Монтаж коллектора для теплого пола, воды или солнечного отопления на крышу дома: Советы

В настоящее время все чаще возникает вопрос об использовании альтернативной энергии для обогрева жилища. Давайте разберемся возможно ли обойтись без классических схем отопления и горячего водоснабжения с помощью коллекторов солнечной энергии.

Коллектор – устройство для сбора солнечной энергии и перевода ее в тепловую энергию.

Коллекторы бывают вакуумными и плоскими, совмещенными с баком аккумулятором и раздельные так называемые сплит системы когда бак аккумулятор устанавливается отдельно (например на чердаке).

Преимущества использования гелиосистем

Установка солнечных коллекторов существенно снизит затраты на традиционное отопление. Энергия Солнца – бесплатна, а кроме того, гелиосистемы не наносят вреда окружающей среде. Именно поэтому в странах, где власти беспокоятся об экологии, такой способ отопления домов широко распространен (прочитайте: «Гелиосистема своими руками»). Массовое использование гелиосистем позволит сохранить ресурсы, которые традиционно применяются для отопления (уголь, природный газ) и решить энергетическую проблему.

Солнечное отопление обладает следующими преимуществами:

• эффективная работа и значительная экономия на основной системе обогрева дома;
• безопасность использования;
• длительный срок службы;
• эстетичный внешний вид, возможность выбора параметров коллектора.

Изготовления солнечного коллектора

Для создания коллектора потребуются такие материалы:

• змеевик от старого или неисправного холодильника;
• рейки для сборки каркаса;
• фольга, обычное стекло;
• резиновый коврик;
• емкость для воды и трубы для ее подачи и слива.

При сборке коллектора необходимо в точности следовать указанной инструкции:

• На резиновый коврик укладывают фольгу, каркас из реек и змеевик, именно в данной последовательности. При сборке каркаса в его стенках делают небольшие отверстия, они должны быть достаточными для того, чтобы через них можно было вывести трубки змеевика.
• Змеевик закрепляют с помощью хомутов с того же самого холодильника. С обратной стороны их крепят винтами. Также с той же стороны прибивают рейки – это нужно для того, чтобы конструкция приобрела требуемую жесткость.
• Щели, образовавшиеся между каркасом и фольгой, заклеивают скотчем. Благодаря этому тепловые потери минимизируются, и отопление солнцем станет более эффективным. Уже готовый коллектор накрывают стеклом и по всему периметру проклеивают скотчем. Для дополнительной герметизации конструкции и большей надежности стекло крепят несколькими шурупами. Затем солнечный коллектор прикрепляют к специальным опорам.

Как самому сделать солнечный коллектор, пример на видео:

Элементы солнечной отопительной системы

Комплект элементов гелиосистемы может меняться в зависимости от пожеланий заказчика и особенностей производства завода, но принцип комплектации остается постоянным.

Система солнечного отопления состоит из:

• вакуумного коллектора;
• наноса, передающего теплоноситель от коллектора к накопительному баку;
• контроллера, исполняющего функцию управления работой системы;
• бака-аккумулятора для горячей воды емкостью 500-1000 литров (прочитайте также: «Устанавливаем тепловой аккумулятор своими руками»);
• пикового доводчика, представленного электрическим теном, тепловым насосом или другим элементом.

Гелиосистемы также позволяют обустроить теплые полы, причем расходы, связанные с покупкой и монтажом оборудования быстро окупятся.

Сборка и установка коллектора на крышу

Одно из главных отличий вакуумного коллектора в том, что он не требует подъёма на крышу и установки в сборе. Монтаж можно проводить отдельными узлами, что сильно облегчает самостоятельное выполнение работ.

Первоначально собирается несущая рама. Она достаточно объёмная, но при этом лёгкая, поэтому сборку проще провести на земле. Основным несущим элементом рамы являются боковые продольные рейлинги, которые имеют квадратный или П-образный профиль. В верхней части рейлинги крепятся к манифольду — сборному коллектору, к которому подключаются нагревательные колбы. Внизу профили соединяются распорной рейкой, на которой закреплена планка с углублениями — держатель вакуумных трубок. Дополнительно рейлинги соединяются в средней части одной или двумя распорками, которые могут иметь амортизирующие накладки сверху.

По углам к бокам рамы крепятся косынки с радиальными пазами. К ним болтовыми соединениями прикручиваются ноги: длинные со стороны манифольда и короткие в нижней части. За счёт возможности наклонного крепления к косынкам обеспечивается регулировка угла установки, однако сразу нужно затянуть только осевые винты с втулками, фиксаторы затягивают при завершении монтажа. Задние ноги во многих коллекторах соединяются между собой стальными растяжками. В нижней части к ногам прикручиваются наклонные лапы для крепления к кровле.

После предварительной сборки рама поднимается на крышу и размещается на скате, обращённом к южной стороне. Сначала коллектор крепится в нижней части, затем смещением или регулировкой длины задних ног регулируется положение установки. Крепление ног осуществляется в обрешётку сквозь покрытие кровли, под лапами устанавливаются специальные уплотнения из комплекта поставки. Располагать коллектор на крыше нужно таким образом, чтобы ноги опирались на гребни рельефного покрытия. При необходимости на крышу монтируют промежуточные рейки или используют в качестве таковых трубчатые снегозадержатели.

Считается, что оптимальный угол наклона равен географической широте, на которой расположен коллектор, однако в зависимости от времени года и особенностей конструкции могут иметься коррективы, обозначенные производителем в инструкции по монтажу. У некоторых коллекторов задние лапы закреплены в продольных пазах для возможности изменения наклона в разное время года. Также отметим, что на крутых скатах передние и задние ноги могут меняться местами для соблюдения требуемого угла установки.

Монтаж теплового аккумулятора

Поглощаемое трубками коллектора тепло передается в систему горячего водоснабжения, однако работа в проточном режиме невозможна из-за недостаточной мгновенной мощности. Нагреваемая вода накапливается в тепловом аккумуляторе, откуда затем поступает в точки водоразбора. Вариантов размещения аккумулятора существует два.

Солнечный вакуумный коллектор с баком-накопителем

Первый — в верхней части коллектора, при этом бак совмещён с манифольдом и тепло от трубок коллектора поглощается непосредственно водой. Такое размещение аккумулятора выгодно только с той точки зрения, что его не придётся устанавливать в доме, расходуя полезное пространство. Однако несмотря на наличие теплоизоляции, потери тепла достаточно высоки, что допускает применение внешних аккумуляторов только в регионах с умеренным климатом. Поскольку в гелиоконтуре используется вода, внутри бака устанавливается ТЭН, не допускающий замерзания теплоносителя во время простоя, либо реализуется система обратного нагрева путём ограниченной циркуляции гелиоконтура.

Гелиосистема для подогрева воды от солнца: 1 — подача холодной воды; 2 — теплообменник; 3 — бойлер косвенного нагрева (теплоаккумулятор); 4 — датчик температуры; 5 — контур теплоносителя; 6 — насосная станция; 7 — контроллер; 8 — расширительный бак; 9 — горячая вода; 10 — трёхходовой кран; 11 — солнечный коллектор

Теплоаккумулятор, размещённый внутри дома, способен удерживать тепло нагретой воды всю ночь вне зависимости от наружной температуры, к тому же объём запасаемой воды практически не ограничен. Как правило, в этих целях используют бойлеры косвенного нагрева, в качестве теплоносителя во внешнем контуре применяется раствор пропиленгликоля для систем отопления.

Прокладка трубопроводов

Одна из самых сложных задач при монтаже коллектора — соединить его с внутренней сантехникой. Трубопровод должен не только быть устойчивым к перепадам температур, но также иметь качественное утепление. Самым оптимальным вариантом для этих целей считаются трубы PEX с системой надвижных фитингов, которые применяются в системах горячего водоснабжения.

В идеале протяжённость труб должна быть минимальной, особенно во внешней части магистрали. Поэтому коллекторы принято монтировать в самой низкой части ската, заводя соединительные трубы под покрытие в области мауэрлата. Такое размещение не всегда приемлемо из-за затенения места установки, что вынуждает поднимать коллектор вверх, выполняя проход труб через кровлю с применением специальных герметизирующих вводов. Внешняя часть трубопроводов должна облачаться в теплоизоляционную скорлупу из вспененного полиизоцианурата или каучука, способных выдерживать температуру свыше 150 °С. Теплоизоляция должна иметь наружную защитную оболочку, устойчивую к ультрафиолету. Внутренние части магистрали также обязательно должны иметь теплоизоляцию.

Обвязка и дополнительные устройства

Наиболее интересная техническая задача при монтаже солнечного коллектора — взаимосвязать его с прочими сантехническими системами и обеспечить корректную работу, решив при этом ряд детских болезней гелиоустановки. Наиболее просто выполняется подключение при внешнем расположении аккумулятора: к его нижнему патрубку подводится холодная вода, от верхнего ведётся забор горячей, перемещение жидкости выполняется под рабочим давлением водопроводной системы.

Подключение внутреннего аккумулятора к манифольду коллектора выполняется двумя параллельными трубками, при этом в разрыв холодной устанавливается циркуляционный насос с мокрым ротором и специальной гидравлической схемой для гелиосистем. Паспортом насоса должна быть предусмотрена возможность работы в системах с пропиленгликолем.

Одна из главных проблем, возникающих при эксплуатации солнечного коллектора — стагнация, когда температура в обоих контурах достигает практического максимума и теплоноситель начинает кипеть в манифольде или самих трубках коллектора. Данное явление в основном наблюдается за несколько часов до полудня из-за того, что к наиболее активному периоду нагрева вода в аккумуляторе не успела полностью остыть. Самое примитивное решение проблемы — включение активной циркуляции за несколько часов до светового дня для полного охлаждения аккумулятора, что не решает проблемы полностью и также не вполне удобно для жильцов.

Альтернативный вариант — включение при перегреве дополнительного контура. Это решение реализуется установкой в точке подключения к манифольду пары трёхходовых кранов с сервоприводами, соединённых трубкой протяжённостью 3–4 метра. При достижении в первичном контуре максимальной температуры контроллер открывает краны, за счёт чего магистраль удлиняется и происходит дополнительное охлаждения теплоносителя, поступающего в манифольд.

Другой, более рациональный вариант — подключение теплового аккумулятора к системе отопления. При наступлении стагнации основной тепловой узел останавливается и часть воды из обратки направляется в третий теплообменник бойлера косвенного нагрева, охлаждая его содержимое. Конструктивно такое решение сложнее и к тому же дороже в реализации, но при этом гораздо более выгодное с точки зрения энергоэффективности. Все описанные способы плохо работают в тёплое время года, поэтому обезопасить коллектор от перегрева можно только его искусственным затенением.

Устройство плоского коллектора

Эти установки имеют простую конструкцию. На металлической раме закрепляется основание. На основание укладывается теплоизоляция также изолируются и стенки корпуса. Дальше укладывают материал, который хорошо поглощает солнечное излучение, превращая его в тепло (абсорбер). Этот слой темного цвета. Сверху закрепляют трубы, по которым течет жидкость. Все это закрывают закалённым стеклом.

Принцип действия плоских солнечных коллекторов

Солнечный свет проходит стекло и попадает на поглощающий слой, который нагревается, превращая солнечную энергию в тепловую энергию. Это тепло передается жидкости, циркулирующей по трубкам .

Части коллекторного шкафа

Коллекторный шкаф для водяного теплого пола входят две главные составные части:

• Насосно-смесительный узел;
• Коллекторный блок.

Насосно-смесительный узел

В насосно-смесительном узле происходит смешивание горячей воды поступающей в систему водяного теплого пола, с остывшей водой уже прошедшей через трубопровод системы. Смешивание происходит благодаря крыльчаткам насоса.

Насос подает смешанную теплую воду в трубопровод системы. Вода, проходя по трубопроводу, отдает тепло помещению и охоложенная поступает обратно в насосно-смесительный узел коллекторного шкафа.

Ручная настройка тепловой мощности производится балансировочным клапаном. Балансировочный клапан регулирует расход остывшей воды в системе. Для обогрева небольшого помещения балансировочный клапан открывается, для большого помещения закрывается.

Температуру в системе регулирует термоголовка, а контролирует температуру термодатчик. Термоголовка открывает или закрывает клапан на магистрали, подающей горячую воду.

При прекращении подачи воды открывается перепускной клапан и вода циркулирует через свободный байпас.

В простой сборке коллекторного шкафа температура пола регулируется вручную. Для автоматической регулировки применяются сервоприводы вместе с комнатными термостатами. Сервопривод получает сигналы с термодатчика и в автоматическом режиме закрывает или открывает клапан обратного коллектора, и движение по трубопроводу пола регулируется.

За регулировкой воды поступающей в трубопровод системы и воды, из трубопровода возвращающейся отвечает коллекторный блок коллекторного шкафа.

Коллекторный блок

Коллекторный блок собирается из двух рядов байпасов. Один ряд байпасов регулирует поток теплой воды, второй ряд регулирует поток остывшей воды. Первый ряд называется прямой ряд коллекторов, второй – ряд обратных коллекторов.

Технические характеристики коллекторного шкафа водяного теплого пола

Характеристики насосно-смесительного узла

• Максимальное рабочее давление: 10 Бар;
• Максимальная температура воды: 90°C;
• Рабочий диапазон температуры: 20-60 °c;

Характеристики коллекторного блока

• Диаметры труб: 1” (Дюйм) или дюйм с четвертью;
• Количество входов/выходов от 3 до 12;
• Давление рабочее 10 Бар;
• Максимальная температура воды 120°C.

На этом все! Ходите по теплому полу!

• Полистирольная система теплый пол
• Обогрев пола в квартире и доме: типы обогрева полов
• Стяжка для теплых полов: варианты, толщина и растворы
• Три применения нагревательного кабеля: обогрев кровли, пола и труб
• Бетонные и настильные системы теплого пола

Принцип работы системы

Существуют разные типы коллекторов, и хотя принцип работы каждого из них почти одинаков, все же между ними есть некоторые различия. В данном случае будет рассматриваться работа самодельной системы из змеевика.

Таким образом, система для отопления состоит из:

• коллектора;
• бака-резервуара;
• труб для подачи горячей воды и ее слива;
• трубы для поступления в коллектор холодной воды;
• вентиля для сброса давления;
• запорного вентиля;
• вентиля для подпитки (прочитайте также: «Автоматическая подпитка системы отопления — схема узла и клапана подпитки»);
• вентиля для слива.

Система отопления работает автоматически, хозяевам дома редко приходится вмешиваться в этот процесс. Для эффективного функционирования системы, в зимнее время коллектор необходимо очищать от налипшего снега, так как он будет отражать солнечные лучи и сделает устройство бесполезным.

Солнечные коллекторы достаточно эффективны и в регионах с умеренным климатом, а не только на юге. Даже если зимой много пасмурных дней, все равно сквозь тучи поступает достаточно ультрафиолета для того, чтобы хотя бы частично обогревать дом. Правда, в таком случае одной лишь солнечной системой отопления не обойтись – придется использовать и дополнительные источники тепла. Но в любом случае, расходы на обогрев дома заметно сократятся.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...