продуктивной работы отопительных контуров. Приступать к такой процедуре можно только после завершения всех работ по монтажу, замены радиаторов и изменения конфигурации отопления. При соблюдении простых правил и рекомендаций регулировка СО в частном доме будет выполнена наилучшим образом.

Балансировка отопления, теплоснабжения многоквартирных и многоэтажных домов

Услуги гидравлической балансировки стояков, системы центрального отопления в МКД, ТСЖ Перми и Пермского края.

Комплексное решение вопросов в ЖКХ

Балансировка стояков системы отопления — гидравлическая настройка перепада давления и регулирующей арматуры с целью обеспечения равномерного распределения тепла по отопительным приборам.

Если в вашей квартире холодно, а у соседа — жарко, значит система отопления в вашем доме не сбалансирована. Недостаточная циркуляция теплоносителя через батареи приводит к снижению температуры в комнате, а слишком большой расход воды — к чрезмерному перегреву и появлению шума в радиаторах.

Признаки разбалансировки системы отопления многоэтажного дома:

• Температура в одной части многоквартирного дома завышена, а в другой части занижена.
• Квартиры с завышенной температурой – скидывают лишнее тепло на улицу.
• Квартиры с заниженной температурой – включают электрообогреватели.
• Холодно в доме
• Холодные батареи
• Плохая циркуляция в системе отопления
• Духота в помещении
• Переплата за отопление

Зачем балансировать систему отопления в МКД?

• Избавиться от сквозняков из-за перегрева комнаты
• Выравнивание температуры помещений по зданию, позволит автоматике проводить более качественное регулирование.
• Уйдут в прошлое жалобы жильцов на недогрев и духоту в квартирах.
• Установить на этажах, одинаковое температурное значение на всех радиаторах.

Как происходит балансировка системы отопления многоквартирного дома?

Производим аудит системы отопления с последующим восстановлением параметров теплоснабжения.

Одной из основных проблем при балансировке является отсутствие точных расходов по стоякам, известны только данные общего расхода на весь многоквартирный дом. Т.к. дома были построены давно, не исключается факт замены жильцами радиаторов отопления и внесение существенных изменений в схему теплоснабжения МКД, что влияет на расход.

Результатом балансировки должна быть температура одного значения в контрольных точках. Контрольными точками следует выбирать обратный трубопровод каждого стояка. По температуре обратного стояка можно понять, какая температура батареи у последнего потребителя.

Выставить необходимый расход по каждому стояку отопления, так чтоб температура обратного теплоносителя лежала в диапазоне +/-2 С.

Температура на радиаторах разная в следствии

• Медленной циркуляции теплоносителя по стояку.
• Большого теплосъёма с теплообменных приборов.

Причины, влияющие на замедление циркуляции в стояке системы отопления:

• Изменение диаметра трубы на стояке к меньшему значению (заужение диаметра трубопровода). Установка полипропиленовых (ПП) и металлопластиковых труб вместо металлической трубы.
• Применение трубопроводной арматуры с большим гидравлическим сопротивлением. Фитинги металлопластиковых труб имеют большой коэффициент гидравлического сопротивления из-за малого внутреннего диаметра.
• Демонтированный байпас у батарей. После демонтажа байпаса, расчётный суммарный диаметр уменьшается (вода протекает не через две трубы, а через одну), соответственно увеличивается гидравлическое сопротивление участка трубопровода.

Причины увеличенного теплосъёма теплообменными приборами:

• Подключение нестандартного теплообменного оборудования. Использование теплоносителя для обогрева теплового пола.
• Увеличение количества теплообменного оборудования. Монтаж дополнительных радиаторов и увеличение количества секций батареи. Установка отопительных приборов в помещениях, которые не рассчитанный проектом, для обогрева от общедомовой системы теплоснабжения – балконы и лоджии.

Почему остывают батареи?

Существуют две схемы отопления – однотрубная и двухтрубная.

Двухтрубная система отопления.

Особенность — наличии двух трубопроводных веток (подачи и обратки). Для работы такой схемы необходимо два трубопровода – подающий трубопровод и обратный трубопровод. Оба трубопровода подключаются к радиатору отопления. По трубе подачи горячий теплоноситель поступает в батарею, по трубе обратки остывшая вода возвращается в систему теплоснабжения.

В отличие от однотрубной схемы тепло подается во все радиаторы отопления с равной температурой, не теряя характеристики теплоносителя на последних батареях по ветке.

Однотрубная система отопления.

Особенность — температура на радиаторах расположенных ближе подающему трубопроводу выше, чем у радиаторов расположенных в конце стояка отопления. Однако этот эффект нивелируется количеством секций радиатора. Радиаторы, которые ближе к подаче – секций меньше. Радиаторы, которые ближе к обратке – секций больше.

В однотрубной схеме, теплоноситель подается по стояку отопления, расположенному вертикально, между двумя трубопроводами (лежанками) теплоснабжения (подачи и обратки). Лежанки трубопровода обычно находятся на чердаке и в подвале здания. К трубе стояка последовательно подключены отопительные радиаторы.

Теплоноситель протекая от подающего трубопровода к обратному, постепенно теряет свою первоначальную рабочую температуру.

В домах ранней постройки обычно используется именно такая схема отопления. Раньше строителей это очень устраивало, т.к. в схеме используется всего лишь с один трубопровод, монтаж стояка прост в исполнении, экономия на расходе материалов (отсутствуют дополнительные фитинги, трубы, лежанки, перемычки и обратные стояки) и простата в сервисном обслуживании.

Особенностью однотрубной системы в многоквартирных домах, является наличие байпаса. После демонтажа байпаса, теплоноситель циркулирует только через радиатор отопления. В случае перекрытия запорной арматуры (крана) на батарее – циркуляция теплоносителя прекратится, и весь стояк отопления встанет.- Радиаторы отопления у остальных жителей — остынут

Решим проблемы с отоплением раз и навсегда! Звоните!

Балансировка системы отопления в частном доме: Как распределить тепло по комнатам

Для правильной работы системы отопления необходимо провести ее балансировку. Эта процедура не только повысит комфорт, но и поможет сэкономить на отоплении.

Балансировка системы отопления в частном доме зачастую является необходимой процедурой. Как правило, выполнять ее нужно еще при изначальном обустройстве. Впрочем, иногда хозяевам везет, и даже пропуск данной операции никак не влияет на качество домашнего отопления.

Балансировка системы отопления

• Симптомы неполадок
• Необходимые инструменты
• Работа с однотрубной и двухтрубной системой
• Работа с лучевой разводкой и теплыми полами

Однако бывают и другие ситуации. Например, если вы при входе в самую дальнюю от котельной комнату замечаете, что там определенно гораздо холоднее, чем в других, то это повод задуматься о равномерности распределения теплоносителя.

Дело в том, что любая жидкость, согласно одному из основных гидравлических законов, предпочитает течь по пути наименьшего сопротивления. Если предоставить теплоносителю идти так, как вздумается, то он не станет заботиться о том, чтобы равномерно прогреть все радиаторы, находящиеся в доме. Вот почему балансировка зачастую просто необходима.

Симптомы неполадок

Стоит сразу сказать, что просто из любви к искусству лезть к вентилям не нужно. У многих специалистов технической направленности есть любимая фраза: «Работает — не трогай». Здесь ее тоже вполне можно применить. Если вы не замечаете каких-либо негативных признаков в работе отопительной системы, то пусть она функционирует в текущем режиме. Если вы наобум покрутите краны, то можете, наоборот, все разбалансировать, и потом придется это исправлять.

Давайте рассмотрим те явления, которые являются явными признаками отсутствия балансировки:

• разница температур в помещениях. Как уже говорилось выше, при некачественной балансировке или полном ее отсутствии в одних комнатах будет гораздо холоднее, чем в других. Самые близкие к котлу помещения будут мучить вас удушливой жарой, а в самых дальних вы будете мерзнуть;
• одна из батарей отопления постоянно журчит. Такой шум свидетельствует о неполадках в токе теплоносителя;
• теплый пол, залитый бетонной стяжкой, неравномерно прогревает поверхность.

Если вы только что смонтировали новую отопительную систему, то она априори нуждается в балансировке, независимо от наличия каких-либо признаков.

Следует учесть, что далеко не каждая проблема в работе отопительной системы связана с ее балансировкой. Наоборот, бывают случаи, когда проводить эту операцию абсолютно бессмысленно:

• завоздушенность системы;
• протечка;
• образование засора;
• нарушение работоспособности расширительного бака.

Все эти факторы могут привести к неравномерному прогреву помещений. Балансировка здесь не поможет. Нужно устранять причину, по которой нарушена работоспособность системы. Например, чтобы разобраться с завоздушенностью, воспользуйтесь кранами Маевского, которые обычно установлены на радиаторах. С их помощью можно легко и быстро изгнать воздух из того места, где ему быть не положено. Как только справитесь с воздушной пробкой, ток теплоносителя сразу восстановится.

Что касается других причин, то все очевидно. Протечку нужно заделать (или заменить поврежденный элемент на новый), засор устранить, расширительный бак починить (как правило, проблема заключается в разрыве мембраны). Только после этого, если проблемы с распределением теплоносителя все же сохраняются, можно провести балансировку.

Если вы живете во многоквартирном доме, то вопрос, как отбалансировать систему, не стоит. Напротив, своими руками вам туда лезть вообще нельзя, поскольку любые неверные действия негативно скажутся не только на вашей квартире, но и на соседских. Если вы заметили проблемы с отоплением в таком жилище, то обратитесь в управляющую компанию — решение подобных ситуаций находится исключительно в их компетенции.

Что касается частного дома с автономной системой отопления, некоторые хозяева считают, что можно просто регулировать поток теплоносителя в радиаторах с помощью обычных запорных шаровых кранов. На самом деле, это не так.

То есть, если вы откроете такой кран всего наполовину, то объем поступающей жидкости, конечно, снизится, тем самым изменится и температура в помещении. Но вот с запорным оборудованием вскоре возникнут проблемы. Шаровой кран не предназначен для таких манипуляций, его жизненные принципы просты: ему необходимо быть либо полностью открытым, либо полностью закрытым. Любые полумеры ухудшают его работоспособность, а затем и вовсе выводят из строя.

Поэтому балансировку нужно проводить, как говорится, с умом. А о том, как это сделать, расскажем сейчас подробно.

Необходимые инструменты

Если вы спросите профессионала по сантехническим работам, какой прибор понадобится для проведения операции балансировки, то, скорее всего, услышите про тепловизор. Он используется для определения уровня прогрева всех элементов отопительной системы. Но стоимость такой «машинки» довольно высока. Покупать прибор ради одной операции смысла нет. В принципе, можете попробовать взять его в аренду, если найдете. Но давайте все же попробуем обойтись более простыми и доступными средствами.

Например, вам вполне достаточно будет следующих вещей:

• электронный контактный термометр. Необходим для измерения температуры нагрева отопительного оборудования;
• отвертка;
• ключ-шестигранник, с помощью которого производится поворот штока балансировочного клапана;
• бумага и маркер или карандаш.

В идеале, надо бы запастись схемой разводки, по которой собиралась отопительная система. Но зачастую проектная документация попросту отсутствует, ибо сборка производилась по временным зарисовкам и практически «на коленке».

В таком случае, придется восполнить недостающее. Вам нужно сделать на бумаге хотя бы примерную зарисовку того, как располагаются все элементы отопительной системы. На этом плане необходимо указать, в какой последовательности радиаторы подключены к контуру и насколько они удалены от котельной.

Вторым этапом подготовки является промывка грязевика, расположенного на входе в отопительный котел. Затем разогрейте отопительный прибор до максимальной мощности. Как правило, температура теплоносителя при этом должна составлять примерно 80 градусов. Этот процесс не зависит от того, какая погода стоит на улице — разогревать все равно нужно.

Работа с однотрубной и двухтрубной системой

Стоит сразу сказать, что процедура балансировки различается в зависимости от того, с какой системой вы работаете. Для однотрубной и двухтрубной процедура одна, для коллекторной и теплых полов — другая. Начнем с первой.

Суть процедуры проста. Необходимо сначала измерить текущий температурный режим у всех радиаторов. При обнаружении критической разницы в показателях гармония достигается путем регулировки потока с помощью специальных балансировочных кранов, расположенных у входа в батарею. Пошагово процедура выглядит следующим образом.

1. После того как котел прогрел теплоноситель до максимально возможной температуры, откройте все клапаны, отвечающие за регулировку тока.
2. измерьте температуру жидкости на выходе ее из котла. Для этого необходимо приложить электронный контактный термометр к тому патрубку, с помощью которого к водонагревателю подсоединяется труба, ведущая к радиаторам и прочим отопительным приборам.
3. Перейдите к радиатору, который расположен ближе всего к котельной. По очереди приложите термометр к трубам, по которым теплоноситель подается и уходит. В идеале, разница температур должна составлять не более 10 градусов между притоком и оттоком. Если этот показатель в норме, то с данным радиатором проблем нет.
4. Произведите проверку каждого радиатора точно так же, как описано в третьем пункте. Результаты наблюдений обязательно записывайте.
5. Теперь сравните показатели, полученные на входной трубе первой и последней батареи в контуре. Если разница находится в пределах двух градусов, то у первой пары радиаторов прикройте балансировочные вентили на пол-оборота или на целый оборот. Затем снова произведите измерения.
6. Когда добьетесь таким образом разницы от трех до семи градусов между первой и последней батареей, у первых двух радиаторов снова прикройте вентили, теперь уже процентов на 50–70. У обогревателей, расположенных в середине контура, произведите ту же процедуру, но на 30–40 процентов. Радиаторы, завершающие систему, не трогайте.
7. После проведения всех этих процедур подождите полчаса. За это время радиаторы прогреются уже с учетом нововведений. Снова произведите замеры. Если разница между первым и последним радиатором составляет 2–3 градуса, то все нормально. Если нет, то снова повторите настройку каждого обогревателя. Вентили следует перекрывать понемногу, на четверть или половину оборота. Когда добьетесь того, чтобы температура во всех прогретых батареях стала одинаковой, процедура будет завершена.

Такая процедура прекрасно подходит для балансировки двухтрубной закрытой отопительной системы. Конечно, количество оборотов вентилей во время регулировки может варьироваться — все зависит от конкретно вашего дома. Поэтому не поворачивайте их сразу сильно, лучше все делать постепенно. С помощью терпения и регулярных замеров вы сможете добиться идеального результата.

Что касается однотрубной системы, к контуру которой обычно подсоединено не более четырех радиаторов, то она не нуждается в таком дотошном подходе. Как правило, ее регулировка производится путем небольшого перекрытия притока теплоносителя в батарею, которая размещена ближе всех к нагревательному котлу.

Работа с лучевой разводкой и теплыми полами

Как уже упоминалось выше, для коллекторной разводки используется несколько иная процедура. Она подходит как для радиаторов, так и для теплых полов — в общем, для балансировки всей системы, подключенной к одному узлу.

Настройка может осуществляться двумя разными способами. Для первого из них на коллекторе должны иметься ротаметры. Эти элементы представляют собой прозрачные колбы и являются расходомерами. Для балансировки вам потребуется произвести некоторые расчеты. При этом используется следующая формула:

Буквой G в данном случае обозначается массовый расход нагретого теплоносителя, который течет по контуру. Единица измерения — кг/ч. Буква Q обозначает количество тепловой энергии, которая должна выделяться отопительным контуром, оно измеряется в Вт. Что касается Δt, то это разность температур, полученных на входе в петлю контура и на выходе из нее. Расчетное значение данного параметра составляет 10 градусов.

Таким образом, вы можете посчитать, сколько литров нагретого теплоносителя должно проходить через определенный участок контура за минуту. Необходимое количество выделяемого тепла можно посчитать, исходя из стандартных значений. Согласно им, на каждый квадратный метр площади необходимо 100 Вт.

Приведем пример расчета. Допустим, площадь вашей комнаты составляет 20 м2. Значит, на ее обогрев необходимо 2 кВт тепловой энергии. Подставляем полученное значение в формулу, приведенную выше, и получаем следующий результат:

На расходомерах значения указываются в л/мин, поэтому необходимо конвертировать значение, поделив полученный показатель на 60. Получается примерно 2,87 л/мин.

После проведения расчетов процедура балансировки осуществляется следующим образом.

1. Заполните и опрессуйте отопительный контур. Нагревательный котел можно при этом не включать. А вот циркуляционный насос обязательно требуется запустить.
2. Термостатические вентили на второй части коллектора перекройте, это делается вручную с помощью специальных колпачков.
3. Теперь откройте первый вентиль. Произведите настройку ротаметра, который ему соответствует, с помощью нижнего кольца — его нужно вращать. Таким образом, задайте определенный уровень расхода теплоносителя.
4. После того как разберетесь с первой группой вентиль + расходомер, закройте этот кран и переходите ко второй паре.
5. Таким образом, по очереди произведите настройку каждого ротаметра. В завершение откройте их все и проверьте, правильно ли каждое устройство показывает расход теплоносителя.

Если ротаметров нет, то процесс производится по результатам измерения температуры в петлях контура. Процедура в таком случае будет довольно муторной и долгой.

Если вам необходима балансировка не теплого пола, а радиаторов, подключенных с помощью лучевой разводки, то все делается точно так же. Для большей уверенности можно ориентироваться и на коллекторные ротаметры, и на температурные замеры. Уверены, что после прочтения сегодняшней статьи проблем с балансировкой у вас не возникнет. Успехов!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Балансировка отопительных контуров

При подключении к этажным разводящим коллекторам нескольких колец радиаторного или напольного отопления нужно стремится к тому, чтобы длины этих колец и количество радиаторных секций, «сидящих» на каждом отопительном кольце, были примерно одинаковыми. То есть, расход теплоносителя в каждом из отопительных колец, подключенных к одной коллекторной группе, был одинаковым. Но всегда ли это возможно? Например, мы делаем контур «теплых полов» на кухне, в гостиной и в ванной комнате и подключаем их к одной коллекторной группе. Совершенно очевидно, что площади полов в этих помещениях различаются и длина трубопроводов, укладываемых в полы, тоже различается, естественно, что и расход теплоносителя в трубопроводах различной длины тоже будет различаться. В коротких отопительных кольцах гидравлическое сопротивление труб будет меньше и теплоноситель будет циркулировать в них быстрее, чем в длинных отопительных кольцах. Значит, при равной температуре теплоносителя на коллекторе подачи в одних помещениях полы будут перегреваться, а в других они будут холодными. То же самое относится и к радиаторным отопительным кольцам с различным количеством секций и разной длиной трубопроводов, подсоединенных к одной этажной коллекторной группе: в одних помещениях будет холодно, в других жарко. Мы уже знаем, что расход теплоносителя в радиаторном отоплении можно регулировать установкой на каждый радиатор терморегуляторов, а по сути вентилей, выполняющих количественную регулировку расхода. Примерно то же самое мы можем сделать и на «теплых полах».

Балансировку отопительных контуров «теплых полов», присоединенных к одной коллекторной группе, можно решить двумя способами. Первый, сделать все кольца одинаковой длины и распределить их в полах. Например, один контур будет в ванной комнате, два контура — на кухне и три контура — в гостиной. Второй, сделать всего три контура по количеству помещений, но присоединить их к коллекторам не напрямую, а через специальные приборы — расходомеры или балансировочные краны. В данном случае название «расходомер» употребляется не как название измерительного прибора, а как наименование специального вентиля выполняющего функцию количественного регулирования расхода теплоносителя. Расходомеры некоторых фирм присоединяются только к обратному коллектору.

Рис. 37. Балансировочная коллекторная группа для отопительных контуров теплых полов

Интересную коллекторную группу (рис. 37) предлагает фирма «Caleffi»: их подающие коллекторы укомплектованы расходомерами, а обратные коллекторы — терморегуляторами, таким образом, подающий коллектор направляет в каждый отопительный контур строго определенное количество теплоносителя, а обратный коллектор открывает и закрывает отопительные контуры по мере остывания его в полах. Кроме того, подающий коллектор имеет автоматический воздухоотводчик и оба коллектора соединены между собой байпасом со встроенным перепускным клапаном. Через автоматический воздухоотводчик из всей системы «теплых полов» отводится воздух, а если в результате потепления на улице терморегуляторы отключат контуры, то сработает перепускной клапан и сбросит резко возросшее давление.

Необходимо отметить, что расходомеров, как измерительных приборов и регулирующих вентилей производится довольно много. Если, например, вами будет использован расходомер, выполняющий только измерительные функции, то он должен устанавливаться вместе с обычным вентилем. Открыванием или закрыванием вентиля по шкале расходомера устанавливается требуемое показание расхода теплоносителя.

Как производится балансировка отопительных контуров? Общий расход теплоносителя через коллектор (л/мин) принимается за 100%. Затем в процентах рассчитывается расход для каждого отопительного контура, например, это будет 20, 30 и 50% и пропорционально переводится в литры в минуту. Закручиванием или выкручиванием головки расходомера (или вентиля при измерительном расходомере) на приборах выставляются нужные показания. Необходимо заметить, что таким образом можно сделать расчетную балансировку контуров. Фактическая балансировка производится по фактическим показаниям расхода теплоносителя через коллекторную группу, для этого перед коллектором подачи нужно установить измерительный расходомер и на основании его показаний «раскинуть» общий расход по подключаемым к коллектору контурам.

Источник: «Отопление дома. Расчет и монтаж систем » 2011. Савельев А.А.

Лучевая система отопления частного дома

Лучевая система отопления — способ организации обогрева помещений, для которого характерно наличие нескольких контуров и индивидуальное подключение батарей. Она позволяет достичь оптимальной передачи тепла и значительно снизить его потери.

ТМ Ogint предлагает большой выбор радиаторов и комплектующих элементов для монтажа лучевой системы обогрева. Ассортимент реализуемых изделий представлен алюминиевыми, биметаллическими и чугунными радиаторами, трубопроводной арматурой и приспособлениями для установки отопительных приборов. Продукция ТМ Ogint разработана в соответствии с требованиями норм европейских стандартов и с учетом специфики условий на территории РФ.

Особенности лучевой системы обогрева

Лучевая разводка востребована при организации отопления многоэтажных зданий и домов значительной площади с большим количеством комнат. Принцип функционирования такой системы заключается в разделении потоков теплоносителя, которое осуществляется с помощью коллектора или гребенки.

Распределительное устройство представляет собой отрезок трубы с патрубками, количество которых совпадает с числом магистралей или батарей. К нему параллельно подключают радиаторы отопления, причем соединительные трубы можно спрятать в стяжке пола, под плинтусами или за навесной потолочной конструкцией. Для управления микроклиматом в помещениях на коллекторе устанавливают терморегулирующее оборудование.

Помимо гребенки с дополнительным оснащением конструкция лучевой сети обогрева включает:

• Источник тепловой энергии. В частном доме его функцию выполняет отопительный котел, а в многоквартирном здании — крупные котельные или ТЭЦ.
• Трубы для подачи теплоносителя к коллектору и подключения батарей.
• Радиаторы.
• Коллекторный шкаф. Он предназначен для размещения конструктивных элементов разводки сети отопления и может быть наружным или встроенным в стену. В шкафу находятся: распределительный коллектор и трубы обвязки, а также запорная и терморегулирующая арматура.

Поскольку такая система относится к отопительным коммуникациям закрытого типа, то для ее эффективного функционирования в малоэтажных зданиях с автономным обогревом требуется монтаж циркуляционного насоса. Его можно устанавливать как на основной магистрали с горячим теплоносителем, так и на обратной — с остывшей рабочей средой.

Лучевая схема с естественной циркуляцией используется для обогрева загородных домов и дач, не рассчитанных на постоянное проживание владельцев. Она также востребована в качестве отопительной сети зданий, которые нельзя подключить к электрическим сетям.

Преимущества и недостатки

Коллекторно-лучевая сеть обогрева отличается хорошей теплопередачей и высокими показателями гидравлической стабильности, что способствует сохранению оборудования.

К другим ее преимуществам относятся:

• возможность отключения одного радиатора без нарушения работы всей системы и замены поврежденного участка без вскрытия пола;
• высокая эффективность распределения теплоносителя;
• простота проектирования и монтажа, обусловленная использованием труб одного диаметра и минимальным количеством соединительных элементов;
• хорошая балансировка, обеспечивающая равномерный прогрев всех помещений.

Какие еще плюсы и минусы присущи лучевой системе? Она позволяет регулировать микроклимат в каждом помещении, причем поддержание комфортной температуры может осуществляться и в ручном, и в автоматическом режиме.

Главный недостаток лучевой сети — материалоемкость. Как и «попутка», она является двухтрубной системой и требует при монтаже большего количества труб, трубопроводной арматуры и соединительных элементов.

Среди других минусов лучевой разводки можно выделить:

• трудоемкость сборки, что в сочетании с повышенными затратами на материалы значительно увеличивает стоимость прокладки коммуникаций;
• использование цельных труб при укладке в стяжке пола, чтобы исключить возможность протечек;
• необходимость установки циркуляционных насосов.

Кроме того, потребуется выделить место для размещения коллектора или коллекторного шкафа, а прокладку коммуникаций желательно совместить с капитальным ремонтом помещений.

Выбор оборудования для отопительной сети

Эффективность и долговечность функционирования системы обогрева во многом определяются характеристиками и качеством ее конструктивных элементов. Подбирая необходимое оборудование для монтажа отопительной системы в квартире или частном доме, нужно учитывать параметры коммуникаций и условия эксплуатации.

Коллектор

Поскольку одним из важных элементов лучевой системы является коллектор, то следует особое внимание уделить его выбору. При этом ориентируются на следующие параметры распределительного устройства:

• максимально допустимое давление;
• пропускную способность;
• надежность компании-производителя.

В качестве сырья для изготовления коллекторов используют сталь, латунь, медь и полимерные материалы. По своей конструкции они бывают простыми и усовершенствованными, которые комплектуются автоматикой, датчиками и другими дополнительными элементами.

Трубы

Какие трубы подойдут для лучевой отопительной системы? Прежде всего, они должны быть гибкими, чтобы избежать стыков при монтаже. Оптимальным вариантом для двухэтажных частных домов являются полимерные трубы с непроницаемой для воздуха прослойкой. Они могут принимать нужную конфигурацию и препятствуют возникновению коррозии на металлических элементах сети.

Для прокладки системы отопления в многоквартирных зданиях можно использовать трубы из нержавеющей стали. Они устойчивы к появлению коррозии и способны выдерживать значительные нагрузки.

Радиаторы

Лучевая схема отопления отличается гидравлической стабильностью, поэтому в качестве отопительных приборов и в малоэтажных, и в многоквартирных домах можно использовать чугунные и биметаллические батареи. Они отличаются длительным сроком службы и нечувствительны к составу теплоносителя. Установка алюминиевых радиаторов возможна при организации контроля параметров рабочей среды.

Радиаторы для лучевой системы отопления:

Трубопроводная арматура

Для обеспечения бесперебойного функционирования лучевой системы ТМ Ogint предлагает следующие виды трубопроводной арматуры:

В качестве защитных элементов служат предохранительные клапаны, автоматические воздухоотводчики и краны Маевского. Они предназначены для стабилизации показателей давления в системе и удаления воздуха из теплоносителя.

 

Коллекторная система отопления частного дома — преимущества лучевой разводки отопления: инструкции по установке, схемы

Существуют несколько различных вариантов разводки отопительных трубопроводов в частных домах. Коллекторная система отопления (лучевая – другое название данной схемы) является наиболее эффективной из всех существующих.

Устройство коллекторной системы

Лучевая разводка системы отопления предполагает соединение каждого радиатора с коллектором двумя магистралями — подающей и обратной. Коллектор включает в себя две гребенки. Они обычно сделаны из латуни или нержавеющей стали. К одной из них подсоединены подающие трубы (они предназначены для подвода теплоносителя к отопительным приборам), к другой — обратные (с их помощью остывшая жидкость отводится к котлу).

Кроме того, в коллекторе лучевой системы устанавливаются запорно-регулирующая арматура, балансировочный вентиль (клапан), могут быть смонтированы клапаны для слива воды и выпуска воздуха.

Коллекторная система отопления работает по следующему принципу. Жидкий теплоноситель, нагретый котлом до необходимой температуры, попадает в подающую гребенку. От нее он поступает в отопительные приборы — радиаторы, водяные конвекторы, «теплые полы». В них теплоноситель несколько охлаждается, по обратным магистралям возвращается в коллектор, а из него — к котлу.

Преимущества и недостатки коллекторной системы отопления

Вследствие своих достоинств схема коллекторной разводки отопления активно применяется на многих Объектах, особенно в загородных коттеджах.

Основные преимущества следующие:

• Лучевая система позволяет быстро и равномерно разогреть все тепловые приборы, так как к каждому из них подводится отдельная подающая магистраль
• Между коллектором и отопительными приборами отсутствуют стыки труб, что положительно влияет на надежность системы отопления
• Возможность регулирования температуры (при необходимости — отключения) каждого отопительного прибора лучевой системы отопления независимо от остальных
• Возможность установки дополнительного радиатора или конвектора (если имеются свободные патрубки) без демонтажа существующей лучевой разводки
• Вследствие того, что каждая из труб лучевой отопительной разводке от коллектора подводится только к одному отопительному прибору, можно применять магистрали меньших диаметров
• Удобство эксплуатации и обслуживания коллекторной разводки

Недостатки:

• Основной недостаток коллекторной разводки — высокая стоимость ее реализации. Она объясняется стоимостью материалов, которых используется больше, чем при других видах разводки. Например, тройниковая система отопления не включает в себя коллекторы и протяженность труб при ее использовании значительно меньше
• Необходимость организации места для установки коллектора — ниши или специального шкафа

Составление схемы разводки

Перед тем, как приступить к монтажу, необходимо определиться со схемой лучевой разводки. Нужно рассчитать число отопительных контуров, в каждом из которых имеется один прибор. Количество патрубков подающей гребенки должно быть не меньше этого числа.

В случае, когда в доме несколько этажей, коллекторно-лучевая система отопления позволит реализовать возможность раздельного управления отопительными контурами каждого этажа, независимо друг от друга. При необходимости может быть отключена отопительная сеть всего этажа или нескольких нагревательных приборов.

При выборе коллектора лучевой отопительной разводки, помимо количества радиаторов, следует учитывать, предельное давление в системе, пропускную способность узла, потенциальную возможность подсоединения дополнительных контуров.

Выбор комплектующих

Коллекторная система состоит из нескольких компонентов. Основными из них являются:

Коллектор

Существуют варианты с ротаметрами (расходомерами) и без них. Ротаметр служит для оптимального и сбалансированного распределения теплоносителя по контурам. Эти приборы особенно часто применяются, если система водяного отопления включает в себя «теплые полы». Именно для них наиболее важна балансировка рабочей жидкости.

В гребенках с расходомерами вместо обычных вентилей имеются поплавковые датчики. При циркуляции теплоносителя датчик перемещается по шкале. Это позволяет видеть текущий расход жидкости в каждом из контуров лучевого отопления. На некоторых моделях имеется возможность установки электроприводов. Это дает возможность дистанционно регулировать температуру теплоносителя с помощью термостата.

Коллекторные шкафы

Коллекторные шкафы для лучевой системы отопления состоят из металлического корпуса, крепежных элементов и дверцы. Эти устройства бывают двух типов — встраиваемые и наружные.

Встраиваемые шкафы коллекторной разводки отопления устанавливаются в нише стены или прячутся под облицовку из вагонки или гипсокартона. Их главное преимущество — возможность скрытой установки, которая не портит интерьер помещения. В ряде случаев боковые стенки встраиваемых шкафов не окрашиваются.

Наружные шкафы коллекторного отопления закрепляются на стеновой поверхности, ниша для них не делается. Наружные варианты легче устанавливать, однако имеется недостаток — нарушается эстетика помещения.

Отопительные приборы

Чаще всего применяются радиаторы. Лучевая разводка отопления предполагает прокладку труб под полом. Поэтому для нее оптимально использовать радиаторы с нижним подключением.

Применение конвекторов в коллекторной отопительной разводке оправдано в случаях наличия на Объекте низких окон (невозможность использования радиаторов). Также конвекторы ставятся перед стеклянными дверями.

Отопительные магистрали

Система отопления рассматриваемого типа монтируются с использованием труб из металлопласта или сшитого полиэтилена. Предпочтительнее второй вариант.

Основные достоинства сшитого полипропилена:

1. Маленький удельный вес (поэтому трубы из него легче транспортировать и монтировать)
2. Ударостойкость
3. «Память формы»
4. Способность выдерживать высокие температуру и давление
5. Герметичность и повышенная надежность соединений
6. Длительный (до 50 лет) срок службы
7. Устойчивость к воздействию УФ-лучей

Другие комплектующие

Кроме того, данная система отопления может включать в себя температурные датчики, автоматические воздуховыпускные клапаны, смесители и электронные клапаны, призванные поддерживать требуемый температурный режим, счетчики тепла.

Чтобы обеспечить надежность коллекторной системы рекомендуется использовать комплектующие известных и проверенных производителей.

Особенности монтажа

Коллекторная разводка отопления имеет несколько нюансов, которые необходимо учитывать при монтаже. Главные из них следующие:

• Прокладка труб системы водяного отопления осуществляется только скрытым способом, в стяжке пола. Это предъявляет повышенные требования к их характеристикам
• Для функционирования лучевой системы необходимо установить циркуляционный насос и расширительный бак, так как она предусматривает наличие большого количества труб и имеет высокое гидравлическое сопротивление. Расширительный бак системы отопления  размещается перед циркуляционным насосом на обратном трубопроводе. Это позволяет обезопасить систему от турбулентности циркулирующей рабочей жидкости. Циркуляционный насос располагается на входе в обратную магистраль. Если предусмотрено наличие нескольких автономных друг от друга контуров, каждый из них должен быть оснащен циркуляционным насосом
• Коллектор для лучевой разводки рекомендуется монтировать в помещениях с невысокой влажностью. Как правило, эти устройства устанавливаются в прихожей, гардеробе или кладовой комнате
• Если трубы системы отопления прокладываются сквозь стену, во избежание их повреждения в отверстие стены устанавливается металлическая гильза

При грамотно выполненном проекте и качественном монтаже лучевая разводка системы отопления гарантирует надежность и длительный срок службы. Минимальное число стыков практически исключает вероятность протечек. А возможность настраивать температурный режим каждого контура позволяет достичь максимального комфорта в отапливаемых помещениях.

Читайте другие статьи по данной тематике

Услуги по данной тематике

Автоматический балансировочный клапан | Блог компании «Санекст»

Помимо ручных балансировочных клапанов,  в любой двухтрубной системе отопления обязательно присутствие автоматического балансировочного клапана. Автоматический балансировочный клапан может быть установлен как на стояке (при вертикальной системе отопления), так и на поэтажном коллекторном узле (при горизонтальной системе отопления).

Все клапаны, начиная от Danfoss asv pv до Herz, объединяет одно – они устанавливаются на обратный трубопровод. Давайте сначала определимся – для чего вообще в нынешней системе отопления нужна автоматическая балансировка?

В системе отопления жилого дома должна быть предусмотрена возможность регулирования и учета потребляемого тепла каждым собственником квартиры. Другими словами,  каждый жилец должен иметь возможность снижать свои затраты на отопление. Подобный бережливый подход давно реализован в системах водоснабжения – у всех потребителей установлены счетчики воды, и каждый старается более рационально потреблять воду, чтобы снизить свой ежемесячный платеж. В системах отопления теперь тоже устанавливаются счетчики на каждую квартиру (в поэтажном коллекторном узле), а на радиаторах – терморегуляторы, которые поддерживают заданную температуру в помещении. Таким образом, когда жилец отсутствует дома, он может выставлять на терморегуляторе минимальную температуру помещения, тем самым снижая свои затраты на отопление. Так осуществляется принцип энергосбережения – каждый собственник заинтересован в экономии ресурсов.

А теперь остановимся на терморегуляторе для радиаторов, который поддерживает заданную температуру в помещении. Принцип работы терморегулятора очень прост: когда в помещении достигается нужная температура, он прикрывает или полностью закрывает проходящий через него в радиатор поток теплоносителя. В результате работы терморегулятора характеристики системы отопления (расход и потеря давления) постоянно меняются – система становится динамической. 

Если в системе отопления смонтирована только ручная балансировка (статическая), то подключение к такой системе терморегуляторов фактически выведет ее из строя, ведь система с ручной балансировкой всегда рассчитана на некие постоянные параметры, которые за счет работы терморегуляторов непрерывно меняются!

Это приведет к полной разбалансировке системы отопления и появлению шумов в клапанах радиатора. Но! Разбалансировки системы можно избежать, установив автоматический (динамический) балансировочный клапан SANEXT DPV, который будет поддерживать постоянный перепад давления (DР=const) между подающим и обратным трубопроводами на заданном уровне.

 

На данной схеме показан принцип работы динамического клапана при горизонтальной схеме разводки системы отопления. Автоматический балансировочный клапан DPV установлен на весь поэтажный коллекторный модуль и поддерживает постоянную разницу давления между подающим и обратным трубопроводами.

В автоматическом балансировочном клапане DPV можно выделить основные преимущества:

Точность балансировки (40 позиций предварительной настройки) Измерительные ниппели в стандартной комплектации Компактные размеры Минимальное падение давления для качественного регулирования 3кПа (у аналогов 10кПа) Большая пропускная способность до 11,500 т/ч Настройка стандартным шестигранным ключом Исполнение с внутренней резьбой (упрощает монтаж и не требует дополнительных фитингов)

 

В клапане SANEXT DPV реализована, на первый взгляд, более традиционная конструкция:

В верхней части регулятора расположен шпиндель настройки (3) перепада давления, при помощи которого сжимается или разжимается пружина регулятора (2). Ниже располагается небольшая мембрана (8). По штуцеру для подключения импульсной  трубки (4) в надмембранное пространство подается импульс повышенного давления. Нижняя часть мембраны соединена с золотником клапана (5), образующим нижнюю поверхность мембраны. Золотник (5) прикрывает седло клапана, компенсируя возникающие возмущения. И, наконец, в самом низу клапана располагаются измерительные ниппели (6), для замера дифференциального давления и наладки регулятора.

Принцип действия SANEXT DPV аналогичен всем регуляторам мембранного типа. Но главная особенность регулятора DPV заключается в геометрии золотника клапана.

Рассмотрим принцип работы типового клапана с золотником «конусного типа».

Конус прикрывает седло клапана. Дросселируемый поток пытается приподнять его. Это воздействие должно быть скомпенсировано пружиной и диафрагмой клапана. Требуется определенная величина силы пружины и диафрагмы, для поддержания постоянного ΔP При такой схеме Kvs должен быть как можно меньше для снижения размеров диафрагмы и уменьшения зоны пропорциональности

Резюмируя, можно сказать, что невозможно сделать регулятор со сколь угодно большой пропускной способностью, так как для этого нам понадобится более жесткая пружина, и, как следствие, увеличится зона пропорциональности регулятора и размер мембраны, что, в свою очередь, приведет к серьезному росту габаритных размеров. 

Компания SANEXT пошла другим путем и увеличила диаметр золотника, что позволяет снизить жесткость пружины и размеры мембраны, и как следствие, достичь наименьшую зону пропорциональности регулятора при малых габаритных размерах.

 

Если, для примера, сравнить регулятор перепада давления традиционной конструкции и SANEXT DPV одного размера DN15, то характеристики будут сильно отличаться.

Пример (SANEXT DPV): DN15, 300 л/ч, Kvs = 1,0 м3/ч ΔP = 9,0 кПа Пример (типовой регулятор перепада давления): DN15, 300 л/ч,  Kvs* = 2,9 м3/ч ΔP = 1,07 кПа

* Коэффициент пропускной способности клапана Kvs обозначает уровень расхода стандартного клапана в полностью открытом положении с перепадом давления на клапане 1 бар. Значение коэффициента пропускной способности является частным случаем коэффициента расхода клапана Kv, показывающего расход при любом другом положении клапана и перепаде давления в 1 бар.

На сегодняшний день регулировка системы отопления многоквартирного дома осуществляется с помощью установки автоматических балансировочных клапанов на весь поэтажный коллектор  (на каждый этаж), что обеспечивает простую наладку системы отопления и надежную дальнейшую эксплуатацию.

 

Вывод из всего вышесказанного можно сделать следующий: балансировочные клапаны SANEXT – это новое поколение клапанов, в котором оптимально сочетаются лучшие технические характеристики, максимальная надежность и стоимость.

 

Читайте также

3.2 Энергетический баланс в плоских коллекторах

Фундаментальной концепцией теплового анализа любой тепловой системы является сохранение энергии, которое можно проанализировать с помощью расчета энергетического баланса в условиях устойчивого состояния. В установившемся режиме полезная выходная энергия коллектора представляет собой разницу между поглощенным солнечным излучением и полными тепловыми потерями коллектора

.

Полезная энергия = поглощенная солнечная энергия — тепловые потери

Очевидно, что чем выше полезный выход энергии от конкретной конструкции, тем выше ожидаемый КПД.Тепловой КПД коллектора является важным параметром, который следует учитывать при таком анализе, поскольку он создает основу для сравнения различных материалов и модификаций коллекторных систем. Так много теоретических расчетов, представленных в книгах (а также в этом Уроке), в конечном итоге направлены на оценку эффективности.

Давайте сначала определим термический КПД ( η ), так как он будет основной и конечной целью данной главы.

\ [\ eta = \ frac {{{Q_u}}} {{{A_c} {G_T}}} \]

, где Q _u — полезный выход энергии из коллектора, G _T — поток падающего солнечного излучения (освещенность), а A _c — площадь коллектора.Значит, знаменатель здесь — это общая потребляемая энергия коллектора. В этой формуле G _T — это параметр, характеризующий внешние условия, и он обычно известен из практических измерений (с помощью пиранометра) или допущений для конкретного места. Площадь коллектора — это заданная техническая характеристика. Так что главный вопрос здесь — как оценить Q _и — полезную энергию.

Как упоминалось выше, чтобы определить, сколько энергии остается доступной для полезной тепловой работы, нам необходимо понять энергетический баланс внутри коллектора: поглощенная энергия — потери.

Энергетический баланс также можно выразить с помощью следующего ключевого уравнения:

\ [{Q_u} = {A_c} [S — {U_L} ({T_ {plate}} — {T_ {ambient}})] \]

, где S — поглощенное солнечное излучение, U _L — общие потери, T _{пластина} — температура поглощающей пластины, а T _{окружающей среды} — температура воздуха, а A _c снова является площадью поверхности коллектора.

Это уравнение является краеугольным камнем анализа баланса энергии, представленного в главе 6 учебника Даффи и Бекмана. Чтобы реализовать этот вопрос, нам нужно понять, как можно получить количества S и U _L . Наиболее полное объяснение можно найти в следующем чтении.

Задание по чтению

Просмотрите следующий раздел учебника D&B, чтобы понять способы оценки поглощенного излучения S на поверхности коллектора

Даффи, Дж.А., Бекман В.А., Солнечная инженерия тепловых процессов, Wiley and Sons, 2013 г., глава 5, раздел 5.9 (3 страницы).

Уравнения (5.9.1) и (5.9.3) в приведенном выше чтении обеспечивают основу для оценки поглощенного излучения в зависимости от того, какая исходная информация о падающем излучении доступна.

В общем случае, когда доступны измерения падающего солнечного излучения ( I _T ), удобное приближение для поглощенной энергии дается выражением:

\ [S = {(\ tau \ alpha) _ {av}} {I_T} \]

, где ( τα ) _av — произведение коэффициента пропускания крышки коллектора и коэффициента поглощения пластины, усредненного по разным типам излучения.Фактически, (τα) _av ≈ 0,96 ( τα ) _пучок , исходя из практических оценок.

Теперь посмотрим, как определить радиационные потери. См. Следующее чтение.

Задание по чтению

Даффи, Дж. А., Бекман, В. А., Солнечная инженерия тепловых процессов, Wiley and Sons, 2013 г., глава 6, разделы 6.1–6.4 (18 страниц).

В этих разделах книги объясняются модель и допущения для анализа плоского коллектора.Тепловые потери конкретно рассматриваются в Разделе 6.4, и вы можете покопаться в полном выводе и примерах. Практический интерес представляют графики на рис. 6.4.4, которые описывают результаты модельных расчетов коэффициента тепловых потерь в зависимости от температуры пластины.

Еще одним полезным результатом этой главы является эмпирическое уравнение (6.4.9), которое предлагает алгебраический метод нахождения потерь от верхней части коллектора. У вас будет возможность поближе познакомиться с этим уравнением и увидеть, как оно работает дальше, в этом упражнении урока.

Теперь, когда определены поглощенное излучение и потери, можно определить прирост полезной энергии с помощью уравнения баланса энергии, приведенного выше.

Технический справочник — EnergyPlus 8.1

Солнечные коллекторы — это устройства, которые преобразуют солнечную энергию в тепловую за счет повышения температуры циркулирующего теплоносителя. Затем жидкость можно использовать для нагрева воды для бытового горячего водоснабжения или отопления помещений. Плоские солнечные коллекторы, использующие воду в качестве теплоносителя, солнечные коллекторы Integral-Collector Storage, использующие воду, и неглазурованные солнечные коллекторы, использующие воздух, в настоящее время являются единственными типами коллекторов, доступных в EnergyPlus.

Плоские солнечные коллекторы

[ССЫЛКА]

Входной объект SolarCollector: FlatPlate: Water предоставляет модель плоских солнечных коллекторов, которые являются наиболее распространенным типом коллекторов. Стандарты были установлены ASHRAE для тестирования производительности этих коллекторов (ASHRAE 1989; 1991), а Solar Rating and Certification Corporation (SRCC) публикует каталог коммерчески доступных коллекторов в Северной Америке (SRCC 2003).

Модель EnergyPlus основана на уравнениях, содержащихся в стандартах ASHRAE и Duffie and Beckman (1991).Данная модель применяется к остекленным и неглазурованным плоским коллекторам, а также к рядам трубчатых, т.е. вакуумных трубчатых, коллекторов.

Расчеты солнечного света и затенения [ССЫЛКА]

В объекте солнечного коллектора используется стандартная поверхность EnergyPlus, чтобы воспользоваться преимуществами подробных расчетов солнечного излучения и затенения. Солнечное излучение, падающее на поверхность, включает пучковое и диффузное излучение, а также излучение, отраженное от земли и прилегающих поверхностей. Также учитывается затенение коллектора другими поверхностями, например, близлежащими зданиями или деревьями.Точно так же поверхность коллектора может затенять другие поверхности, например, уменьшая падающее излучение на крышу под ней.

Thermal Performance [ССЫЛКА]

Тепловой КПД коллектора определяется как отношение полезного притока тепла жидкостью коллектора к общему солнечному излучению, падающему на общую площадь поверхности коллектора.

где

q = полезный приток тепла

A = общая площадь коллектора

I _{солнечная энергия} = общее падающее солнечное излучение

Обратите внимание, что КПД определен только для I _solar > 0.

Энергетический баланс солнечного коллектора с двойным остеклением показывает взаимосвязь между свойствами остекления, свойствами поглощающей пластины и условиями окружающей среды.

где

_g1 = коэффициент пропускания первого слоя остекления

_g2 = коэффициент пропускания второго слоя остекления

_абс = поглощающая способность пластины абсорбера

R _рад = сопротивление излучению от поглотителя до внутреннего остекления

R _conv = конвективное сопротивление от абсорбера до внутреннего остекления

R _cond = сопротивление проводимости от абсорбера к наружному воздуху через изоляцию

T _абс = температура пластины абсорбера

T _g2 = температура внутреннего остекления

T _воздух = температура наружного воздуха

Приведенное выше уравнение можно аппроксимировать более простой формулировкой как:

где

F _R = поправочный коэффициент, определенный опытным путем

() = произведение всех коэффициентов пропускания и поглощения

U _L = общий коэффициент тепловых потерь, объединяющий термины излучения, конвекции и теплопроводности

T _дюйм = температура рабочей жидкости на входе

Подставляя это в уравнение,

Линейную корреляцию можно построить, рассматривая F _R () и -F _R U _L как характеристические константы солнечного коллектора:

Аналогичным образом можно построить квадратичную корреляцию, используя форму:

Коэффициенты уравнения эффективности первого и второго порядка перечислены в Справочнике сертификатов SRCC для солнечных коллекторов .

Модификаторы угла падения [ССЫЛКА]

Как и в случае с обычными окнами, коэффициент пропускания остекления коллектора зависит от угла падения излучения. Обычно коэффициент пропускания максимален, когда падающее излучение перпендикулярно поверхности остекления. Условия испытаний определяют коэффициенты эффективности при нормальном падении. Для углов, отклоняющихся от нормы, коэффициент пропускания остекления изменяется с помощью коэффициента модификатора угла падения .

Дополнительное тестирование определяет модификатор угла падения как функцию угла падения.Эта связь может соответствовать линейной корреляции первого порядка:

или квадратичная корреляция второго порядка:

Коэффициенты модификатора угла падения b ₀ и b ₁ обычно отрицательны, хотя некоторые коллекторы имеют положительное значение для b ₀ . Коэффициенты уравнения модификатора угла падения как первого, так и второго порядка перечислены в Справочнике сертификатов SRCC для солнечных коллекторов .

Коэффициенты уравнения модификатора угла падения SRCC действительны только для углов падения 60 градусов или меньше. Поскольку эти кривые могут быть действительными, но плохо себя вести для углов более 60 градусов, модель EnergyPlus отсекает усиление коллектора для углов падения более 60 градусов.

Для плоских коллекторов модификатор угла падения обычно симметричен. Однако для трубчатых коллекторов модификатор угла падения различается в зависимости от того, параллелен ли угол падения трубкам или перпендикулярен им.Их называют биаксиальными модификаторами. Некоторые специальные плоские коллекторы также могут демонстрировать эту асимметрию. Текущая модель еще не может обрабатывать два набора модификаторов угла падения. Тем временем рекомендуется осторожно аппроксимировать трубчатые коллекторы, используя параллельную или перпендикулярную корреляцию.

Модификаторы угла падения рассчитываются отдельно для излучения солнца, неба и земли. Модификатор чистого угла падения для всего падающего излучения рассчитывается путем взвешивания каждого компонента с помощью соответствующего модификатора.

Для излучения неба и земли угол падения приблизительно определяется с помощью уравнений Брандемюля и Бекмана:

где — наклон поверхности в градусах.

Модификатор чистого угла падения затем вставляется в уравнение полезного тепловыделения:

Уравнение также изменено соответствующим образом.

Температура на выходе [ССЫЛКА]

Температура на выходе рассчитывается с использованием полезного притока тепла q, определенного уравнением, температуры жидкости на входе T _в и массового расхода, доступного при моделировании установки:

где

= массовый расход жидкости через коллектор

c _p = удельная теплоемкость рабочего тела

Решение для T _из ,

Если нет потока через коллектор, T _out — это температура застоя жидкости.Это вычисляется путем установки левой части уравнения на ноль и решения для T _в (что также равно T _из для случая отсутствия потока).

Источники [ССЫЛКА]

ASHRAE. 1989. Стандарт ASHRAE 96-1980 (RA 89): Методы испытаний для определения тепловых характеристик неглазурованных плоских солнечных коллекторов жидкостного типа. Атланта: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc.

ASHRAE.1991. Стандарт ASHRAE 93-1986 (RA 91): Методы испытаний для определения тепловых характеристик солнечных коллекторов. Атланта: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc.

Даффи, Дж. А. и Бекман, В. А. 1991. Солнечная инженерия тепловых процессов, второе издание. Нью-Йорк: Wiley-Interscience.

Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии. 2004. Справочник сертифицированных SRCC рейтингов солнечных коллекторов, OG 100. Какао, Флорида: Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии.

Солнечный коллектор со встроенным накопителем (ICS) [ССЫЛКА]

Солнечные коллекторы со встроенными моделями накопителей используют объект SolarCollector: IntegralCollectorStorage, а входные параметры характеристик этого коллектора предоставляются объектом SolarCollectorPerformance: IntegralCollectorStorage. Эта модель основана на подробных уравнениях энергетического баланса солнечных коллекторов, которые объединяют в себе накопитель. В этой модели есть два варианта представления нижней части коллектора за пределами граничных условий: AmbientAir и OtherSideConditionsModel.AmbientAir просто применяет температуру наружного воздуха, используя комбинированную конвекцию и радиационную проводимость, а OtherSideConditionsModel применяет комбинированные модели излучения и конвекции, которые возникают в естественно вентилируемой полости, чтобы представить нижнюю часть коллектора за пределами граничных условий. Более позднее граничное условие учитывает затенение коллектора на подстилающей поверхности, поэтому коллектор ICS можно считать неотъемлемой частью ограждающей конструкции здания. Принципиальная схема прямоугольного солнечного коллектора ICS показана на Рисунке 294 ниже:

Принципиальная схема прямоугольного интегрированного коллекторного накопителя

Расчеты солнечного света и затенения [ССЫЛКА]

В объекте солнечного коллектора используется стандартная поверхность EnergyPlus, чтобы воспользоваться преимуществами подробных расчетов солнечного излучения и затенения.Солнечное излучение, падающее на поверхность, включает пучковое и диффузное излучение, а также излучение, отраженное от земли и прилегающих поверхностей. Также учитывается затенение коллектора другими поверхностями, например, близлежащими зданиями или деревьями. Точно так же поверхность коллектора затемняет поверхность крыши под ней, поэтому прямая солнечная радиация не падает на поверхность крыши. Коллектор и крыша за пределами граничных условий должны быть указаны как OtherSideConditionModel, чтобы учесть влияние затенения солнечного коллектора на поверхность крыши.

Математическая модель

[ССЫЛКА]

Солнечный коллектор со встроенным коллектором-накопителем (ICS) представлен с использованием двух уравнений баланса энергии переходных процессов, показанных ниже. Эти уравнения представляют собой уравнение баланса энергии для пластины поглотителя и воды в коллекторе.

Где,

м _p C _p = теплоемкость поверхности поглотителя, Дж / ° C

A = общая площадь коллектора, м ²

() _e = произведение коэффициента пропускания-поглощения абсорбционной пластины и системы покрытия

I _t = общее солнечное излучение, (Вт / м ² )

h _pw = коэффициент конвективной теплопередачи от пластины абсорбера к воде, (Вт / м2 ° K)

U _t = общий коэффициент теплопотери от поглотителя в окружающий воздух, (Вт / м2 ° K)

T _p = средняя температура пластины абсорбера, (° C)

T _w = средняя температура воды в коллекторе, (° C)

T _a = температура окружающего воздуха, (° C)

м _w C _pw = теплоемкость водной массы в коллекторе, (Дж / ° C)

U _с = удельная проводимость изоляции со стороны коллектора, (Вт / м ² ° K)

U _b = проводимость изоляции дна коллектора, (Вт / м ² ° K)

T _osc = наружная температура нижней изоляции, определенная на основе модели условий другой стороны, (° C)

T _wi = Температура подпиточной или сетевой воды, (° C)

= расход воды через коллектор, (Вт / ° C)

Граничное условие другой стороны модели, представленное T _osc , позволяет нам применить реалистичное внешнее граничное условие для коллектора, установленного на крыше здания.Этим также учитывается затеняющее воздействие коллектора на подстилочную поверхность (крышу). С другой стороны, если заданы граничные условия для окружающего воздуха, коллектор не затеняет нижнюю поверхность, на которой он установлен.

Два уравнения баланса энергии можно записать как неоднородную ДУ первого порядка с постоянными коэффициентами. Начальными условиями для этих уравнений являются средняя температура пластины поглотителя и средняя температура воды в коллекторе на предыдущих временных шагах.

Два связанных дифференциальных уравнения первого порядка решаются аналитически. Вспомогательное уравнение связанного однородного дифференциального уравнения имеет вид:

Это вспомогательное квадратное уравнение всегда имеет два различных действительных корня ( ₁ и ₂ ), следовательно, решение однородного уравнения является экспоненциальным, а общие решения дифференциальных уравнений даются как:

Постоянные члены A и B являются частным решением неоднородных дифференциальных уравнений, коэффициентами экспоненциальных членов ( c ₁ , c ₂ , r ₁ , и r ₂ ) определяются из начальных условий температуры воды в абсорбере и коллекторе ( T _p0 , T _w0 ) и даются по формуле:

Модель тепловой сети

: [ССЫЛКА]

Модель тепловой сети требует также баланса энергии для каждой крышки коллектора.Предполагается, что уравнение теплового баланса крышек коллектора подчиняется установившейся формулировке без учета их тепловой массы. Представление тепловой сети коллектора ICS показано на рисунке 295. Кроме того, тепловой баланс на каждой поверхности покрытия требует знания количества поглощенной солнечной фракции, которое определяется на основе анализа трассировки лучей. Для модели тепловой сети, показанной выше, общий верхний коэффициент тепловых потерь определяется из комбинации последовательно включенных сопротивлений следующим образом:

или

Коэффициенты конвективной и радиационной теплопередачи в уравнении выше рассчитываются на основе температур на предыдущем временном шаге и определяются, как описано в разделе Коэффициенты теплопередачи .

Схема тепловой сети для солнечного коллектора ICS

Тепловой баланс крышки коллектора

Игнорируя тепловую массу крышки коллектора, для каждой крышки формулируются уравнения стационарного теплового баланса, которые позволяют нам определять температуру крышки. Представление теплового баланса поверхности крышки показано на Рисунке 296 ниже.

Тепловой баланс поверхности крышки коллектора

Уравнение устойчивого теплового баланса покрова определяется по формуле:

Линеаризуя обмен длинноволновым излучением и представляя члены конвекции с использованием классического уравнения для закона охлаждения Ньютона, уравнения для температур крышек 1 и 2 имеют следующий вид:

Где,

_c = средневзвешенное поглощение солнечной энергии покрытий 1 и 2 , (-)

h _{r, c1-a} = скорректированный коэффициент радиационной теплопередачи между крышкой 1 и окружающим воздухом, (Вт / м ² K)

h _{c, c1-a} = коэффициент конвективной теплопередачи между крышкой 1 и окружающей средой, (Вт / м ² K)

h _{r, c2-c1} = коэффициент радиационной теплопередачи между крышками 1 и 2 , (Вт / м ² K)

h _{c, c2-c1} = коэффициент конвективной теплопередачи между крышками 1 и 2 , (Вт / м ² K)

h _{r, p-c2} = коэффициент теплоотдачи излучения между крышками 2 и пластиной поглотителя, (Вт / м ² K)

h _{c, p-c2} = коэффициент конвективной теплопередачи между крышками 2 и пластиной абсорбера, (Вт / м ² K)

q _{LWR, 1} = поток длинноволнового радиационного обмена на стороне 1 крышки коллектора, (Вт / м ² )

q _{CONV, 1} = конвекционный тепловой поток на стороне 1 крышки коллектора, (Вт / м ² )

q _{LWR, 2} = поток длинноволнового радиационного обмена на стороне 2 крышки коллектора, (Вт / м ² )

q _{CONV, 2} = конвекционный тепловой поток на стороне 2 крышки коллектора, (Вт / м ² )

q _{солнечная энергия, абс.} = чистое солнечное излучение, поглощаемое крышкой коллектора, (Вт / м ² )

R = тепловое сопротивление для каждой секции вдоль пути теплового потока, (м ² K / Вт)

Модель с другой стороны

[ССЫЛКА]

Солнечные коллекторы

ICS обычно устанавливаются на поверхности теплопередачи зданий, поэтому коллекторы затеняют нижележащую поверхность теплопередачи и требуют уникального граничного условия, которое отражает среду воздушной полости, создаваемую между нижней частью поверхности коллектора и подстилающей поверхностью.Модель условий другой стороны, которая позволяет нам оценить температуру другой стороны, T _osc , может быть определена на основе установившегося теплового баланса с использованием известной температуры воды коллектора на предыдущем временном шаге.

Иллюстрация для модели

в состоянии другой стороны

Игнорируя тепловую массу нижней изоляции коллектора, установившийся поверхностный тепловой баланс может быть сформулирован на внешней плоскости нижней поверхности коллектора, обращенной к полости, как показано на рисунке 4.Уравнение теплового баланса на внешней плоскости нижней поверхности коллектора имеет вид:

****

Подстановка каждого члена в уравнение выше дает:

****

Упрощение дает нижнюю изоляцию с другой стороны температура состояния:

Температура воздуха в полости определяется из теплового баланса воздуха в полости следующим образом:

Где

h ~ r, cav ~ = линеаризованный коэффициент излучения для подстилающей поверхности в полости, (Вт / м ² K)

h ~ c, cav ~ = коэффициент конвекции для подстилающей поверхности в полости, (Вт / м ² K)

T _{, поэтому} = температура наружной поверхности подстилающей теплопередающей поверхности, (ºC)

= массовый расход воздуха за счет естественной вентиляции, (кг / с)

q _cond = теплопроводный поток через дно изоляции и, (Вт / м ² )

q _{conv, cav} = конвекционный тепловой поток между нижней внешней поверхностью коллектора и воздухом полости, (Вт / м ² )

q _{рад, cav} = обменный поток длинноволнового излучения между нижней внешней поверхностью коллектора и внешней поверхностью подстилающей поверхности, (Вт / м ² )

Температура воздуха в полости определяется из баланса энергии воздуха в полости.Баланс тепла воздуха требует норм естественной вентиляции воздуха в вентилируемой полости. Расчет скорости вентиляции описан в другом месте этого документа. Объект SurfaceProperty: ExteriorNaturalVentedCavity требуется для описания свойств поверхности, характеристик полости и отверстия для естественной вентиляции.

Коэффициенты теплопередачи [ССЫЛКА]

Уравнения, используемые для определения различных коэффициентов теплопередачи в уравнениях абсорбера и теплового баланса воды, приведены ниже.Поглощенная солнечная энергия передается воде путем конвекции. Предполагая, что естественная конвекция преобладает над теплопередачей для горячей поверхности, обращенной вниз, и поверхности комка, обращенной вниз, следующая корреляция для числа Нуссельта Фуджи и Имура (1972). Число Нуссельта для горячей поверхности, обращенной вниз, дается по формуле:

Число Нуссельта для горячей поверхности вверх и холодной поверхности вниз определяется по формуле:

****

****

****

Где,

= угол наклона коллектора к вертикали, радиан

г = постоянная силы гравитации, 9.806 (м / с ² )

T _r = эталонные свойства, где рассчитаны теплофизические свойства, (° C)

L _c = характерная длина пластины абсорбера, (м)

k = теплопроводность воды при нормальной температуре, (Вт / мК)

= кинематическая вязкость воды при нормальной температуре, (м ² / с)

= коэффициент температуропроводности воды при нормальной температуре, (м ² / с)

β _v = коэффициент объемного расширения, рассчитанный при Tv, Tv = Tw + 0.25 (Тп-Тв), (К-1)

Nu = число Нуссельта, рассчитанное для свойств воды при эталонной температуре, (-)

Gr = число Грасгофа, рассчитанное для свойств воды при эталонной температуре, (-)

Pr = Число Прандтеля, рассчитанное для свойств воды при эталонной температуре, (-)

Различные коэффициенты радиационной и конвективной теплопередачи задаются следующими уравнениями.Коэффициенты конвективной теплопередачи между крышками и пластиной поглотителя оцениваются на основе эмпирической корреляции для числа Нуссельта для воздушного зазора между двумя параллельными пластинами, разработанной Hollands et al. (1976) это:

Для математического упрощения приведены коэффициенты обмена длинноволновым излучением между внешней крышкой коллектора и небом и землей с привязкой к температуре окружающего воздуха.

Коэффициент конвективной теплопередачи от внешнего покрытия к окружающему воздуху определяется по формуле:

Когда граничным условием нижней поверхности является AmbientAir, комбинированная проводимость от внешнего покрытия к окружающей среде рассчитывается по приведенному ниже уравнению (Даффи и Бекман, 1991).

Общий коэффициент потерь через дно и боковые стороны коллектора-накопителя оценивается следующим образом:

Где,

_c1 = коэффициент теплового излучения крышки коллектора 1 , (-)

_c2 = коэффициент теплового излучения крышки коллектора 2 , (-)

F _с = коэффициент обзора от коллектора до неба, (-)

F _г = коэффициент обзора от коллектора до земли, (-)

T _c1 = температура крышки коллектора 1 , (K)

T _c2 = температура крышки коллектора 2 , (K)

T _с = температура неба, (К)

T _г = температура грунта, (К)

k = теплопроводность воздуха, (Вт / м · K)

L = воздушный зазор между крышками, (м)

β = наклон пластин или крышек к горизонтали, (радиан)

V _w = скорость ветра, (м / с)

U _Lb = определяемая пользователем теплопроводность снизу, Вт / м ² K

U _Ls = боковая теплопроводность, определяемая пользователем, Вт / м ² K

A _b = площадь теплообмена днища коллектора, м ²

A _с = площадь со стороны коллектора, м ²

ч _{гребень} = комбинированная проводимость от внешней крышки к окружающему воздуху, Вт / м ² К

Продукт коэффициента пропускания-поглощения

Произведение коэффициента пропускания и поглощения солнечного коллектора определяется методом трассировки лучей для любого угла падения (Даффи и Бекман, 1991).Для этого требуются оптические свойства материалов покрытия и поглотителя, а произведение коэффициента пропускания-поглощения для любого угла падения определяется по формуле:

Коэффициент пропускания системы перекрытий для одинарных и двух крышек определяется по формуле:

Эффективный коэффициент пропускания, отражения и поглощения одиночного покрытия определяется по формуле:

Коэффициент пропускания системы покрытия с учетом только поглощения _a , определяется как:

Коэффициент отражения неполяризованного излучения при переходе от среды 1 с показателем отражения n ₁ к среде 2 с показателем отражения n ₂ определяется по формуле:

Средние эквивалентные углы падения рассеянного излучения, отраженного от неба и земли, аппроксимируются корреляцией Брандемюля и Бекмана (Даффи и Бекман, 1991) следующим образом:

где,

** = коэффициент пропускания системы покрытия, (-)

₁ = коэффициент пропускания крышки 1, (-)

₂ = коэффициент пропускания крышки 2, (-)

** = поглощающая способность пластины абсорбера, (-)

_d = коэффициент диффузного отражения внутренней крышки, (-)

L = толщина материала покрытия, (м)

K = коэффициент ослабления материала покрытия, (м ^-1 )

₁ = угол падения, градус

₂ = угол преломления, градус

= параллельная составляющая отраженного неполяризованного излучения, (-)

= перпендикулярная составляющая отраженного неполяризованного излучения, (-)

** = уклон коллектора, градус

_sd = эквивалентный угол падения рассеянного солнечного излучения неба, градусы

_gd = эквивалентный угол падения рассеянного солнечного излучения на землю, градус

Тепловые параметры интегрального коллектора-накопителя рассчитываются следующим образом:

Даффи, Дж.A. и W.A. Beckman. 1991. Солнечная инженерия тепловых процессов, 2-е изд. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья.

Кумар Р. и М.А. Розен. Тепловые характеристики встроенного коллектора-накопителя солнечного водонагревателя с гофрированной абсорбирующей поверхностью. Прикладная теплотехника: 30 (2010) 1764–1768.

Fujii, T. и H. Imura. Естественная конвекция теплопередачи от пластины с произвольным наклоном. Международный журнал тепломассообмена: 15 (4), (1972), 755-764.

Фотоэлектрические тепловые плоские солнечные коллекторы [ССЫЛКА]

Фотоэлектрические-тепловые солнечные коллекторы (PVT) объединяют солнечные электрические элементы и тепловую рабочую жидкость для сбора как электричества, так и тепла. Хотя в настоящее время существует сравнительно немного коммерческих продуктов, PVT-исследования проводились в течение последних 30 лет, и было изучено множество различных типов коллекторов. Zondag (2008) и Charalambous et. al (2007) предоставляют обзоры литературы по PVT.Поскольку PVT является гораздо менее зрелым с коммерческой точки зрения, не существует стандартов или рейтинговых систем, таких как для тепловых коллекторов горячей воды. В настоящее время EnergyPlus имеет одну простую модель, основанную на эффективности, определяемой пользователем, но более подробная модель, основанная на первых принципах, и подробное поэтапное описание находятся в стадии разработки.

Модели PVT повторно используют модели PV для производства электроэнергии. Они описаны в другом месте этого документа в разделе Фотоэлектрические массивы — Простая модель

.

Простая тепловая модель PVT [ССЫЛКА]

Входной объект SolarCollector: FlatPlate: PhotovoltaicThermal предоставляет простую модель PVT, которая предоставляется для быстрого использования во время разработки или изучения политики.Пользователь просто указывает значения теплового КПД, и падающая солнечная энергия нагревает рабочее топливо. Модель также включает в себя режим охлаждения для воздушных систем, где указанная пользователем поверхностная излучательная способность используется для моделирования охлаждения рабочей жидкости в ночное небо (охлаждение на водной основе будет доступно, когда станет доступен резервуар для хранения охлажденной воды). . Никаких других деталей конструкции PVT коллектора в качестве исходных данных не требуется.

Простая модель может нагревать воздух или жидкость.Если он нагревает воздух, то PVT является частью контура воздушной системы HVAC с воздушными узлами, подключенными к воздушной системе. Если он нагревает жидкость, то PVT является частью контура установки с узлами, подключенными к контуру установки, и схема работы установки определяет потоки.

PVT-моделирование на основе воздушной системы включает в себя регулирующую байпасную заслонку. Логика управления определяет, должен ли воздух обходить коллектор, чтобы лучше соответствовать заданному значению. Модель требует, чтобы уставка температуры сухого термостата была размещена на выходном узле.Модель предполагает, что коллектор предназначен и доступен для нагрева, когда падающая солнечная энергия превышает 0,3 Вт / м ² , а в противном случае он предназначен для охлаждения. Температура на входе сравнивается с уставкой на выпускном узле, чтобы определить, является ли охлаждение или нагрев выгодным. Если да, то для кондиционирования воздушного потока применяются тепловые модели PVT. Если они не приносят пользы, то PVT полностью обходится, и входной узел передается непосредственно в выходной узел, чтобы смоделировать полностью обходное устройство заслонки.Переменная отчета доступна для состояния заслонки байпаса.

PVT на заводе не включает байпас (хотя он может использоваться в заводском контуре). Коллектор запрашивает расчетную скорость потока, но в остальном для управления он полагается на более крупный контур установки.

Когда PVT-тематический коллектор находится во включенном состоянии, в режиме нагрева и течет рабочая жидкость, модель рассчитывает температуру на выходе на основе температуры на входе и собранной теплоты с использованием следующих уравнений.

где,

— собранная тепловая энергия [Вт]

— чистая площадь поверхности [м ² ]

— доля поверхностного воздуха с активным PV / T коллектором, а

— коэффициент теплового преобразования.

где,

— температура рабочей жидкости на выходе из PV / T

.

— температура рабочей жидкости на входе в PV / T

.

— полный массовый расход рабочего тела через PV / T

.

— удельная теплоемкость рабочего тела.

Для систем с воздушным охлаждением значение затем сравнивается с уставкой температуры на выходном узле. Если температура на выходе превышает желаемую, то доля байпаса рассчитывается для моделирования регулирующей заслонки байпаса с использованием:

Когда PVT-тематический коллектор находится в состоянии «включен» в режиме охлаждения и рабочая жидкость течет, модель вычисляет температуру на выходе на основе температуры на входе и тепла, излучаемого и конвектируемого в окружающую среду, с использованием теплового баланса на внешняя грань коллектора:

Где,

— это чистая скорость обмена длинноволновым (тепловым) излучением с воздухом, ночным небом и землей.См. Раздел «Внешнее длинноволновое излучение» в Тепловом балансе внешней поверхности, где подробно обсуждается, как это моделируется в EnergyPlus с использованием линеаризованных коэффициентов излучения.

— чистая скорость конвективного обмена потоком с наружным воздухом. См. Раздел «Наружная / внешняя конвекция» в «Тепловом балансе внешней поверхности», где подробно обсуждается, как это моделируется в EnergyPlus. Предполагается, что шероховатость поверхности «очень гладкая».

Простая модель предполагает, что эффективная температура коллектора является средним значением температуры рабочей жидкости на входе и выходе, поэтому мы можем сделать следующую замену:

Подставляя и решая для, получаем следующую модель для температур коллектора во время (возможного) процесса охлаждения:

Затем можно рассчитать температуру на выходе и определить тепловые потери.Однако модель допускает только ощутимое охлаждение воздушного потока и ограничивает температуру на выходе, чтобы она не опускалась ниже температуры точки росы на входе.

Коллекторы

PVT имеют расчетный объемный расход рабочей жидкости с возможностью автоматического изменения размеров. Для воздушных систем, используемых в качестве предварительных кондиционеров, объемный расход рассчитывается таким образом, чтобы соответствовать максимальному расходу наружного воздуха. Для систем на водной основе на стороне подачи контура установки, каждый из коллекторов PVT рассчитан на общую скорость потока контура.который был разработан путем анализа набора данных SRCC для обычных солнечных коллекторов (см. набор данных SolarCollectors.idf) и усреднения отношения для всех 171 различных коллекторов.

Источники [ССЫЛКА]

Хараламбус П.Г., Мейдмент Г.Г., Калагироу С.А., Якуметти К. Фотоэлектрические тепловые (PV / T) коллекторы: обзор. Прикладная теплотехника 27 (2007) 275-286.

Зондаг, Х.А. 2008. Плоские фотоэлектрические коллекторы и системы: обзор.Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 12 (2008) 891-959.

Неглазурованные солнечные коллекторы [ССЫЛКА]

Входной объект SolarCollector: UnglazedTranspired предоставляет модель просвечиваемых коллекторов, которые, возможно, являются одним из наиболее эффективных способов сбора солнечной энергии с продемонстрированной мгновенной эффективностью более 90% и средней эффективностью более 70%. Они используются для предварительного нагрева наружного воздуха, необходимого для вентиляции и таких процессов, как сушка сельскохозяйственных культур.

В EnergyPlus неглазурованный прозрачный солнечный коллектор (UTSC) моделируется как специальный компонент, прикрепленный к внешней стороне поверхности теплопередачи, которая также соединена с каналом наружного воздуха. UTSC влияет как на тепловую оболочку, так и на воздушную систему HVAC. С точки зрения воздушной системы, UTSC — это теплообменник, и при моделировании необходимо определить, насколько устройство повышает температуру наружного воздуха. С точки зрения тепловой оболочки, наличие коллектора на внешней стороне поверхности изменяет условия, в которых находятся нижележащие поверхности теплопередачи.EnergyPlus моделирует производительность здания в течение года, и UTSC часто будет отключаться с точки зрения принудительного воздушного потока, но коллектор все еще присутствует. Когда UTSC включен, всасываемый воздушный поток считается равномерным по всей поверхности. Когда UTSC выключен, коллектор действует как радиационно-конвекционная перегородка, расположенная между внешней средой и внешней стороной лежащей ниже поверхности теплопередачи. Мы различаем эти два режима работы как активный или пассивный и моделируем компонент UTSC по-разному в зависимости от того, в каком из этих режимов он находится.

Эффективность теплообменника [ССЫЛКА]

Перфорированная пластина абсорбера рассматривается как теплообменник и моделируется с использованием традиционной формулы эффективности. Эффективность теплообменника определяется на основе корреляций, полученных в результате небольших экспериментов. В EnergyPlus реализованы две корреляции, доступные в литературе. Первый основан на исследовании Кучера из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. Второй основан на исследовании Ван Декера, Холландса и Брюнгера из Университета Ватерлоо.Поскольку обе корреляции считаются действительными, выбор того, какую корреляцию использовать, остается за пользователем.

Корреляция Кутчера [ССЫЛКА]

Корреляция Кучера (1994) охватывает поверхностную конвекцию между коллектором и входящим потоком наружного воздуха, которая возникает на передней поверхности, в отверстиях и вдоль задней поверхности коллектора. Корреляция использует число Рейнольдса на основе диаметра отверстия в качестве шкалы длины и средней скорости воздуха, проходящего через отверстия, в качестве шкалы скорости:

где,

— скорость через отверстия [м / с]

— диаметр отверстия [м]

— кинематическая вязкость воздуха [м ² / с]

Корреляция является функцией числа Рейнольдса, геометрии отверстия, скорости набегающего потока воздуха и скорости, проходящей через отверстия:

где,

— шаг или расстояние между отверстиями, [м],

— диаметр отверстия, [м],

— пористость или доля площади отверстий, [безразмерная],

— средняя скорость воздуха, проходящего через отверстия, [м / с],

— скорость набегающего потока (скорость местного ветра) [м / с].

Число Нуссельта формулируется как:

где,

— общий коэффициент теплопередачи, основанный на средней логарифмической разнице температур, [Вт / м ² · K], и

— теплопроводность воздуха [Вт / м · К].

КПД теплообменника:

Соотношение Кучера было сформулировано для треугольного расположения отверстий, но основано на Van Decker et al.(2001) мы допускаем использование корреляции для расположения и масштаба квадратных отверстий в 1,6 раза.

Корреляция Ван Декера, Холландса и Брюнгера [ССЫЛКА]

Van Decker et. al. расширил измерения Кучера, включив в него более широкий диапазон параметров коллектора, включая толщину пластины, шаг, скорость всасывания и структуру квадратных отверстий. Их формулировка модели отличается от формулировки Кучера тем, что модель была построена из отдельных моделей эффективности для передней, задней и отверстий коллектора.Их опубликованное соотношение:

где,

— средняя скорость всасывания через переднюю поверхность коллектора [м / с]

— толщина коллекторной пластины

Температура на выходе теплообменника [ССЫЛКА]

Использование любого из приведенных выше соотношений позволяет определить эффективность теплообменника по известным значениям.По определению эффективность теплообменника также составляет:

где,

— температура воздуха, выходящего из коллектора и поступающего в камеру [ºC]

— температура пластины поглотителя коллектора, [ºC], а

— температура окружающего наружного воздуха [ºC].

Переписав уравнение для решения для, мы видим, что температуру нагретого наружного воздуха, поступающего в камеру статического давления, можно определить, если известна температура поверхности коллектора,

Тепловой баланс коллектора [ССЫЛКА]

Предполагается, что коллектор достаточно тонкий и обладает высокой проводимостью, чтобы его можно было смоделировать с использованием одной температуры (для обеих сторон и по его площади).Эта температура определяется путем определения теплового баланса в контрольном объеме, который просто закрывает поверхность коллектора. Тепловые балансы сформулированы отдельно для активного и пассивного режимов и показаны на следующем рисунке.

Обратите внимание, что для пассивного случая мы не используем соотношения теплообменника для прямого моделирования взаимодействия вентилируемого воздуха с коллектором. Это потому, что эти отношения считаются неприменимыми, когда UTSC находится в пассивном режиме.Они были разработаны для однонаправленного потока (а не для уравновешенного потока на входе и выходе, ожидаемого от естественных сил) и для определенных диапазонов скорости на всасывающей стороне. Таким образом, этот механизм теплопередачи обрабатывается с использованием классических моделей поверхностной конвекции (как если бы коллектор не был перфорирован). (Воздухообмен моделируется как вентиляция в тепловом балансе приточного воздуха, но не взаимодействует с краями отверстий на поверхности коллектора.)

Тепловой баланс коллектора Transpired

Когда UTSC активен, тепловой баланс на контрольном объеме поверхности коллектора составляет:

где:

~~ поглощается прямым и рассеянным солнечным (коротковолновым) тепловым потоком излучения.

— это чистый обмен потоком длинноволнового (теплового) излучения с воздухом и окружающей средой.

— это поверхностный конвекционный поток обмена с наружным воздухом в условиях сильного ветра и дождя. Обратите внимание, что этот член обычно принимается равным нулю при разработке модели UTSC, но мы добавляем термин, чтобы учесть ухудшение характеристик UTSC в плохих условиях.

~~ — поток теплообменника от коллектора к входящему наружному воздуху.

~~ — чистый обмен потоком длинноволнового (теплового) излучения с внешней поверхностью подстилающей поверхности (ей).

— это термин источник / сток, который учитывает энергию, экспортируемую из контрольного объема, когда пластина поглотителя коллектора представляет собой гибридное устройство, такое как фотоэлектрическая панель.

При тепловом балансе на контрольном объеме пассивной поверхности коллектора:

где:

~~ = теплообмен поверхностной конвекции с наружным воздухом.

~~ = теплообмен поверхностной конвекции с приточным воздухом.

Все члены положительны для чистого потока к коллектору, за исключением члена теплообменника, который считается положительным в направлении от коллектора к входящему воздушному потоку. Каждый из этих компонентов теплового баланса кратко представлен ниже.

Внешнее излучение ПО [ССЫЛКА]

~~ рассчитывается с использованием процедур, представленных в другом месте данного руководства, и включает как прямое, так и рассеянное падающее солнечное излучение, поглощаемое поверхностью поверхности.Это зависит от местоположения, угла и наклона поверхности, затенения поверхностей, свойств материала поверхности, погодных условий и т. Д.

Внешнее ДВ-излучение [ССЫЛКА]

— это стандартная формулировка радиационного обмена между поверхностью, небом, землей и атмосферой. Тепловой поток излучения рассчитывается на основе коэффициента поглощения поверхности, температуры поверхности, температуры неба, воздуха и земли, а также факторов обзора неба и земли. Излучение моделируется с использованием линеаризованных коэффициентов.

Внешняя конвекция [ССЫЛКА]

~~ моделируется с использованием классической формулировки: ~~ = h _co (T _air — T _o ), где h _co — коэффициент конвекции. Этот коэффициент будет отличаться в зависимости от того, является ли UTSC активным или пассивным. Когда UTSC пассивен, h _co обрабатывается так же, как и внешняя поверхность с условиями ExteriorEnvironment. Когда UTSC активен, особая ситуация с потоком всасываемого воздуха в проходимом коллекторе во время работы означает, что h _co часто равно нулю, поскольку ситуация всасывания может исключить массовый перенос от коллектора.Однако при сильном ветре сильная турбулентность и колебания давления могут привести к нарушению всасывающего потока. Поэтому мы включаем этот член в тепловой баланс и используем специальный коэффициент для моделирования этой потерянной теплопередачи. Кроме того, когда на улице идет дождь, мы предполагаем, что коллектор намокает, и моделируем улучшенную поверхностную теплопередачу, используя большое значение для.

Теплообменник [ССЫЛКА]

~~ моделируется с использованием классической формулировки ~~, где определяется с использованием корреляций, описанных выше.Когда UTSC активен, массовый расход воздуха определяется по работе компонента смесителя наружного воздуха. Когда UTSC выключен, этот член равен нулю.

Plenum LW Radation [ССЫЛКА]

представляет собой стандартную формулировку радиационного обмена между поверхностью коллектора и лежащей ниже поверхностью теплопередачи, расположенной поперек камеры повышенного давления. Излучение моделируется с использованием линеаризованных коэффициентов.

Plenum Convection [ССЫЛКА]

~~ моделируется с использованием классической формулировки: ~~ = h _cp (T _air — T _o ), где h _cp , — коэффициент конвекции.Этот коэффициент принимается равным нулю, когда UTSC работает из-за ситуации с потоком всасываемого воздуха. Когда UTSC выключен, значение h _cp получается из корреляций, используемых для оконных промежутков из стандарта ISO (2003) 15099.

Подстановка моделей в и решение для дает следующее уравнение, когда UTSC активен («включен»):

и замена в дает следующее уравнение, когда UTSC пассивен («выключен»):

где,

— падающее солнечное излучение всех типов [Вт / м ² ],

— коэффициент поглощения солнечной энергии коллектора [безразмерный],

— линеаризованный коэффициент излучения для окружающей атмосферы [Вт / м ² · K],

— это сухая луковица для наружного применения из погодных данных, также принятая для поверхности земли [ºC],

— линеаризованный коэффициент излучения неба [Вт / м ² · K],

— эффективная температура неба [ºC],

— линеаризованный коэффициент излучения для земли [Вт / м ² · K],

— линеаризованный коэффициент излучения для подстилающей поверхности [Вт / м ² · K],

— коэффициент конвекции для наружной среды, когда UTSC активен и сильный ветер или идет дождь [Вт / м ² · K],

— температура наружной поверхности лежащей ниже поверхности теплопередачи [ºC],

— массовый расход воздуха в активном режиме [кг / с],

— удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении [Дж / кг · К],

— площадь коллектора [м ² ],

— коэффициент конвекции для внешней среды [Вт / м ² · K],

— коэффициент конвекции для поверхностей, обращенных к камере статического давления [Вт / м ² · K], и

— это сухая камера для воздуха, поступающего в камеру статического давления и поступающего в систему наружного воздуха [ºC].

Plenum Heat Balance [ССЫЛКА]

Камера статического давления — это объем воздуха, расположенный между коллектором и нижней поверхностью теплопередачи. Приточный воздух моделируется как хорошо перемешанный. Равномерная температура приточного воздуха определяется путем расчета теплового баланса в контрольном объеме воздуха, как показано на диаграмме ниже.

Обратите внимание, что мы сформулировали контрольные объемы с небольшими различиями для активного и пассивного случаев.Для активного корпуса формулировки условий всасываемого воздуха и эффективности теплообменника требуют, чтобы контрольный объем поверхности коллектора охватывал часть воздуха, прилегающую как к передней, так и к задней поверхностям коллектора. Однако для пассивного случая в контрольном объеме поверхности коллектора нет воздуха, а контрольный объем приточного воздуха простирается до поверхности коллектора.

Воздушно-тепловой баланс приточной камеры коллектора

Когда UTSC активен, тепловой баланс в регулирующем объеме приточного воздуха составляет:

где,

— это чистая величина энергии, добавляемой за счет конвекции всасываемого воздуха через контрольный объем.

~~ — это чистая скорость, добавляемая за счет поверхностной конвективной теплопередачи с подстилающей поверхностью.

Когда UTSC пассивен, тепловой баланс в регулирующем объеме приточного воздуха составляет:

где,

— это чистая норма энергии, добавляемая в результате инфильтрации, когда наружный окружающий воздух обменивается с приточным воздухом.

— чистый коэффициент энергии, добавленной за счет поверхностной конвективной теплопередачи с коллектором.

Подстановка и решение для дает следующее уравнение, когда UTSC активен:

И замена в дает следующее уравнение, когда UTSC пассивен:

где,

— массовый расход воздуха от естественных сил [кг / с]

В литературе по UTSC, по-видимому, не рассматривается пассивный режим работы, и модели для него не определены.Тем не менее ожидается, что естественная плавучесть и силы ветра будут стимулировать воздухообмен между камерой статического давления и окружающей средой, и необходим некоторый метод моделирования. Поскольку конфигурация аналогична односторонней естественной вентиляции, мы решили использовать корреляции для естественной вентиляции, представленные в главе 26 ASHRAE HOF (2001).

где,

— плотность воздуха [кг / м ³ ], а

— это общий объемный расход воздуха, поступающего в камеру статического давления и выходящего из нее.

(если)

(если и UTSC вертикальный)

— это эффективность проемов, которая зависит от геометрии проема и ориентации по отношению к ветру. ASHRAE HoF (2001) указывает значения в диапазоне от 0,25 до 0,6. В модели UTSC это значение доступно для ввода пользователем и по умолчанию равно 0,25.

— коэффициент расхода для проема, зависит от геометрии проема.В модели UTSC это значение доступно для ввода пользователем и по умолчанию равно 0,65.

Аргументы о непрерывности массы приводят к моделированию площади отверстий как половину общей площади отверстий, поэтому мы имеем:

— гравитационная постоянная, принятая равной 9,81 [м / с ² ].

— высота от середины нижнего отверстия до уровня нейтрального давления. Это составляет одну четвертую общей высоты UTSC, если он установлен вертикально.Для наклонных коллекторов номинальная высота изменяется на синус наклона. Если UTSC установлен горизонтально (например, на крыше), то принимается толщина зазора камеры статического давления.

Если UTSC горизонтальный, то потому, что это стабильная ситуация.

Нижняя поверхность теплопередачи [ССЫЛКА]

UTSC наносится снаружи на поверхность теплопередачи. Эта поверхность моделируется с использованием обычных методов EnergyPlus для обработки теплоемкости и переходных процессов — обычно метод CTF.Эти встроенные программы EnergyPlus Heat Balance используются для расчета. Модель UTSC соединяется с нижней поверхностью с помощью механизма OtherSideConditionsModel. Модель UTSC предоставляет значения для,, и для использования с расчетами модели теплового баланса для внешней грани подстилающей поверхности (описанной в другом месте в этом руководстве).

Расчеты солнечного света и затенения [ССЫЛКА]

Просвечиваемый объект-коллектор использует стандартную поверхность EnergyPlus, чтобы воспользоваться преимуществами подробных расчетов солнечного излучения и затенения.Солнечное излучение, падающее на поверхность, включает пучковое и диффузное излучение, а также излучение, отраженное от земли и прилегающих поверхностей. Также учитывается затенение коллектора другими поверхностями, например, близлежащими зданиями или деревьями.

Расчет локальной скорости ветра [LINK]

Скорость наружного ветра влияет на термины, используемые при моделировании компонентов UTSC. Предполагается, что скорость ветра в файле погоды измеряется на метеорологической станции, расположенной в открытом поле на высоте 10 м.Чтобы приспособиться к разному рельефу на строительной площадке и разнице в высоте поверхностей зданий, для каждой поверхности рассчитывается местная скорость ветра.

Скорость ветра модифицируется на основе измеренной метеорологической скорости ветра по формуле (ASHRAE 2001):

, где z — высота центроида UTSC, z _met — высота стандартного метереологического измерения скорости ветра, а a и  — коэффициенты, зависящие от местности. — толщина пограничного слоя для данного типа местности. Значения a и  показаны в следующих таблицах:

Зависимые от местности коэффициенты (ASHRAE 2001).

1	Равнина, поляна	0,14	270
2	Грубая, лесистая местность	0,22	370
3	Города и города	0.33	460
4	Океан	0,10	210
5	Городской, промышленный, лесной	0,22	370

UTSC может быть определен таким образом, чтобы он имел несколько нижележащих поверхностей теплопередачи. Высоты центроидов для каждой поверхности взвешиваются по площади, чтобы определить среднюю высоту для использования в расчетах местного ветра.

Коэффициенты конвекции [ССЫЛКА]

UTSC-моделирование требует вычисления до трех различных коэффициентов поверхностной конвективной теплопередачи. Эти коэффициенты определяются классическим способом:

Во-первых, это коэффициент конвекции для поверхности коллектора, обращенной наружу, когда UTSC пассивен. Он моделируется точно так же, как и где-либо еще в EnergyPlus, и будет зависеть от настроек пользователя для алгоритма внешней конвекции — тепловой баланс внешней поверхности в другом месте в этом документе.

Во-вторых, это коэффициент конвекции для поверхностей, обращенных к камере статического давления. Этот коэффициент применяется только к конвекции подстилающей поверхности, когда UTSC активен, и как к коллектору, так и к подстилающей поверхности, когда UTSC пассивен. Когда UTSC активен, мы используем корреляцию конвекции для нагнетаемого воздуха, разработанную McAdams (1954), как опубликовано ASHRAE HoF (2001):

где,

— средняя скорость в камере статического давления, определяемая исходя из того, где — эффективная площадь поперечного сечения камеры, перпендикулярная направлению основного потока.Когда UTSC пассивен, мы моделируем конвекцию так же, как в EnergyPlus для моделирования воздушных зазоров в окнах. Эти корреляции различаются числом Рэлея и наклоном поверхности и основаны на работе различных исследований, включая Hollands et. др., Эльшербины и др. др., Райт и Арнольд. Формулировки задокументированы в стандарте 15099 ISO (2003). Для реализации UTSC подпрограммы были адаптированы из подпрограммы NusseltNumber в WindowManager.f90 (Ф. Винкельманн), которая сама была получена из подпрограммы Window5 «nusselt».

В-третьих, это коэффициент конвекции, используемый для снижения производительности UTSC в условиях окружающей среды с сильным ветром или дождем. Если в файле погоды указано, что идет дождь, то мы устанавливаем = 1000.0, в результате чего температура коллектора будет равна температуре окружающего воздуха. Описанные выше корреляции эффективности теплообменника учитывают умеренное количество ветра, но корреляции, по-видимому, ограничены диапазоном от 0 до 5,0 м / с. Поэтому мы устанавливаем равным нулю, если <= 5.0 м / с. Если> 5,0 м / с, мы используем корреляцию МакАдамса, но с уменьшенной величиной скорости:

Коэффициенты излучения [ССЫЛКА]

UTSC-моделирование требует расчета до четырех различных линеаризованных коэффициентов радиационной теплопередачи. В то время как при расчетах излучения обычно используется температура, возведенная в четвертую степень, это значительно усложняет решение уравнений теплового баланса для одной температуры. Коэффициенты линеаризованного излучения имеют те же единицы измерения и используются таким же образом, что и коэффициенты поверхностной конвекции, и вносят очень небольшую ошибку для соответствующих уровней температуры.

Коэффициент излучения, используется для моделирования теплового излучения между поверхностью коллектора и внешней поверхностью подстилающей поверхности теплопередачи. Мы исходим из единства мнений. Рассчитывается с использованием:

где,

все температуры переведены в градусы Кельвина,

— постоянная Стефана-Больцмана,

— длинноволновое тепловое излучение коллектора, а

— длинноволновое тепловое излучение подстилающей поверхности теплопередачи.

Три других коэффициента,, и используются в другом месте EnergyPlus для теплового баланса внешней поверхности и рассчитываются таким же образом, как уравнение для коллекторов UTSC. [Это достигается путем вызова подпрограммы InitExteriorConvectionCoeffs в файле HeatBalanceConvectionCoeffs.f90. ]

Bypass Control [ССЫЛКА]

Предполагается, что UTSC устроен так, что байпасная заслонка контролирует, забирается ли воздух непосредственно снаружи или через UTSC.Решение о регулировании основывается на том, будет ли полезно нагревать наружный воздух. Существует несколько уровней управления, включая график доступности, независимо от того, холоднее ли наружный воздух, чем уставка смешанного воздуха, или ниже ли температура воздуха в зоне, чем так называемая уставка свободного нагрева.

Предупреждения об изменении размеров [ССЫЛКА]

Хотя конструкция извлеченного коллектора остается на усмотрение пользователя, программа выдает предупреждения, когда скорость всасываемого воздушного потока выходит за пределы диапазона 0.003 до 0,08 м / с.

Общая эффективность [ССЫЛКА]

Общий тепловой КПД UTSC представляет собой полезный выходной отчет и определяется как отношение полезного тепловыделения всей системы к общему солнечному излучению, падающему на общую площадь поверхности коллектора.

где

— полезный приток тепла

— суммарное падающее солнечное излучение

Обратите внимание, что КПД определен только для.Этот КПД включает тепло, рекуперированное от подстилающей стены, и может превышать 1,0.

Collector Efficiency [ССЫЛКА]

Тепловой КПД коллектора представляет собой полезный выходной отчет и определяется как отношение полезного тепловыделения жидкости коллектора к общему солнечному излучению, падающему на общую площадь поверхности коллектора.

Обратите внимание, что КПД определен только для

.

Источники [ССЫЛКА]

Кучер, К.F. 1994. Эффективность теплообмена и падение давления для воздушного потока через перфорированные пластины с боковым ветром и без него. Журнал теплопередачи . Май 1994, т. 116, стр. 391. Американское общество инженеров-механиков.

Ван Деккер, G.W.E., K.G.T. Холландс и А.П.Брюнгер. 2001. Теплообменные соотношения для неостекленных прозрачных солнечных коллекторов с круглыми отверстиями на квадрате с треугольным шагом. Солнечная энергия . Vol. 71, No. 1. С. 33-45, 2001.

ISO.2003. ISO 15099: 2003. Тепловые характеристики окон, дверей и затеняющих устройств — Детальные расчеты. Международная Организация Стандартизации.

Моделирование производительности двойного воздухо-водяного коллектора в солнечной системе водяного отопления и обогрева помещений Приложение

В настоящей работе была разработана и экспериментально проверена подробная математическая модель двойного воздушного / водяного солнечного коллектора (DAWC). Чтобы продемонстрировать применение DAWC, в проанализированных тематических исследованиях были выбраны три здания с разными уровнями энергоэффективности и три местоположения зданий.Было проведено сравнение четырех систем солнечных коллекторов. Солнечная мощность описанных систем была определена путем моделирования с использованием детальной теоретической модели DAWC. Результаты показывают, что в случае комбинирования системы подготовки горячей воды для бытового потребления и системы отопления с рециркуляцией воздуха на основе DAWC можно достичь увеличения выхода солнечной энергии до 30% по сравнению с традиционной системой подготовки горячей воды для бытового потребления, зависящей от климат и характеристики здания.

1.Введение

Плоские солнечные коллекторы, вероятно, являются наиболее фундаментальной и наиболее изученной технологией для систем горячего водоснабжения на солнечной энергии. Технология плоских коллекторов развивалась более 60 лет. Товары, которые продаются сегодня, доказали свою долговечность и надежность, поэтому коллекторы считаются достаточно зрелой технологией. Однако, даже если это устройство достигло хорошего технологического уровня и позиции на рынке, научный и технологический мир проявляет постоянное внимание к улучшению энергетических характеристик коллектора.Способы повышения энергоэффективности в целом можно разделить на две категории: использование новых технологий, материалов и компонентов и сочетание уже существующих технологий использования солнечной энергии в одном объекте (гибридный коллектор).

Целью объединения двух различных технологий использования солнечной энергии является расширение области применения данного коллектора и увеличение потенциального выигрыша энергии от площади, занимаемой коллектором. Известным примером такого многоцелевого коллектора является фотоэлектрический-тепловой солнечный коллектор, сочетающий фотоэлектрическую технологию и солнечный тепловой коллектор.

Настоящее исследование посвящено двухжидкостному солнечному коллектору, сочетающему воздушный и жидкостный солнечные коллекторы. Идея объединения обоих типов технологий в двойном солнечном коллекторе воздух / вода (DAWC) не нова. Это возникло из типичной ситуации в умеренных и холодных климатических зонах, где солнечного излучения достаточно для приготовления горячей воды для бытовых нужд (50-60 ° C) летом, тогда как температура на выходе из солнечных коллекторов зимой обычно не поддерживается. достичь значений выше 30 ° C; однако этого может быть достаточно, например, для подогрева свежего воздуха.Такая интегрированная конструкция позволяет увеличить годовой выход энергии солнечной системы и максимально увеличить время работы, что делает ее более рентабельной, чем обычные солнечные водные или воздушные системы.

Ряд исследователей изучали тепловые характеристики солнечных коллекторов, работающих одновременно с двумя разными типами жидкостей. Assari et al. В [1] представлена ​​математическая модель двойного солнечного коллектора воздух / вода по методу эффективности. Модель была экспериментально проверена и впоследствии использована для анализа производительности двойного солнечного коллектора воздух / вода с тремя различными типами воздушных каналов, такими как прямоугольное ребро, треугольное ребро и без ребра.Результаты моделирования показали, что прямоугольный плавник имеет лучшие характеристики по сравнению с другими. Джафари и др. [2] представили анализ энергии и эксергии двойного солнечного коллектора воздух / вода с треугольными воздушными каналами. Исследование показало, что двойной солнечный коллектор воздух / вода имеет лучшую энерго- и эксергетическую эффективность, чем традиционный жидкостный или воздушный коллектор. Ma et al. [3] представили экспериментальный и теоретический анализ эффективности двойного солнечного коллектора воздух / вода с L-образными ребрами и подтвердили, что скорость воздушного потока является ключевым фактором теплового КПД.Позже Mohajer et al. [4] провели экспериментальное исследование двойного солнечного коллектора воздух / вода, разработанного Assari et al. [1]. Эксперименты показали, что систему на основе солнечных коллекторов двойного назначения можно использовать как бытовую сушильную систему, а также для обеспечения горячего водоснабжения. Арун и Арун [5] сосредоточили свои исследования на использовании пористой среды в конструкции солнечного коллектора двойного назначения, и они указали, что использование пористой среды приводит к увеличению теплового КПД коллектора.Nematollahi et al. [6] представили экспериментальное сравнение одножидкостной солнечной системы на основе жидкостного коллектора и двойной воздушно-водяной солнечной системы, основанной на двойном воздушно-водяном солнечном коллекторе. Результаты показали, что двойная система воздух / вода имеет более высокую эффективность, чем одножидкостная система. Венкатеш и Кристрадж [7] провели экспериментальное исследование многоцелевой системы солнечных коллекторов, основанной на комбинации водяных и воздушных коллекторов, и подтвердили более высокую эффективность системы по сравнению с традиционной системой.В отличие от предыдущих исследований, Ji et al. [8] представили анализ раздельного использования воздушной и водной частей двойного солнечного коллектора воздух / вода. В предлагаемой системе встроенный в здание солнечный коллектор двойного назначения будет использоваться для отопления помещений зимой и нагрева воды летом. Результаты показали снижение тепловой нагрузки зимой и надежную работу системы подготовки горячей воды в летний сезон.

В настоящем исследовании детальная теоретическая модель DAWC была разработана и экспериментально подтверждена.Впоследствии модель использовалась для моделирования годовой производительности четырех различных солнечных систем. Чтобы продемонстрировать применение DAWC, в качестве тематических исследований были выбраны три здания из разных мест, каждое с разным энергопотреблением. Отличительной особенностью представленного исследования является сравнение различных потенциальных применений двойных солнечных коллекторов воздух / вода для зданий с разными уровнями энергоэффективности и различными климатическими условиями.

2.Подробная теоретическая модель DAWC

Для оценки энергетических характеристик различных солнечных систем на основе DAWC использовалась среда моделирования TRNSYS. TRNSYS (программа моделирования переходных систем) широко используется для моделирования как солнечной, так и несолнечной системы [9]. Системная модель состоит из отдельных моделей компонентов, которые связаны между собой путем связывания выходов одного компонента с входами другого. Каждая модель представлена ​​параметрами и входами для вычисления выходных данных как функции времени.Поскольку доступные библиотеки моделей компонентов TRNSYS не содержат математической модели коллектора DAWC, подробная теоретическая модель двойного солнечного коллектора воздух / вода (тип 207) была создана для использования в среде TRNSYS на основе предыдущих моделей жидкости. солнечный коллектор (тип 205) и воздушный солнечный коллектор (тип 206). Более подробную информацию об этих моделях можно найти у Shemelin и Matuska [10, 11] и Shemelin et al. [12].

Представленная модель не предполагает одновременной работы жидкой и воздушной частей.Это означает, что модель DAWC работает либо как коллектор жидкости, либо как коллектор воздуха, в зависимости от рабочего режима. Если Operation Mode равен 0, модель работает как сборщик жидкости; если он равен 1, он работает как коллектор воздуха.

2.1. Описание модели

Представленная модель представляет собой подробную математическую модель, разработанную для моделирования тепловых характеристик двух различных конструкций солнечных коллекторов. Рассмотренные конструкции DAWC показаны на рисунке 1.Конструкция 1 представляет собой конфигурацию верхнего соединения трубы абсорбера с одинарным воздушным потоком между абсорбером и изоляцией нижней рамы. Конструкция 2 представляет собой конфигурацию верхнего соединения трубы абсорбера с одинарным воздушным потоком между абсорбером и прозрачной крышкой.

DAWC может быть задан множеством подробных параметров, таких как оптические свойства прозрачной крышки и поглотителя, а также теплофизические свойства основных компонентов солнечного коллектора.Кроме того, прозрачная крышка (одинарное остекление с прозрачной изоляцией) и задняя теплоизоляция определяются температурно-зависимой теплопроводностью.

Представленная модель DAWC решает одномерный энергетический баланс солнечного коллектора в установившихся условиях в соответствии с принципом уравнения Хоттеля-Уиллиер для полезной тепловой мощности:

В этом уравнении — площадь поглотителя (м ² ), — коэффициент теплоотвода коллектора (-), — коэффициент пропускания солнечного света крышкой коллектора (-), — коэффициент поглощения солнечного излучения поглотителем (-), — общая солнечная энергия (Вт / м), — общий коэффициент теплопотерь коллектора (Вт / м ² · K), — температура жидкости на входе (K) и — температура окружающей среды (K).

Предлагаемая модель в целом состоит из двух частей, решаемых в итерационных циклах: баланс внешней энергии поглотителя (передача тепла от поверхности поглотителя в окружающую среду, см. Рисунки 2 и 3) и баланс внутренней энергии поглотителя ( перенос тепла с поверхности поглотителя в теплоноситель). Как внешний, так и внутренний энергетический баланс взаимозависимы. Общий коэффициент теплопотерь коллектора (в зависимости от температуры), являющийся основным выходом внешнего баланса, является одним из входов внутреннего баланса.С другой стороны, средняя температура поглотителя (K), выходящая из внутреннего баланса, используется в качестве входных данных для внешнего баланса. Поскольку коэффициенты теплопередачи зависят от температуры, температуры поверхностей для основных плоскостей коллектора вычисляются в итерационном цикле до тех пор, пока последовательные результаты средних температур не будут отличаться менее чем на 0,01 К.

Был введен еще один итерационный цикл. переносить результаты из внешнего баланса во внутренний баланс и результаты из внутреннего баланса во внешний баланс.Основная электрическая аналогия предлагаемой модели представлена ​​на рисунках 2 и 3. Более подробное описание предлагаемой модели можно найти в Shemelin et al. [12].

Модель была реализована в среде TRNSYS, поскольку тип 207 предлагает параметрический анализ различных вариантов конструкции для годовой производительности солнечного коллектора в данном приложении солнечной системы. Также есть возможность изменять математические соотношения, описывающие фундаментальные явления теплопередачи (естественная конвекция, ветровая конвекция, вынужденная конвекция и т. Д.) и выполнить анализ чувствительности для выбранных корреляций.

2.2. Проверка модели

Модель была экспериментально проверена на прототипе DAWC (см. Рисунок 4) в рамках тестирования солнечного коллектора в соответствии с европейским стандартом EN ISO 9806 в аккредитованной лаборатории солнечной энергии Чешского технического университета в Праге. Испытания жидкостной и воздушной частей проводились отдельно (см. Рисунок 5). Прототип DAWC был построен из экспериментального солнечного водосборника путем регулировки внутреннего воздушного зазора.Подробные параметры изготовленного прототипа приведены в таблице 1. Если рабочий режим — жидкостный нагрев, вода течет по медным трубкам, а воздушные каналы закрываются на входе и выходе. С другой стороны, вход и выход водопроводных труб в режиме воздушного отопления закрыты.

914 914 914 914 Размеры коэффициент излучения 914 Стекло для солнечных батарей мм 935 9142 9142 9142 9142 9142 9142 9142 914 Изоляционный материал Параметр коллектора Значение Параметр коллектора Значение 0.05 Площадь (брутто, апертура, абсорбер) 1,6 м 2 , 1,52 м 2 , 1,49 м 2 Коллекторная труба Cu Материал крышки Количество стояков 10 Толщина переднего воздушного зазора 30 мм Расстояние между стояками 100 мм Материал абсорбера Алюминий 0.4 мм Канал для потока воздуха 10 мм Коэффициент пропускания крышки 0,92 Толщина задней изоляции 40 мм Поглощающая способность абсорбера 0,95

На рисунках 6 и 7 показаны экспериментально оцененные точки КПД и теоретически смоделированные характеристики КПД как в жидкостном, так и в воздушном рабочих режимах.Точки экспериментальных данных об эффективности солнечного коллектора соединены с комбинированными столбцами стандартной неопределенности на графиках. Анализ неопределенности был предоставлен на основе методологии, опубликованной в Mathioulakis et al. [13] и Мюллер-Шёлль и Фрей [14]. Теоретический расчет характеристики эффективности с помощью модели подвержен неопределенности реальных параметров коллектора, которые используются в качестве входных данных для модели. Следовательно, результаты теоретических расчетов могут быть представлены в виде двух ограничивающих кривых, на которых значения КПД коллектора могут быть найдены в действительности.Из результатов видно, что смоделированные характеристики эффективности относительно хорошо соответствуют измерениям, что дает уверенность в разработанной модели. Более подробную информацию о проверке модели и анализе неопределенности можно найти в Shemelin et al. [12].

3. Примеры из практики

Чтобы оценить энергетические характеристики солнечной системы DAWC, была проанализирована годовая выработка солнечной энергии для конкретного участка и при определенных условиях. Три односемейных дома (здания A, B и C) (см. Рисунок 8) из разных мест (Стокгольм, Прага и Милан), каждый с разным уровнем энергоэффективности, были рассмотрены в качестве тематических исследований для сравнительного анализа.Подробные параметры здания перечислены в Таблице 2. Для расчета общей потребности в тепле использовалась программа моделирования TRNSYS 17. Климатические данные, использованные в анализе, были взяты из TMY (Meteonorm) для Стокгольма, Праги и Милана. Климатические условия рассматриваемых площадок приведены в таблице 3. Результаты моделирования представлены на рисунках 9 и 10.

Ключевые значения Корпус А Корпус Б Корпус C Общие данные Заполняемость 4 человека Источник климатических данных TMY14 (дневная / 2 ночь) точка 20 ° C / 20 ° C Расход приточного воздуха 100 м 3 / ч КПД блока рекуперации тепла 75% Внутренняя выгода () Вт / м 2 Средневзвешенное значение 0.187 Вт / м 2 · K 0,375 Вт / м 2 · K 0,489 Вт / м 2 · K Геометрические данные здания Общая площадь пола м 2 Площадь теплого пола 246 м 2 Вентилируемый объем 607 м 3 3 14 Расход горячей воды 914 935 914 935 914 935 на TMY Температура горячей воды 55 ° C Профиль смесителя 160 л / сутки (7.00:65 л; 12.00: 30 л; 19.00: 65 л)

914 солнечное облучение на поверхности (Юг, 45 °) Годовые значения Стокгольм / Швеция Прага 914 914 914 935 914 914 914 / Чехия Широта 59,65 ° N 50,10 ° N 45,43 ° N Средняя температура окружающей среды 5,3 ° C 7.9 ° C 11,7 ° C Минимальная температура окружающей среды -19,9 ° C -15,2 ° C -7,7 ° C Максимальная температура окружающей среды 28,3 ° C 30,3 ° C 45,1 ° C Глобальное горизонтальное солнечное облучение 981 кВтч / м 2 999 кВтч / м 2 1255 кВтч / м 2 1231 кВтч / м 2 1114 кВтч / м 2 1392 кВтч / м 2

.Солнечные системы

Для проведения сравнительного анализа потенциальных применений двойных коллекторов воздух / вода были проанализированы четыре различные системы солнечной энергии. Эталонная система (RS) — это обычная солнечная система горячего водоснабжения (см. Рисунок 11), разработанная с использованием обычных плоских жидкостных коллекторов со следующими параметрами: оптическая эффективность 0,81; линейный коэффициент теплопотерь 3,58 Вт / м ² · К; квадратичный коэффициент теплопотери 0,0045 Вт / м ² · K ² ; и модификатор угла падения,.Подробные параметры эталонной системы перечислены в Таблице 4. Для каждого местоположения существует разная конструкция площади коллектора для достижения аналогичной доли солнечной энергии для применения в системах водяного отопления ().

Параметр Описание Ориентация коллектора Южный угол наклона коллектора 451442 914 914 914 914 935 914 Стокгольм и Прага: 4.8 м 2 ; Милан: 3,2 м 2 Массовый расход коллектора 50 л / ч · м 2 Теплоноситель Пропиленгликоль Управление насосом Включение / выключение насоса перепад температур коллектор-накопитель 8 K / 2 K Трубопровод Подводящий и обратный трубопроводы расположены во внутренней и внешней среде: по 10 м, DN 16 с теплоизоляцией 25 мм () Теплообменник Гладкотрубный теплообменник с (± 15%) для 42 ° C / 40 ° C (температура на входе / температура хранения в резервуаре) Резервуар для хранения Объем: 200 л; потеря тепла: 1.4 кВтч / сутки; Соотношение высота / диаметр: 2,5

Первая альтернативная система (V1) основана на DAWC, который в жаркое время года работает в жидком режиме для приготовления горячей воды, а затем работает в остальное время года (холодное время года) для предварительного нагрева свежего воздуха перед его поступлением в вентиляционную установку с рекуперацией тепла (см. Рисунок 12). В режиме воздушного отопления свежий воздух проходит через коллектор и затем дополнительно нагревается в вентиляционной установке с рекуперацией тепла.В случае недостаточного солнечного света (пасмурное небо или ночное время) воздух обходит коллектор.

Вторая система (V2) имеет ту же конфигурацию, что и первая альтернатива (V1), за исключением того, что коллектор устанавливается на выходе из вентиляционной установки с рекуперацией тепла. В режиме воздушного отопления свежий воздух сначала предварительно нагревается в вентиляционной установке с рекуперацией тепла, а затем опционально проходит через коллектор (см. Рисунок 13). Предварительно нагретый воздух проходит через коллектор только в тех случаях, когда коллектор может нагревать воздух, в противном случае подогретый воздух обходит коллектор.

Третья система (V3) отличается от двух предыдущих — DAWC работает в жаркое время года в жидком режиме для приготовления горячей воды, а затем работает в остальное время года (холодное время года) как солнечный коллектор воздуха. для системы отопления с прямой циркуляцией воздуха (см. рисунок 14). В режиме воздушного отопления циркулирующий воздух из помещений нагревается в коллекторе, а затем возвращается в здание. Свежий воздух после предварительного нагрева в теплообменнике смешивается с циркулирующим воздухом и только после этого попадает в жилые комнаты.В пасмурные дни и ночью циркуляционный воздух не проходит через коллектор. Основной особенностью этого варианта является то, что расход не ограничивается расходом приточного воздуха и может быть увеличен до 400 м ³ / ч.

Продолжительность жаркого и холодного сезонов различна для каждой системы и зависит от климатических условий и общей потребности здания в тепле. По сути, математическая модель DAWC способна определить, в каком режиме (режим водяного или воздушного нагрева) он должен работать, чтобы получить максимальную производительность.

Расчетные параметры коллектора DAWC, которые использовались при моделировании всех альтернативных систем (V1, V2 и V3), такие же, как у прототипа DAWC, и перечислены в таблице 1. Параметры солнечной системы горячего водоснабжения в Жидкостный режим такой же, как и для эталонной системы, и перечислен в таблице 4. Параметры и рабочие условия системы воздушного нагрева показаны в таблице 5.

Установить температура точки Параметр V1 V2 V3 Ориентация коллектора Юг, 45 ° (в зависимости от наклона крыши) Площадь коллектора На основе площади коллектора для эталонного варианта 22 ° C Функция Предварительный нагрев свежего воздуха (до блока HR) Предварительный нагрев свежего воздуха (после HR u нит) Прямой подогрев воздуха (рециркуляционный воздух) Расход воздуха 100 м 3 / час 100 м 3 / час 400 м 3 / час

5.Результаты и обсуждение

Чтобы продемонстрировать применение DAWC, три здания (здания A, B и C) из трех разных мест (Стокгольм, Прага и Милан), и каждое с разными уровнями энергоэффективности были выбраны в качестве тематических исследований для всестороннего исследования. анализ. При анализе сравнивались четыре разные солнечные системы. Солнечная мощность описанных систем была определена путем детального моделирования в TRNSYS как разница в общей потребности в тепле здания с солнечной системой и без нее.Результаты моделирования показаны в Таблице 6. Значения в скобках указывают относительную разницу между данной альтернативой и эталонной системой.

B RS (кВтч / м 2 ) V1 (кВтч / м 2 ) V2 (кВтч / м 2 4) V м 2 ) Стокгольм Корпус A 418 418 (0%) 439 (5%) 418 424 (1%) 461 (10%) 494 (16%) Корпус C 418 456 (9%) 511 (20%) 582 (32%) Прага Корпус A 426 426 (0%) 432 (1%) 448 (5%) Корпус B Корпус B 427 (0%) 443 (4%) 474 (11%) Корпус C 426 437 (2%) 467 (9%) 529 (22%) Милан Корпус A 677 677 (0%) 677 (0%) 677 ) 680 (0%) Корпус B 677 677 (0%) 684 (1%) 692 (2%) Корпус C 677135 (1%) 711 (5%) 739 (9%)

Во-первых, результаты моделирования показывают, что конструкция DAWC позволяет увеличить годовой выход энергии солнечная система в зависимости от типа здания и климата.Это можно объяснить тем, что в холодное время года интенсивности солнечного излучения недостаточно для нагрева жидкости в коллекторе до температуры, пригодной для ГВС, но, с другой стороны, достаточно для нагрева окружающей среды. свежий воздух при низкой температуре или циркулирующий воздух при температуре помещения. Кроме того, видно, что более высокое потребление тепловой энергии в здании коррелирует с более высоким выходом солнечной энергии в сравниваемых системах. Это означает, что DAWC в режиме воздушного отопления не только снижает тепловые потери вентиляции, но также способствует снижению потребности в обогреве помещения.

Во-вторых, можно заметить, что альтернативная система V3 показывает самый высокий годовой выход солнечной энергии среди сравниваемых систем. Этот результат является следствием более высокой эффективности DAWC (режима воздушного нагрева) из-за благоприятных условий эксплуатации. Эффективность воздушной части DAWC зависит от ряда параметров, но расход воздуха в коллекторе является доминирующим (см. Рисунок 5). В случае вариантов V1 и V2 расход воздуха в коллекторе ограничен расходом воздуха для вентиляции 100 м ³ / ч, в то время как в случае варианта V3 расход воздуха увеличивается до 400 м ³ / ч.

В случае альтернативы V1 производительность блока рекуперации тепла ограничена, поскольку температура воздуха после DAWC может быть значительно выше, чем температура наружного воздуха. Более того, если температура свежего воздуха после DAWC выше 18 ° C, свежий воздух обходит блок рекуперации тепла и направляется прямо в здание. Здесь солнечный DAWC заменяет рекуперацию тепла для вентиляции.

Если коллектор расположен за рекуператором тепла, чтобы обеспечить дополнительное повышение температуры поступающего в помещение воздуха, система коллектора более выгодна с точки зрения энергии (система V2).Тем не менее, эффективность DAWC ограничена, поскольку температура воздуха после блока рекуперации тепла выше, чем температура наружного воздуха, и, следовательно, тепловые потери солнечного коллектора выше по сравнению с конфигурацией в системе V1.

Естественно, сочетание системы DAWC с рекуперацией тепла из отработанного воздуха снижает возможную экономию тепла за счет коллектора DAWC. Здесь DAWC и система рекуперации тепла являются конкурирующими системами, поэтому потенциальная экономия, таким образом, в целом ограничена.

Наконец, результаты моделирования показывают, что солнечная система DAWC более эффективна в холодных и умеренных климатических зонах, чем в теплых климатических зонах. Для теплого климата температура окружающего воздуха в течение дня зимой высокая, а потребность в обогреве помещений низкая, поэтому производительность DAWC (режим воздушного отопления) ограничена. С другой стороны, по-прежнему существует высокий спрос на энергию для горячей воды, который зимой практически не ограничивается. В результате, иногда для DAWC более эффективно работать в жидкостном режиме зимой, чем в режиме воздушного отопления для теплого климата.Точно так же больший потенциал применения DAWC показан для зданий с более высокой потребностью в обогреве помещений.

6. Выводы

Подробная математическая модель DAWC была разработана и проверена экспериментальными испытаниями коллектора в жидкостном и воздушном режимах нагрева. Впоследствии был проведен всесторонний анализ различных солнечных систем на основе DAWC для трех типов зданий (уровней энергоэффективности) в трех климатических зонах.

На основе моделирования с использованием практических проектных данных можно сделать следующие выводы: (i) Альтернатива V3 с применением DAWC в системе отопления с рециркуляцией воздуха показывает самый высокий годовой выход солнечной энергии среди сравниваемых систем.В зависимости от типа здания предлагаемая система V3 позволяет увеличить годовой выход энергии солнечной системы до 32% для климатических условий Стокгольма, до 22% для климатических условий Праги и до 9% для климатических условий Климатические условия Милана также. (Ii) Система DAWC более эффективна для зданий с высоким потреблением тепловой энергии, особенно в умеренном и холодном климате. Например, для умеренных климатических условий и для здания с «высоким» потреблением тепловой энергии годовой выход энергии альтернативной солнечной системы V3 примерно на 103 кВтч / м ² выше по сравнению с эталонной системой RS.С другой стороны, для тех же климатических условий и для здания с «низким» потреблением тепловой энергии годовой выход энергии всего на 22 кВтч / м ² выше по сравнению с эталонной системой RS (iii) Комбинация системы DAWC с рекуперацией тепла из отработанного воздуха снижает потенциальную экономию тепла.

Доступность данных

Подробные результаты моделирования можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа была поддержана Министерством образования, молодежи и спорта в рамках Национальной программы устойчивого развития I, проект № LO1605.

солнечная система водяного отопления pdf

солнечная система водяного отопления pdf Солнечная водонагревательная система состоит из солнечного коллектора, накопительного бака, жидкого теплоносителя, средств управления системой, в зависимости от типа системы, и резервного нагревателя, где это необходимо. Области применения: Солнечная водонагревательная система ~ Солнечная водонагревательная система С солнечной водонагревательной системой ESE вы можете нагревать от 60 до 90% бытовой горячей воды, используя тепло от солнца.Доля солнечной энергии, выраженная в процентах, представляет собой вклад солнечной системы в среднесуточную потребность в нагреве воды. 1.1 Определите тип солнечной системы отопления (например, антифриз с обратной связью, обратный дренаж, прямая рециркуляция, встроенный накопительный коллектор, термосифон). Накопление тепловой энергии всегда было одним из наиболее важных компонентов в системах солнечного нагрева воды в жилых домах. способ солнечной системы водяного отопления. Эта солнечная водонагревательная система состоит из четырех основных частей — солнечных коллекторов, солнечной насосной станции, резервуара для хранения солнечной энергии и водопровода для теплоносителя.В дополнение к различным деталям, необходимым для солнечной системы водяного отопления, вам нужно будет выбрать правильный размер системы для вашего дома. Рабочие материалы Количество горячей воды, производимой солнечным водонагревателем, зависит от типа и размера системы, количества солнечного света, доступного в системе. Независимо от того, используются ли один или два резервуара, вода для дома нагревается за счет солнечной энергии. Рисунок Энди Уокера с данными из. Это более часто используемый вариант, в котором в качестве второго резервуара используется обычный водонагреватель с прямым нагревом.Солнечная система водяного отопления — это коммерчески жизнеспособный и технологически зрелый продукт, который существует в стране много лет. Наш онлайн-сервис эссе — самый надежный сервис написания тезисов о солнечной водонагревательной системе. 2. Это называется системой предварительной подачи. Исследована система солнечного нагрева воды, состоящая из 12 коллекторов и накопительного бака для естественной и принудительной циркуляции с отводом горячей воды из накопительного бака и без него. Важно отметить, что солнечное нагревание воды снижает затраты на электроэнергию для пользователей, поскольку солнечная энергия является бесплатным ресурсом.Понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный используется для интеграции с солнечной водонасосной системой для ее эффективной работы. Солнечное излучение — это зависящий от времени источник энергии с прерывистым характером. Солнечный водонагреватель. Солнечные водонагревательные системы поставляются с солнечными коллекторами площадью 25 кв. М. 3% зданий имеют солнечную энергию. Одна треть каждого здания загружается солнечными батареями. Энергопотребление контролируемой нагрузки не компенсируется солнечными батареями. 3 мая 2021 года. Наша солнечная система отопления легко адаптируется к любой форме домашнего отопления, включая воздушные печи, радиаторы и водяные полы с подогревом.Обычный резервуар обычно уже установлен до начала установки. Обогрейте дом и бассейн без проблем. Изолированный трубопровод. Зигзагообразный коллектор, инструкция по устройству солнечного водонагревателя стр. 5 1.3. Просмотрите и загрузите онлайн-руководство пользователя НАГРЕВАТЕЛИ СОЛНЕЧНОЙ ВОДЫ Solahart. Низкотемпературный водонагреватель для промышленных процессов — одно из идеальных применений для солнечной энергии. Система солнечного нагрева воды состоит из следующего оборудования: Солнечный коллектор.км. Водяное отопление — это повсеместное использование энергии в жилищном строительстве, на которое приходится 17,7% энергопотребления в жилищном секторе (EIA 2012). Бесплатная брошюра по солнечной энергии в формате pdf. горячая вода в депо используется, в частности, для душевых и умывальников в раздевалках. Экспериментальные измерения показывают, что вода в баке нагревается существующим солнечным гейзером, горячая вода поступает из солнечного бака. Солнечная энергия, передаваемая от Солнца через космос к Земле с помощью электромагнитного излучения, должна быть преобразована в тепло, прежде чем ее можно будет использовать в практической системе отопления или охлаждения.Солнечное водонагревание — это простая, эффективная и доступная технология, которая может сократить расходы на нагрев воды от 50 до 80 процентов. Не выбирайте солнечную систему водяного отопления, основываясь исключительно на ее энергоэффективности. 1. Его подробная спецификация и цена указаны ниже. СОЛНЕЧНЫЙ ВАРИАНТ И СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР солнечная энергия — это очень большой, неисчерпаемый источник энергии, энергия от солнца перехватывается Принцип работы солнечной энергетической системы Большинство солнечных тепловых энергетических систем состоят из солнечного коллектора, блока управления с насосом и накопительного бака. для горячей воды.Будет выбран один квалифицированный подрядчик, который предоставит всю рабочую силу, надзор, оборудование, инструменты, материалы и сопутствующие расходы, необходимые для проектирования, установки, испытаний и ввода в эксплуатацию всей солнечной системы водяного отопления. Затем нагретая вода возвращается в ваш бассейн, тем самым нагревая бассейн и экономя затраты на электроэнергию. Минимальный расчетный срок службы солнечных нагревателей для бассейнов составляет 12 лет. B. Подключение компонентов солнечной водонагревательной системы 11 Часть 6 — Запуск и эксплуатация 11 Часть 7 — Техническое обслуживание и устранение неисправностей 11 Детали, входящие в комплект 12 Предисловие Это руководство предназначено для использования вместе с другой литературой, поставляемой с солнечным водонагревателем и Солнечная 3.Эта система может быть подключена к ванным комнатам и кухне. Закаленное стекло. Руководство по проектированию районных / центральных солнечных водонагревательных систем содержит рекомендации по оптимальным и надежным конфигурациям солнечных водонагревательных систем в различных климатических условиях, с проектными спецификациями, принципами планирования и руководящими принципами для этих систем. Устройство, используемое для приготовления пищи за счет преобразования солнечной энергии… Таким образом, вы можете получить обратно те деньги, которые вы вложили в систему солнечного отопления, когда продадите свой дом. Разжигание печи для нагрева воды согревало весь дом.Резервуар, разработанный специально для солнечной энергии, лучше всего подходит для максимальной эффективности и минимальных хлопот. система солнечного нагрева воды на нагрузке от электросети и индикация надежности текущей системы. Создание параболического солнечного водонагревателя с использованием 123D: Для этого проекта я намеревался создать солнечный эквивалент водопроводного крана на кофемашине: солнечный водонагреватель по запросу. Солнечная энергия — это наиболее экономичная форма обогрева бассейна, без дополнительных эксплуатационных расходов, с низкими затратами на обслуживание и извлечением выгоды из обильного предложения… Наш проект (Пассивная солнечная система нагрева воды) 8.Вам больше не нужно проводить обширные исследования, необходимые для того, чтобы точно определить, какие компоненты составляют полностью функциональную солнечную систему горячего водоснабжения … С 1969 года нашей целью было проектировать, тестировать и производить солнечные системы отопления, которые экономят ваши деньги и повышают ценность твой дом. Нагретая вода начинает подниматься через соединение в верхней части коллектора к изолированному накопительному резервуару. Но для комбинированных систем отопления / водонагревания, которые можно сделать своими руками, лучшим выбором будет большая воздушная коллекторная система.В последнем цикле роста солнечного отопления, в течение 1980-х годов, более двух десятков производителей изготовили дифференциальный ранее существовавший резервуар для нагрева воды с солнечным теплообменником. Доступны размеры 4х8 дюймов, панели 4х10 и 4х12 дюймов. Выбираем солнечную. Тепло внутри эвакуированных трубок — 3 мая 2021 года. Учитывая, что примерно 20-30% электроэнергии в Индии используется для нагрева воды в городских домохозяйствах, коммерческих и институциональных зданиях, экономия затрат имеет значительный потенциал. Чем выше доля солнечной энергии, тем больше доля солнечной энергии в нагреве воды, что снижает потребление энергии резервным водонагревателем.Блок-схема пассивной и активной солнечной системы водяного отопления 2.1 Плоский солнечный коллектор Это солнечный коллектор, предназначенный для… электронасосов. Выделите и промаркируйте участок фанерной панели 3 ‘x 2’, примыкающий к резервуару для горячей воды солнечной энергии, для баланса компонентов системы 3.2 / насосного агрегата. Солнечные водонагревательные системы используют бесплатное тепло, поступающее от солнца, для подогрева горячей воды для бытового потребления (ГВС). Насосная станция для солнечных батарей использует насос для циркуляции теплоносителя через «коллекторный контур».В активной системе используется электрический насос для циркуляции теплоносителя; пассивная система не имеет насоса. Насос для бассейна обеспечивает циркуляцию воды в бассейне через солнечный коллектор с подогревом. После установки CopperSun выглядит как элегантный световой люк, менее заметный, чем камин или небольшая спутниковая антенна. Принцип работы солнечной системы горячего водоснабжения Когда солнечное излучение нагревает коллектор, вода внутри также нагревается. Заявитель может получить разъяснения от города относительно его толкования или применения закона, постановления, кодекса или утвержденного основного заявления о политике.Это единственный солнечный прибор с запатентованной конструкцией, встроенной в крышу. коллекторной площади всего чуть более 2,5 млн кв. Он занимает площадь 35 кв. Вам нравится купаться в бассейне с солнечным подогревом! Полученная в результате конструкция системы в масштабе сообщества основана на климатических условиях, требованиях к хранению энергии, подходящем здании и энергетической площади для солнечного бака емкостью 100 литров. Дома, мы стремились интегрировать дизайн солнечной системы водяного отопления, которая будет использоваться в одном из домов. Если солнечный водонагреватель не может подавать воду выше установленной температуры, сработает только электрический водонагреватель.Однако перед определением размеров солнечной системы следует реализовать стратегии сокращения водопотребления. Поскольку солнечная энергия относительно разрежена, когда достигает Земли, размер системы… Сертификация системы В HP123 мы представили руководство по выбору солнечного коллектора горячей воды — «двигателя» системы ТБО, которая собирает энергию.
Райядос Де Монтеррей Джерси, Женская повязка на голову с цветочным рисунком, Толука против Монтеррей Форбет, В каком эпизоде ​​отравилась Астрид, Требования к зрению кабинного экипажа Индиго, Посылка не была доставлена ​​Da Shopee, Сотрудничество Southside Thrive,

Проектирование солнечной тепловой системы

Solar Системы водяного термального нагрева улавливают солнечную энергию в виде тепла, которое передается в водонагреватели.Замена необходимости сжигать топливо, такое как газ, уголь или дрова.

Вернуться к статьям

Обзор солнечной тепловой энергии

Solar Системы водяного термального нагрева улавливают солнечную энергию в виде тепла, которое передается в водонагреватели. Замена необходимости сжигать топливо, такое как газ, уголь или дрова.

В зависимости от того, сколько горячей воды вам нужно, системы горячего водоснабжения, которая у вас уже есть, вашего бюджета и места вашего проживания, существует несколько способов собрать систему.Ниже мы опишем некоторые из проектов системы, которые вы могли бы реализовать

.

Активный «прямой» открытый контур

В активной системе прямого открытого цикла вода, которую вы используете в ванне и кранах, будет той же водой, которая когда-то была нагрета солнцем в вашей солнечной панели (или другом коллекторе).

Более холодная вода забирается из накопителя горячей воды и перекачивается (активная часть) в солнечный коллектор для нагрева.Затем горячая вода возвращается в цилиндр. В Великобритании для защиты от замерзания мы устанавливаем контроллер, который отключит подачу к коллектору, как только наружная температура упадет до определенного уровня. Вы можете щелкнуть по картинке, чтобы увидеть большую картину того, как эта система работает вместе.

Мы часто рекомендуем системы Active Direct Open Loop, когда клиенты ищут простое или недорогое решение. Во многих случаях активная «прямая» система открытого цикла может быть установлена ​​с использованием существующих накопителей горячей воды и водонагревателей, большая часть существующей трубопроводной системы остается прежней, и эти системы хорошо интегрируются с существующими котлами.

Активная система обратного слива (с водой)

При активной системе обратного слива, использующей воду, температура воды в цилиндре контролируется, когда температура падает ниже определенного уровня, вода перекачивается в солнечные коллекторы для нагрева. Когда вода не используется, она сливается обратно в систему, чтобы избежать замерзания.

Системы

Drain Back также популярны благодаря простоте установки и конструкции.

Активный «косвенный» замкнутый контур (с антифризом / гликолем)

Активные «непрямые» системы используют специальный контур для передачи жидкости, такой как гликоль, между солнечным коллектором и накопителем горячей воды.Жидкость нагревается в коллекторе, затем это тепло передается воде в цилиндре через теплообменник (часто нагревательный змеевик, похожий на нагревательный элемент в чайнике).

Второй змеевик в такой системе используется для передачи тепла от других методов нагрева, таких как бойлеры и погружные устройства, когда солнечные коллекторы не используются.

Активные «непрямые» системы с замкнутым контуром очень популярны в Великобритании, но немного дороже, чем системы прямого действия, поскольку потребуется установить цилиндр с двумя змеевиками, если у вас его еще нет и имеется больше трубопроводов.

Пассивный тепловой сифон

Здесь резервуар для хранения воды размещается выше солнечных коллекторов, чтобы тепло, захваченное коллекторами, могло подниматься в резервуар и нагревать воду. Это не очень эффективная система, но поскольку она не расходует энергию, она может быть полезна в некоторых ситуациях.

Нагреватели периодического действия

Здесь накопительный бак или цилиндр является коллектором, вода нагревается солнцем по мере того, как нагревается цилиндр.При таком типе системы необходимо подумать о том, что происходит с накопленным теплом в ночное время.

Солнечное тепловое оборудование

• Солнечные тепловые коллекторы: — Также называемые солнечными панелями, могут быть плоскими или откачиваемыми трубками.
• Цилиндр горячей воды: — Часто, но не всегда, цилиндр с двумя змеевиками, тепло от коллектора нагревает воду в баке для использования в системе горячего водоснабжения.
• Солнечный тепловой контроллер: Используется для управления температурой и насосом.
• Солнечный тепловой насос: Используется для циркуляции жидкости между коллектором и насосом.
• Монтажный комплект: Используется для установки на крыши и другие подходящие поверхности.
• Трубопровод: Для подключения компонентов к существующей системе горячего водоснабжения.

Выбор солнечного теплового коллектора

Гелиотермальные коллекторы

образуют головную часть или часть улавливания энергии солнечной термальной системы водяного отопления.Существует два типа коллекторов: плоские пластинчатые коллекторы и вакуумные трубчатые коллекторы.

При оценке двух различных технологий следует учитывать три основных момента:

• Доступное пространство на крыше или другой монтажной площадке
• Расположение установки по отношению к солнцу
• Вероятность потребности в горячей воде по времени года

Что такое плоские солнечные коллекторы?

Плоские солнечные коллекторы

проще всего описать как теплопоглощающий материал, установленный в солнечном месте.Коллектор поглощает тепло от солнца и затем передает это тепло жидкости, которая циркулирует по системе. Там, где традиционный котел будет сжигать газ, нефть или уголь для нагрева воды, вы будете использовать солнечное тепло, и вам не нужно будет ничего сжигать.

Что такое вакуумные трубчатые коллекторы?

Вакуумные трубчатые коллекторы немного похожи на ленточные люминесцентные лампы, хотя работают они совсем иначе.Система вакуумированных трубок состоит из отдельных трубок, по которым циркулирует жидкость, поглощающая солнечное тепло. Отсюда система во многом аналогична упомянутой выше системе Flat Plate.

Плоская пластина против откачанной трубки

Система плоских пластин, как правило, немного дешевле, поскольку их производитель обычно требует меньших инженерных затрат. Тем не менее, в идеальных условиях при измерении максимальной производительности система с плоскими пластинами могла бы конкурировать или даже превосходить производительность эквивалентной системы с откачанными трубками.

Система с вакуумными трубками, вероятно, будет работать немного лучше в условиях низкой освещенности, поэтому вы можете найти в подобном сравнении с системой с вакуумными трубками, что трубки будут выдавливать немного больше тепла из доступного солнца весной / осенью или в более поздний период. более скучные дни.

Обе технологии имеют свое применение и обе эффективно работают в Великобритании. Мы не считаем, что одна технология лучше другой. Правильно выбрать коллектор, который лучше всего смотрится на вашем участке и достаточно большой, чтобы удовлетворить все ваши потребности в горячей воде.

Стоимость против производительности

При оценке коллекторов всегда полезно думать о соотношении затрат и монтажной площади к производительности, например, если у вас есть большое пространство под крышей, выходящее на юг, с оптимальным уклоном и большой плоский коллектор, эта система, вероятно, обеспечит одинаковую производительность или, что более вероятно, лучшую производительность по сравнению с более дорогой системой откачанных труб меньшего размера.

или

Если у вас было мало свободного места на стене, крыше или балконе или менее идеальные условия, вы можете обнаружить, что изогнутый характер трубок компенсирует нехватку места, всегда предлагая большую площадь поверхности для солнца. Вы можете обнаружить, что получаете больше энергии на квадратный метр из вакуумных трубок в менее чем идеальных условиях.

Техническое обслуживание

Системы как с плоской пластиной, так и с вакуумной трубкой требуют минимального обслуживания. В нем мало движущихся частей, а внутренняя часть хорошо защищена от непогоды. Если что-то случится с коллектором, легко поменять местами коллекторы целиком и отдельные трубки.

Обе системы будут работать лучше, когда они будут чистыми и свободными от грязи / пыли, поэтому, если они загрязнены и где это возможно, стоит мыть их обе почти так же, как если бы вы мыли окно, используя только воду.

Большинство солнечных коллекторов были разработаны для эффективного удаления воды и грязи сами по себе, поэтому, если вы не можете добраться до них и не заметите падения производительности, они, скорее всего, будут в порядке.

Выбор солнечного водонагревателя

Солнечный водонагреватель, возможно, является наиболее важной и влиятельной частью конструкции солнечной системы горячего водоснабжения, которую он определяет:

• Сколько горячей воды будет доступно для использования в собственности
• Какого размера или сколько потребуется солнечных коллекторов, чтобы нагреть всю воду
• Какой тип солнечного коллектора использовать
• Солнечный тепловой проект для реализации

Если вы правильно подберете размер и тип цилиндра для установки, то, как правило, другие элементы системы точно встанут на свои места.

Цилиндры с одной катушкой:

Цилиндры с одним змеевиком

могут использоваться с солнечными тепловыми установками. Если у вас уже есть система водяного отопления с одним змеевиком, вам не обязательно заменять его. При использовании цилиндра с одним змеевиком используется «прямой» метод нагрева, когда горячая вода из коллектора нагревает воду в цилиндре напрямую, возвращая более холодную воду в коллектор для повторного нагрева.

Цилиндры с двумя катушками:

Установка цилиндра с двумя змеевиками — это все равно, что иметь комбинированный специальный солнечный цилиндр и обычный цилиндр одновременно.Жидкость в замкнутой системе циркулирует от солнечного коллектора к цилиндру через змеевик, проходящий через цилиндр. Более холодная вода возвращается в коллектор для нагрева. Второй змеевик подключается к традиционному бойлеру или другому источнику тепла. Цилиндр Twin Coil получает горячую воду из 2 независимых источников. Если смотреть на цилиндры со сдвоенной катушкой, обычно лучше подходят длинные и тонкие цилиндры.

Инвестиции в цилиндр с двумя змеевиками отлично подходят для тех, кто:

• Все равно необходимо заменить или модернизировать имеющийся цилиндр
• Требуется, чтобы вода нагревалась одновременно из нескольких источников

Преимущества солнечного тепла

• Длительная гарантия и срок службы системы
• Несколько вопросов планирования
• Быстрая установка
• Простое обслуживание
• Некоторые из них могут быть встроены в крышу

Потребуется ли нам разрешение на строительство для установки солнечной системы водоснабжения?

Обычно разрешение на строительство не требуется для установки бытовой солнечной водонагревательной системы площадью менее 9 м2.Исключения включают перечисленные здания или дома на охраняемых территориях или в национальных парках. По нашему опыту, местные органы власти, представившие конструктивные решения систем, положительно отнеслись к установке этих систем.

Как будет выглядеть система на моей крыше?

Потребность в горячей воде среднего семейного дома может быть обеспечена с помощью 1 или 2 аккуратных панелей, похожих по внешнему виду на большое плоское черное окно Velux. Коллекторы также могут быть изготовлены из вакуумированных трубок, которые будут выглядеть как люминесцентные трубки, установленные вместе на крыше или стене.

Сколько времени потребуется, чтобы установить систему?

Первый шаг — провести обследование вашей собственности. Обследование будет охватывать физические аспекты, такие как место размещения оборудования, какой стиль панели (панелей) лучше всего подходит для объекта недвижимости, а также оценку вашей существующей энергетической инфраструктуры, такой как котлы и трубопроводы. В среднем на установку в домашних условиях уходит 2 инженера в течение 1-2 рабочих дней.

Может ли солнечная система горячего водоснабжения нагревать радиаторы?

Как правило, солнечная система горячего водоснабжения не может нагревать радиаторы, которые используются в обычных газовых системах центрального отопления.Это связано с тем, что невозможно нагреть тот же объем воды, что необходимо, из-за ограниченного пространства на крыше и размера панелей, которые могут потребоваться. Однако солнечные системы горячего водоснабжения могут быть успешно интегрированы в системы напольного отопления. Кроме того, разумное размещение резервуаров для хранения может устранить необходимость в некоторых радиаторах или заменить их. Многие доступные варианты зависят от существующей планировки дома.

Требуется ли различное оборудование для солнечных водонагревательных систем и систем солнечного электричества?

Простой ответ — да, солнечные системы горячего водоснабжения работают по принципу преобразования света в тепло, тогда как солнечная электрическая установка преобразует свет в мощность постоянного тока i.е. электричество.

Нужен ли еще котел?

Солнечная система водяного отопления способна производить 100% горячей воды в домашнем хозяйстве в летние месяцы. Зимой, когда дни короче, это может упасть до 10%. Чтобы компенсировать зимнюю моль, вам нужно будет либо оставить котел, либо найти другой резервный источник нагрева воды. Хорошим CO2-нейтральным дополнением к солнечному водонагревателю является котел, работающий на биомассе или дровах.

Подходит ли моя собственность для установки солнечной системы горячего водоснабжения?

Быстрый осмотр вашего местоположения даст вам хорошее представление о возможности установки солнечной системы водяного отопления. Вам нужно физическое свободное пространство размером около 4 х 2 м (спереди или сзади) с прочной структурой, способной выдержать вес панелей. Крыша также не должна быть затенена дымоходами, деревьями или другими объектами и должна быть обращена в любую сторону с востока через юг (в идеале) на запад.

Для работы должно быть солнечно?

Нет, Солнечные водонагревательные системы используют как прямой, так и непрямой солнечный свет.Важно то, сколько часов светового дня доступно. Вот почему 100% ваших потребностей в горячей воде может быть легко удовлетворено в летние месяцы и значительно меньше (может быть всего 10-15% в некоторых частях Великобритании) зимой.

Какие у меня варианты, если у меня нет крыши, выходящей на юг?

Вы можете установить систему «Восток-Запад», в которой панели обращены в разные стороны, причем каждая панель работает в разное время дня AM / PM.

Какие типы солнечных коллекторов доступны?

Есть два типа солнечных коллекторов

1. Самый распространенный тип состоит из плоских пластин с водопроводными трубами внутри изолированного ящика с застекленным фасадом.Они называются коллекторами с плоскими пластинами.
2. Второй тип, известный как вакуумные лампы, выглядит как массив люминесцентных ламп увеличенного размера. Они производят больше энергии на единицу площади, но, как правило, дороже.

Нужно ли устанавливать солнечные панели на крыше?

Нет, их можно установить на отдельно стоящую раму в саду или на плоской крыше, или их можно установить вертикально на стенах и балконах.

Какие типы солнечных тепловых коллекторов доступны?

Крыша Интегрированные плоские солнечные тепловые системы: Обеспечивают единообразную отделку и чистые линии крыши.Плоские коллекторы устанавливаются почти так же, как и окна Velux, вставляются в крышу с помощью рамы подобранного цвета. Плоские солнечные коллекторы поставляются с гарантией 25 лет и могут быть подключены параллельно. Полные системы могут поставляться с водонагревателями и без них, а также могут поставляться для самостоятельной установки.

Узкие вакуумные трубки для горячего водоснабжения от солнечных батарей: Обладают двойным преимуществом — высокой производительностью и гибкостью монтажа.Они предназначены для работы при низких уровнях освещенности, характерных для Великобритании, с максимальным увеличением солнечной энергии даже при отрицательных температурах. Для системы, которая хорошо работает в течение всего года в сложных условиях или при неправильном монтаже, эти системы откачанных труб из слизистой оболочки трудно превзойти.

Начало страницы

Дополнительная литература и калькуляторы, связанные с проектированием, установкой, ремонтом и обслуживанием солнечных фотоэлектрических и электрических систем:

Системы питания и заземления: расположение и доступность, системы питания, заземление, соединение, маркировка, установка УЗО.

Знакомство с различными типами имеющихся фотоэлектрических (PV) систем, включая сетевые, автономные, гибридные и безбатарейные солнечные фотоэлектрические системы.

Обзор основных компонентов, необходимых для установки полной солнечной фотоэлектрической системы. Введение в солнечные фотоэлектрические панели. силовые инверторы, изоляторы постоянного и переменного тока и монтажные системы.

Список бесплатных солнечных фотоэлектрических калькуляторов, инструментов и программного обеспечения для проектирования солнечных батарей, используемых для расчета солнечной отдачи и рентабельности инвестиций (ROI) для солнечных фотоэлектрических систем.

На что обращать внимание при оценке и выборе солнечных фотоэлектрических панелей для установки в Великобритании. Электрические характеристики солнечных фотоэлектрических батарей и коэффициенты безопасности, используемые при выборе оборудования BoS, а также варианты монтажа.

Панели солнечных батарей: калькулятор размеров и мощности солнечной фотоэлектрической системы. Используется для разработки планировок крыши, размеров фотоэлектрических массивов, количества панелей и мощности. На основе SAP 2009.

Минимально необходимое пространство между параллельными рядами, чтобы избежать затенения, определяется высотой массива непосредственно перед ним, наклоном крыши и широтой места установки.В этой таблице показаны различные расстояния между рядами, необходимые для оптимального размещения в разных местах.

Интересные времена … Умная экспортная гарантия вступила в силу в январе 2020 года. Умная экспортная гарантия — это обязательство, установленное правительством для лицензированных поставщиков электроэнергии, чтобы предлагать тариф и оплачивать малые низкоуглеродные генераторы и микрогенераторы за любую электроэнергию, которую они экспортируют в Национальную сеть.

Как определить размер системы? Что такое кВт ?, В чем разница между киловаттом (кВт) и киловатт-часом (кВт-ч)? Как работает солнечная фотоэлектрическая система? Могу ли я добавить в свою систему больше солнечных батарей? Как узнать, работают ли мои солнечные панели?

Как и в любом строительном проекте, успех и эффективность установки солнечных фотоэлектрических панелей зависит от хорошего планирования.Несколько советов для потенциальных владельцев системы при подготовке к установке новой солнечной панели.

Солнечная фотоэлектрическая установка может быть классифицирована как «разрешенная застройка» при определенных условиях и в том случае, если она расположена не в пределах заповедной зоны, AONB или объекта всемирного наследия.

Сетевые соединения для микрогенераторов, включая солнечные фотоэлектрические системы и системы хранения электроэнергии в Великобритании. Менее 16 А на фазу, сеть синхронизирована.

Жилые фотоэлектрические системы, подлежащие уведомлению в соответствии с Частью P.Особое внимание необходимо уделить Части A. Сочетание серьезных рисков для установщиков солнечных панелей.

Что необходимо учитывать перед установкой модернизированной солнечной фотоэлектрической системы на крыше и знакомство с типом оборудования, используемым для защиты солнечной фотоэлектрической системы на крыше.

Доступный в качестве дополнения к существующим солнечным фотоэлектрическим системам или установленный как пакет вместе с новой системой, интеллектуальное переключение дает полный контроль над выходной мощностью солнечной фотоэлектрической системы в руки владельца системы.

Алфавитный список многих промышленных и технических терминов, с которыми вы, вероятно, столкнетесь при установке солнечной фотоэлектрической системы. В глоссарии также определены термины, которые используются в кровельных и электромонтажных работах, а также при установке солнечных фотоэлектрических систем и производстве солнечных батарей.

Краткий обзор некоторых распространенных электрических предупреждающих знаков и этикеток, которые могут быть прикреплены к электрическому оборудованию.

Power One в какой-то момент были вторым производителем инверторов в мире, а в Великобритании установлено много инверторов Power One Aurora.Самыми популярными моделями являются Uno PVI-3.0-TL-OUTD и Uno PVI-3.6-TL-OUTD.

Инверторы серий

Fronius IG и IG Plus имеют ЖК-дисплеи на передней панели шасси, которые при условии, что они работают, будут указывать на любые ошибки инвертора или солнечной фотоэлектрической системы, с которой он работает.

Mastervolt Sunmaster и меньшие серии инверторов Soladin широко устанавливались в Великобритании в период с 2011 по 2014 год. Популярными моделями Sunmaster являются Sunmaster XS2000, Sunmaster XS3200 и Sunmaster XS4300.

Инверторы

SMA Sunnyboy широко используются в Великобритании, одними из самых популярных являются SB1200, SB2000 и SB3000. Высокочастотные модели включают SB2000HF, SB2500HF и SB3000HF. Бестрансформаторные модели включают SB3000TL и SB3600TL.

Система SolarEdge уникальна и, на наш взгляд, не имеет себе равных с точки зрения ее способности контролировать производительность системы вплоть до уровня панели. Это достигается за счет установки небольшого модуля, называемого оптимизатором.

Проблема, которую мы часто находим с этими инверторами, — это поврежденные реле, контрольным признаком отказа реле является сообщение Error 19: Relay или Error 19: Relay Fault , отображаемое на дисплее инвертора.

Начало страницы

Обслуживаемых территорий:

Swindon: Abingdon, Aldbourne, Andover, Banbury, Basingstoke, Bath, Berkshire, Bicester, Blunsdon, Box, Bracknell, Bradford on Avon, Bristol, Burford, Calne, Camberley, Carterton, Cheltenham, Sippenham, Chipping Norton , Cirencester, Corsham, Cricklade, Devizes, Didcot, Evesham, Faringdon, Fleet, Gloucester, Gloucestershire, Hampshire, Henley-on-Thames, Highclere, Highworth, Hook, Hungerford, Keynsham, Kingsclere, Lambourn, Lechlade, Lyneham, Maidenhead , Мальборо, Маршфилд, Мелкшем, Минети, Ньюбери, Оксфорд, Оксфордшир, Пьюси, Пертон, Рэмсбери, Ройал Вуттон Бассет, Солсбери, Шалбурн, Слау, Стоу, Суиндон, Тьюксбери, Тэтчем, Троубридж, Уэнборо, Уилтиджтс, Уорминстер, Уорминстер , Виндзор, Уитни, Уокингем, Вустер, Рутон и Йейт.

Жилой — Коммерческий — Сельскохозяйственный — Промышленный

© 2007-2020 ООО «Ин Баланс Энерджи»

Солнечные обогреватели для бассейнов | Министерство энергетики

Вы можете значительно снизить расходы на обогрев плавательного бассейна, установив для него солнечный обогреватель. Они конкурентоспособны по стоимости как с газовыми обогревателями, так и с нагревателями для бассейнов с тепловым насосом, и у них очень низкие годовые эксплуатационные расходы. Фактически, солнечное нагревание бассейна — это наиболее экономичное использование солнечной энергии во многих климатических условиях.

Как они работают

Большинство солнечных систем обогрева бассейнов включают в себя следующее:

• Солнечный коллектор — устройство, через которое вода в бассейне циркулирует и нагревается солнцем
• Фильтр — удаляет мусор перед откачкой воды. через коллектор
• Насос — циркулирует воду через фильтр и коллектор и обратно в бассейн.
• Регулирующий клапан — автоматическое или ручное устройство, которое направляет воду в бассейне через солнечный коллектор.

Вода в бассейне перекачивается через фильтр, а затем через солнечный коллектор (и), где она нагревается перед возвратом в бассейн. В жарком климате коллектор (-ы) также можно использовать для охлаждения бассейна в пиковые летние месяцы путем циркуляции воды через коллектор (-ы) в ночное время.

Некоторые системы включают датчики и автоматический или ручной клапан для отвода воды через коллектор (коллекторы), когда температура коллектора значительно превышает температуру бассейна.Когда температура коллектора близка к температуре бассейна, фильтрованная вода просто обходит коллектор (и) и возвращается в бассейн.

Солнечные коллекторы для бассейнов изготавливаются из различных материалов. Тип, который вам понадобится, зависит от вашего климата и того, как вы собираетесь использовать коллектор. Если вы будете использовать бассейн только при температуре выше нуля, то вам, вероятно, понадобится только неглазурованная коллекторная система. В неглазурованных коллекторах отсутствует остекление (остекление). Обычно они изготавливаются из прочной резины или пластика, обработанного ингибитором ультрафиолетового (УФ) света, чтобы продлить срок службы панелей.Из-за недорогих деталей и простой конструкции неглазурованные коллекторы обычно дешевле, чем застекленные коллекторы. Эти неглазурованные системы могут работать даже в закрытых бассейнах в холодном климате, если система спроектирована так, чтобы сливать воду обратно в бассейн, когда они не используются. Даже если вам необходимо отключить систему в холодную погоду, неглазурованные коллекторы могут быть более рентабельными, чем установка более дорогой застекленной коллекторной системы.

Пример работы солнечного коллектора.

Застекленные коллекторные системы обычно изготавливаются из медных трубок на алюминиевой пластине с покрытием из закаленного железа, что увеличивает их стоимость. В более холодную погоду застекленные коллекторные системы с теплообменниками и теплоносителями улавливают солнечное тепло более эффективно, чем неглазурованные системы.

Таким образом, их можно использовать круглый год во многих климатических условиях. Застекленные коллекторы также могут использоваться для нагрева горячей воды круглый год.

И застекленные, и неглазурованные коллекторные системы должны включать защиту от замерзания, если они будут использоваться в более холодных условиях.

Выбор солнечного обогревателя бассейна

Стоимость покупки и установки солнечной системы обогрева бассейна составляет от 3000 до 4000 долларов. Это обеспечивает окупаемость от 1,5 до 7 лет, в зависимости от ваших местных затрат на топливо. Кроме того, они обычно служат дольше, чем нагреватели для бассейнов с газом и тепловым насосом. Ваша реальная стоимость и окупаемость зависят от многих факторов. Таким образом, перед покупкой и установкой солнечной системы обогрева бассейна вы должны сделать следующее:

• Определите солнечные ресурсы вашего участка
• Определите правильный размер системы
• Определите правильную ориентацию и наклон коллектора
• Определите размер системы эффективность
• Сравните стоимость системы
• Изучите местные нормы, соглашения и правила.

Оценка солнечного ресурса вашего участка

Перед тем, как вы купите и установите солнечную систему обогрева бассейна, вам сначала необходимо рассмотреть солнечные ресурсы вашего участка. Эффективность и конструкция солнечного нагревателя для бассейна зависит от того, сколько солнечной энергии достигает вашей строительной площадки.

Солнечные системы обогрева бассейнов используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Поэтому, даже если вы не живете в теплом и солнечном климате большую часть времени — например, на юго-западе Соединенных Штатов — на вашем участке все равно может быть достаточный солнечный ресурс.В принципе, если на вашей строительной площадке есть незатененные участки и, как правило, она выходит на юг, это хороший кандидат для солнечной системы обогрева бассейна.

Ваш местный поставщик или установщик солнечной системы может выполнить анализ солнечной системы.

Подбор солнечного обогревателя бассейна

При подборе солнечной системы обогрева бассейна учитывается множество факторов:

• Размер бассейна
• Продолжительность купального сезона
• Средние региональные температуры
• Желаемая температура бассейна
• Солнечные ресурсы площадки
• Ориентация коллектора и наклон
• Эффективность коллектора
• Использование покрытия бассейна.

Подрядчики солнечной системы используют рабочие таблицы и компьютерные программы для определения системных требований и размеров коллектора.

Обычно площадь поверхности вашего солнечного коллектора должна составлять 50% –100% площади поверхности вашего бассейна. В более прохладных и облачных областях вам может потребоваться увеличить соотношение между площадью коллектора и площадью поверхности бассейна. Добавление коллекторов в квадратные метры также продлевает купальный сезон.

Например, для открытого бассейна размером 15 на 30 футов во Флориде обычно требуется коллектор, который составляет 100% площади бассейна для круглогодичного использования.Это составляет 450 квадратных футов коллекционеров. В северной Калифорнии большинство людей используют открытые бассейны 6–8 месяцев в году, поэтому обычно размер своих систем составляет 60–70% площади поверхности бассейна.

В любом климате обычно можно уменьшить требуемую площадь коллектора, используя покрытие для бассейна.

Вам также понадобится насос для бассейна подходящего размера для солнечной системы. Если вы заменяете обычную систему подогрева бассейна солнечной системой, вам может понадобиться насос большего размера, чем ваш нынешний, или отдельный насос меньшего размера для перемещения воды из бассейна к коллекторам и через них.

Размещение коллектора солнечной системы обогрева бассейна

Коллекторы могут быть установлены на крышах или в любом месте рядом с плавательным бассейном, что обеспечивает надлежащую экспозицию, ориентацию и наклон к солнцу. Как ориентация, так и наклон коллектора повлияют на производительность вашей солнечной системы обогрева бассейна. Ваш подрядчик должен учитывать их при оценке солнечного ресурса вашего объекта и определении размера вашей системы.

Ориентация коллектора

Коллекторы солнечного нагревателя бассейна должны быть ориентированы географически, чтобы максимизировать количество дневной и сезонной солнечной энергии, которую они получают.В целом, оптимальная ориентация солнечного коллектора в северном полушарии — истинный юг. Однако недавние исследования показали, что, в зависимости от вашего местоположения и наклона коллектора, ваш коллектор может смотреть под углом до 45 градусов к востоку или западу от истинного юга без значительного снижения его производительности. Вы также захотите принять во внимание такие факторы, как ориентация крыши (если вы планируете установить коллектор на крыше), особенности местного ландшафта, которые затеняют коллектор ежедневно или сезонно, и местные погодные условия (туманное утро или облачный день), так как они Факторы могут повлиять на оптимальную ориентацию вашего коллекционера.

Наклон коллектора

Угол наклона коллектора зависит от вашей широты и продолжительности купального сезона (летом или круглый год). В идеале коллекторы для отопления только летом должны быть наклонены под углом, равным вашей широте минус 10–15 градусов. Коллекторы для круглогодичного отопления следует наклонять под углом, равным вашей широте. Однако исследования показали, что отсутствие наклона коллектора под оптимальным углом не приведет к значительному снижению производительности системы.Поэтому обычно вы можете установить коллекторы на крыше, что может быть не под оптимальным углом, но более эстетично. Однако вы захотите принять во внимание угол наклона крыши при выборе размера вашей системы.

Определение эффективности солнечной системы обогрева плавательного бассейна

Вы можете определить эффективность солнечной системы обогрева плавательного бассейна на основе номинальной тепловой производительности коллектора , если таковая имеется.

Тепловая мощность солнечного коллектора измеряется в британских тепловых единицах (британских тепловых единицах) на квадратный фут в день: британские тепловые единицы / (футы ² сутки)

Или рейтинг может быть измерен в мегаджоулях (МДж) на квадратный метр на квадратный метр. день: МДж / (M ² день)

Его также можно измерить в британских тепловых единицах в день, которые представляют собой просто рейтинг в британских тепловых единицах / (фут ² день), умноженный на площадь в футах ² .Также используется МДж в день, который представляет собой оценку в МДж / (M ² день), умноженную на площадь в M ² .

Чем больше число, тем выше эффективность сбора солнечной энергии. Однако, поскольку погодные условия, точность приборов и другие ограничения условий испытаний могут варьироваться, тепловые характеристики любых двух коллекторов следует считать примерно одинаковыми, если их значения находятся в пределах 25 БТЕ / (фут ² день) друг от друга.

Высокоэффективные солнечные коллекторы не только снизят ваши годовые эксплуатационные расходы, но также могут потребовать меньше квадратных футов площади коллектора для обогрева бассейна.

Сравнение затрат на солнечную систему обогрева бассейна

Перед покупкой солнечной системы обогрева бассейна вы можете оценить и сравнить затраты на использование различных моделей солнечных коллекторов. Это поможет вам определить потенциальную экономию инвестиций в более эффективный тип коллектора, который может потребовать меньшего количества панелей для площади коллектора, необходимой для обогрева вашего бассейна.

Для оценки и сравнения затрат вам необходимо знать следующее:

• Номинальная тепловая производительность коллектора (БТЕ / день)
• Общее количество панелей коллектора или трубопроводов для площади, необходимой для обогрева вашего бассейна
• Общая стоимость установки системы.

Затем вы можете рассчитать выработку энергии коллектором на каждый потраченный или инвестированный доллар по следующей формуле:

(БТЕ / день X коллекторных панелей / модулей трубопроводов) ÷ общая установленная стоимость системы = БТЕ / $ за потраченный доллар

Пример:

(27900 X 4) британских тепловых единиц ÷ 3000 долларов США = 37.20 британских тепловых единиц в день на каждый потраченный доллар

Если вы просто знаете цены и номинальные тепловые характеристики (британские тепловые единицы в сутки) коллекторов, вы можете использовать следующую формулу для расчета энергии. выход на каждый доллар, потраченный или инвестированный для разных сборщиков:

БТЕ / день ÷ цена сборщика = БТЕ / день на потраченный доллар

Пример:

21000 БТЕ ÷ 387 долларов = 54.26 БТЕ / день за потраченный доллар

Не выбирайте солнечную систему или коллектор для обогрева бассейна, исходя исключительно из ориентировочной стоимости. При выборе солнечного нагревателя для бассейна также важно учитывать все факторы, влияющие на размер системы и качество конструкции и установки.

Строительные нормы и правила

Как и в случае с солнечной системой нагрева воды, важно учитывать местные строительные нормы и правила для солнечного нагрева воды.

Установка и обслуживание

Правильная установка солнечной системы обогрева бассейна зависит от многих факторов.Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, местные строительные нормы и правила и вопросы безопасности. Поэтому лучше, чтобы вашу систему установил квалифицированный подрядчик по солнечным тепловым системам.

После установки правильное обслуживание вашей системы обеспечит ее бесперебойную работу в течение 10–20 лет. Проконсультируйтесь со своим подрядчиком и прочтите руководство по эксплуатации, чтобы узнать о требованиях к техническому обслуживанию. Ваш коллектор не требует значительного обслуживания, если химический баланс бассейна и система фильтрации регулярно проверяются.Застекленные коллекторы, возможно, придется чистить в сухом климате, где дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

При отборе потенциальных подрядчиков для установки и / или технического обслуживания задайте следующие вопросы:

• Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания систем солнечного обогрева бассейнов?

Выберите компанию, у которой есть опыт установки нужного типа системы и обслуживания выбранных приложений.

• Сколько лет у вашей компании есть опыт установки и обслуживания солнечного отопления?

Чем больше впечатлений, тем лучше.Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.

• Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?

В некоторых штатах требуется действующая лицензия сантехника и / или подрядчика по солнечной энергии. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование с советом по лицензированию подрядчиков вашего штата. Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков, получивших государственную лицензию.

Эффективность солнечного коллектора тепла

В водопроводной и отопительной промышленности водяные водогрейные котельные системы можно легко комбинировать с солнечной теплогидронной технологией.Обычно мы обнаруживаем, что, добавляя солнечные тепловые коллекторы к хорошо спроектированной теплогидравлической системе, мы можем легко сократить, по крайней мере, половину (а обычно и больше) годового расхода топлива для отопления (в зависимости от здания и климата). Это не только представляет собой существенную долгосрочную экономию затрат на топливо, но также приводит к еще более значительному сокращению выбросов углекислого газа и других загрязнений, столь распространенных в существующих зданиях.

Два наиболее распространенных типа солнечных тепловых коллекторов — это плоская пластина и вакуумная трубка.Решение об использовании того или другого должно включать справедливое сравнение тепловых характеристик, часто характеризуемых показателями эффективности. Вот два разных способа сравнения производительности коллектора, во-первых, по эффективности, а во-вторых, по тепловой мощности.

Эффективность определена

На самом деле КПД — это простая взаимосвязь между общей доступной энергией («топливо» для обогрева) и ее полезной частью, которая используется с пользой. Вы просто делите «доставленную полезную энергию» на «доступную энергию», и вы получаете КПД, выраженный в долях или в процентах.Часто его сокращают с помощью греческой буквы Ню (Nv).

Тепловой КПД солнечного коллектора тепла не статичен. Он меняется по мере изменения условий эксплуатации. Это может затруднить справедливое сравнение одного коллектора с другим, поскольку панели бывают разных размеров, изготовлены из разных материалов и могут использоваться в бесчисленных различных климатических и температурных условиях. Очевидно, что существует потребность в стандартном способе тестирования и сравнения солнечных коллекторов, и в Соединенных Штатах этот стандарт поддерживается Корпорацией по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC).

SRCC

SRCC предоставляет наши наиболее широко используемые национальные стандарты испытаний солнечного отопления. Он был основан в 1980 году как некоммерческая организация, основной целью которой является разработка и внедрение программ сертификации и национальных рейтинговых стандартов для оборудования солнечной энергии. Они администрируют программу сертификации, рейтинга и маркировки солнечных коллекторов и аналогичную программу для полных солнечных водонагревательных систем. В последние годы рейтинг и маркировка стали более важными для установщиков и владельцев, поскольку они необходимы для того, чтобы солнечное оборудование могло претендовать на получение государственных кредитов на солнечную энергию в США.S. Вот почему почти на каждый солнечный коллектор, продаваемый в США в наши дни, прикреплен ярлык сертификации производительности SRCC.

Этикетки сами по себе могут быть полезны при сравнении энергоэффективности, поскольку они показывают стандартный рейтинг энергоэффективности, аналогичный по концепции тем, которые используются на холодильниках и автомобилях. База данных SRCC — это единственное место, где все эти рейтинги можно найти рядом для легкого и полезного сравнения. Эта информация доступна бесплатно на веб-сайте SRCC www.solar-rating.org.

КПД солнечного коллектора

Эффективность, как указано выше, рассчитывается путем деления «полезной энергии» на «доступную энергию». В случае солнечного коллектора тепла доступная энергия — это солнечное излучение, которое достигает поверхности отверстия коллектора. Время от времени это может меняться в зависимости от проходящих облаков и других местных условий. Полезная энергия на выходе — это чистая тепловая энергия, заключенная в горячей текучей среде (жидкий хладагент), покидающей выпускную трубу коллектора.Более холодная температура наружного воздуха, окружающего коллектор, имеет тенденцию вызывать более немедленные потери тепла, поэтому низкие температуры окружающей среды могут снизить полезную передаваемую энергию.
Когда эта ситуация описывается математически, оказывается, что вам нужно знать только три вещи, чтобы оценить эффективность коллектора для любого отопительного приложения:

• Насколько горячая жидкость, которую вы хотите нагреть (Ti)?
• Насколько холодно на улице (Ta)?
• Насколько солнечно (I)?
• Итак, эффективность коллектора (η) напрямую связана с этими тремя значениями, которые можно объединить следующим образом.
• (Ti — Ta) / I [это также называется «Параметр входной жидкости» (p)], где
• Ti — температура жидкости на входе,
• Ta — температура окружающей среды, а
• I — солнечное излучение на поверхности коллектора. [Я за солнечную инсоляцию.]

SRCC предоставляет результаты тестирования коллектора, которые включают наклон и данные пересечения для каждого проверенного коллектора. Наклон и точка пересечения позволяют провести прямую линию на графике, определяющую КПД коллектора для любых условий (Ti — Ta) / I.Я сделал это на рис. 90-1 для трех коллекторов, перечисленных в рейтингах SRCC; Плоская застекленная пластина, плоская неглазурованная пластина и коллектор из стеклянных вакуумных трубок. (Пересечение — это точка, в которой данные пересекают вертикальную ось, а наклон — отрицательный, «Rise over Run» линии, когда она наклоняется вниз вправо.)

Обратите внимание, что это описывает только тепловой КПД коллектора, который сам по себе является солнечным коллектором. Это не следует путать с термической эффективностью системы, которая усложняется «паразитным» потреблением энергии насосами и регуляторами, потерями тепла в трубопроводах, эффективностью теплообменника, потерями в накоплении тепла и т. Д.Пока мы сосредоточены только на сравнении коллекционеров.

Данные SRCC включают не только наклон и пересечение графика КПД коллектора, но также тепловую мощность коллектора при пяти различных стандартных температурных условиях. Эти рейтинги представляют работы по солнечному нагреву, которые варьируются от очень простых (низкотемпературные бассейны) до очень сложных (высокотемпературное технологическое тепло) и представлены как категории A, B, C, D и E соответственно.

• Обогрев бассейна категории A (теплый климат) Ti-Ta = (- 9) ° F
• Обогрев бассейна категории B (прохладный климат) Ti-Ta = 9 ° F
• Категория C — водяное отопление (теплый климат) Ti-Ta = 36 ° F
• Категория D — водяное отопление (холодный климат) Ti-Ta = 90 ° F
• Категория E — очень горячая вода (холодный климат) Ti-Ta = 144 ° F

На Рисунке 90-1 вы заметите, что я добавил прямоугольные серые прямоугольники на графике, которые показывают, где расположены четыре различных солнечной / температурной категории.SRCC перечисляет доступность солнечной энергии в более чем 50 крупных городах США, и все они помещаются в каждую из серых рамок на Рисунке 90-1. Например, если у вас есть задание по отоплению категории C, коллекторы на этом графике будут работать с левой стороны поля категории C в Альбукерке или Лос-Анджелесе и с правой стороны от поля в Сиэтле или Бостоне.

Примеры, показанные на рис. 90-1, показывают интересный результат. Для многих распространенных категорий солнечного отопления коллектор с плоской пластиной работает лучше, чем коллектор со стеклянной вакуумной трубкой, с более высокой эффективностью коллектора для этих моделей.(Оба этих коллектора от одного производителя.) Таким образом, если цена вакуумного трубчатого коллектора намного выше, чем плоская пластина того же размера, более высокая стоимость может не окупиться, если вы не находитесь в правой части категории. D или в зону категории E, где явно доминирует вакуумный трубчатый коллектор.

Температура, КПД и выходная энергия

Солнечные тепловые коллекторы эффективны только в том случае, если они могут производить полезную температуру для удовлетворения потребностей любого подключенного отопительного оборудования в любой момент в светлое время суток.При работе при более высоких температурах эффективность солнечного коллектора имеет тенденцию к снижению.

На практике это означает, что тепловая мощность (БТЕ / час) коллекторов может упасть, и вместе с этим снизится и экономия энергии, даже если доставляемая солнечная температура может быть очень высокой. При проектировании систем солнечного отопления важно соблюдать баланс между температурой и мощностью. Это правда, что «счастливый коллекционер — классный коллекционер».

Поэтому всегда предпочтительнее проектировать солнечные / водяные системы отопления так, чтобы они могли эффективно работать при более низких температурах, когда это возможно.Обычно это включает выбор теплообменников и методов распределения тепла, совместимых с более низкими температурами подаваемой жидкости.

Тепловая мощность солнечного коллектора

Солнечные коллекторы тепла предназначены для повышения температуры поступающей жидкости при наличии солнечного излучения. Или, как я люблю говорить: «При дневном свете коллекционер собирает». Коллектор будет реагировать на повышение температуры жидкости на входе повышением температуры на выходе.Конечно, это явление имеет свои пределы, которые можно увидеть на рис. 90-2, где тепловая мощность (в килобитовых единицах) сравнивается с температурой (F).

Графики КПД (например, на рис. 90-1) часто используются для иллюстрации работы коллекторов, но на этом графике я использую данные испытаний SRCC, чтобы показать выход тепловой энергии в БТЕ от двух разных коллекторов, а не КПД. Это прямое измерение потенциальной экономии топлива от коллектора. А главное в коллекторных установках — это экономия топлива.

Графики на Рисунке 90-2 показывают тепловую мощность, доступную от двух разных типов коллекторов, на основании результатов стандартного теста SRCC OG-100. Коллекторы, взятые для этого примера, — это коллекторы Viessmann Vitosol, одна плоская пластина и одна вакуумная трубка с аналогичной площадью поверхности отверстия (~ 40 футов2). Для простоты график на Рисунке 90-2 показывает один коллектор с использованием данных Clear Day и примеров температурных характеристик в течение дня, когда средняя температура наружного воздуха чуть ниже точки замерзания (30 ° F).Используя данные рейтинга коллектора SRCC, любой может взять интересующие солнечные условия и нанести их на такой график, используя всего пять точек данных (по одной из каждой категории).

График на Рисунке 90-2 показывает, как тепловая мощность коллектора изменяется в зависимости от температурных условий. Интересующая температура на самом деле представляет собой разность температур, вычисляемую путем вычитания температуры наружного воздуха из температуры на входе в коллектор. Чем холоднее на улице, тем больше тепла теряется от горячего коллектора.Очевидно, что чем больше разница температур, тем меньше тепла выделяет панель. Большая разница температур может быть вызвана попаданием в панель очень горячей жидкости или очень холодного наружного воздуха, либо того и другого.

Выводы

Графики производительности коллектора, представленные здесь, демонстрируют, что было бы ошибкой полагать, что один тип коллектора принципиально лучше другого. При сравнении тепловых характеристик правильный выбор солнечного коллектора зависит от требуемой рабочей температуры, интенсивности солнечного излучения и суровости температуры наружного воздуха.После того, как это будет оценено, окончательный выбор может зависеть от других факторов, помимо тепловых характеристик. Вопросы стоимости, надежности, совместимости, эксплуатации и обслуживания часто оказываются одинаково важными.

Заключительные записи

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

Bristol Stickney занимается проектированием, производством, ремонтом и установкой солнечных систем водяного отопления более 30 лет. Он имеет степень бакалавра наук в области машиностроения и является лицензированным подрядчиком-механиком в Нью-Мексико. Он является техническим директором SolarLogic LLC в Санта-Фе, штат Нью-Йорк.М., где он занимается разработкой систем управления солнечным отоплением и инструментов проектирования для профессионалов солнечного отопления. Посетите www.solarlogicllc.com.

Чтобы получить больше эксклюзивного контента, прочтите эту статью в цифровом издании!

.