Отопление с естественной циркуляцией своими руками: Система отопления с естественной циркуляцией – схемы без насоса

Система отопления с естественной циркуляцией

Обустраивая отопление небольшого загородного домика или коттеджа, в первую очередь задумываются об экономичности, простоте и максимальной надежности. Чаще других встречается система отопления с естественной циркуляцией, удовлетворяющая всем вышеназванным критериям.

Принудительная циркуляция теплоносителя по трубным магистралям осуществляется посредством работающего насоса, который устанавливается на участке теплотрассы. Благодаря такому взаимодействию обеспечивается постоянное и более быстрое перемещение жидкости. Недостатком становятся затраты на дополнительное оборудование.

Содержание статьи:

Подробнее о естественной циркуляции

Чтобы обустроить отопительную систему с естественной циркуляции, в насосе нет никакой необходимости. Плотность нагретой воды ниже чем у холодной, за счет чего происходит выталкивание одной жидкости другою. Теплоноситель, двигаясь по магистрали, отдает часть тепла радиаторам и постепенно остывает, возвращаясь обратно и вытесняя более теплую и легкую воду в трубы. Цикл повторяется снова.

Данный процесс нельзя будет остановить до тех пор, покуда котел греет. Систему с естественной циркуляцией можно в любой момент времени оснастить насосом и запускать его по мере необходимости для равномерного и быстротечного прогрева помещений.

Вводное видео

Основные плюсы

Одно из достоинств, которыми обладают подобные системы, является экономичность. Затраты на обустройство и обслуживание сводятся к минимуму.

Присутствие насоса повлечет за собой дополнительные траты за электроэнергию. Его отсутствие наоборот даст возможность сэкономить. Такие системы абсолютно бесшумны и не вызывают лишних вибраций.

Среди других преимуществ можно выделить:

• Способность к саморегулированию
• Тепловая устойчивость
• Продолжительный срок безотказной работы – 30 лет
• Высокая ремонтопригодность

Типовая схема

Если рассматривать более подробно контур с естественной циркуляцией теплоносителя, он будет содержать следующий набор элементов:

1. Расширительный бачок, который располагают в самой верхней точке
2. Отопительные радиаторы
3. Трубопровод (двойной, одинарный)
4. Котельное оборудование, нагревающее теплоноситель

Сила и скорость, с которыми теплоноситель будет циркулировать по отопительной системе, зависят от веса, объема и плотности горячей жидкости. Немаловажную роль оказывают внутренние поверхности труб, от которых зависит коэффициент сопротивления, и высота расположения отопительных батарей относительно котла.

Особые требования предъявляются к горизонтальным трубопроводам. Они должны иметь обязательный уклон около 5 мм на метр по направлению движения. Только в этом случае остывшая жидкость будет стремиться обратно к котлу.

Необходимо постараться, чтобы на пути теплоносителя было меньше элементов, способных увеличить сопротивление. Многочисленную запорную арматуру, разветвления и изломы приходится компенсировать большим диаметром трубы.

Возможно вас так же заинтересует оригинальный способ отопления производственных помещений

Рассчитываем мощность своими силами

Начиная обустраивать систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, необходимо определить мощность устанавливаемого котла отопления. Провести расчеты можно одним из двух методов:

1. По объему
2. По площади

Следует сказать, что оба варианта расчета дают приблизительные результаты при идеальных условиях. Если дом не утеплен, необходимо приобретать оборудование с небольшим запасом. В свою очередь для энергосберегающих построек достаточно принять значение мощности 60 Вт на квадрат.

Рассчитываем мощность по объему

Наиболее точным является расчет по объему отапливаемого помещения. Вначале необходимо высчитать данную величину и умножить на 40 Вт. Далее вводятся поправочные коэффициенты:

1. Для частного дома, граничащего с улицей сверху и снизу, рекомендуется умножать результат на 1.5
2. Если комната располагается около утепленной стены, значение умножается на 1.1, около неутепленной – 1.3
3. Для каждой двери, выводящей на улицу, прибавляется 150-200 Вт
4. Для каждого окна прибавляется 70-100 Вт в зависимости от его размера

Рассчитываем мощность по площади

Самая простая методика рассчитать мощность котла, который рекомендуется в СНиП – по площади. Предполагается, что на каждые 10 кв. м. необходимо 1 кВт мощности. Таким образом общую площадь дома следует умножать на 0.1.

Необходимо принимать во внимания коэффициенты для различных территориальных районов:

• Крайний Север – 1.5-2
• Средняя полоса – 1.2-1.4
• Южные районы страны – 0.8-0.9

Выбираем схему разводки для систем с естественной циркуляцией

Существует огромное множество схем, согласно которым можно реализовать естественную регуляцию. Но все они делятся на 2 категории:

Двухтрубная схема

Несмотря на более сложный монтажный процесс, распространение получила именно двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Жидкость транспортируется по двум трубам: одна прокладывается вверху и по ней течет разогретая вода, вторая внизу и течет остывшая вода.

Чтоб самостоятельно соорудить простой двухтрубный контур, можно придерживаться следующей инструкции:

• Вначале выбирается место, в котором будет размещаться накопительный агрегат
• Над котлом устанавливается расширительный бачок, вместе они соединяются вертикальной трубой, которую оборачивают в теплоизоляционный материал
• На уровне 1/3 расширительного бочка происходит врезание верхней трубы для транспортировки разогретого теплоносителя

• Замеряв расстояние от пола до самой верхней точки, необходимо на высоте примерно 2/3 сделать врезание к разводке
• Ближе к верху расширительного бачка врезается вторая труба – переливная, посредством которой в канализацию будет происходить удаление излишков
• Затем необходимо пустить трубы к радиаторам
• Батареи соединяются с нижним водопроводом, прокладка которого должна вестись параллельно верхнему

Необходимо постараться максимально точно расположить трубы в системе отопления с естественной циркуляцией и обеспечить оптимальную разницу высот между радиаторами и котлом. Последний следует располагать ниже батарей, поэтому предпочтение отдается напольным устройствам, которые размещают в специальном углублении или подвале.

Чердачное помещение придется утеплить. Если в нем будет слишком холодно, возможно замерзания жидкости в трубах.

Рассмотрим еще несколько правил, которых следует придерживаться:

1. Верхнюю трубу рекомендуется пускать с незначительным уклоном – 6-7 градусов
2. По возможности, котел устанавливают значительно ниже отопительных приборов
3. Нужно выбирать трубы из металлопласта или на основе полимеров с внутренним диаметром 32 мм

Балансировать двухтрубное отопление, если трубы подобраны правильно, не требуется. Тем не менее установить на подводках к каждой батарее дроссели следует в обязательном порядке. Также стоит отметить высокие первоначальные затраты на прокладку сразу двух контуров и продолжительность затраченного времени на проведение работ.

Однотрубная схема

Чтобы сократить монтажные затраты, выбирают вариант с прокладкой всего одной трубы. В этом случае получается циклический замкнутый контур, соответствующий следующим условиям:

1. Радиаторы должны врезаться параллельно основному кольцу, а не разрывать его в определенных точках
2. Необходимо снабдить воздушником каждую из батарей. Такое решение предоставит возможность стравливать воздух на одном конкретном участке
3. Для выравнивания температуры рекомендуется устанавливать термоголовки и дроссели

Популярностью пользуется закрытая однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. В конкретном случае можно будет пренебречь расширительным бачком, полностью изолировав теплоноситель.

Что влияет на скорость циркуляции ?

Если в принудительной системе скорость циркуляции теплоносителя по трубам зависит от производительности насоса, здесь дела обстоят иначе. Чтобы ее увеличить, необходимо придерживаться ряду правил:

• Следует оптимально подбирать запорную арматуру и следить за переходами диаметров труб
• Многообразные повороты могут становиться непреодолимым препятствием, поэтому их количество сводят к минимуму, стараясь сделать все участки прямолинейными

1. Наиболее подходящий внутренний диаметр труб – 32-40 мм
2. Внутренняя поверхность труб должна быть идеально ровной и не скапливать на себе отложения, стальные изделия рассматривать не стоит

Видео рабочей системы

В заключении

Обустройство отопительных систем с естественной циркуляцией требует определенной подготовки, умений и знаний. Но чтоб оставаться уверенным в ее работоспособности, стоит осуществить врезание насоса, включение которого будет происходить в случае необходимости.

Схема отопления с естественной циркуляцией частного дома. Жми!

Централизованная система отопления постепенно отживает свое, поскольку, как можно заметить, она не способна справиться с возложенными на нее задачами по отоплению помещений. Поэтому, все чаще можно встретить использование автономного отопления.

Наиболее актуальным данный вопрос является для частных домов, по причине отсутствия какого-либо источника тепла. Существует несколько схем отопления, что дает возможность каждому выбрать свою по душе и в соответствии с финансовыми предпочтениями.

Разновидности 

Рассмотрим варианты систем отопления для частных и многоквартирных домов:

• с использованием принудительной циркуляции теплоносителя;

• естественная циркуляция с использованием самотёка теплоносителя.

Системы с естественной циркуляцией получили широкое распространение, главным образом, благодаря своим сильным сторонам:

• функционирование системы с естественной циркуляцией независимо от того есть напряжение в сети или нет;

• высокие показатели инерционности системы, где внешние факторы не влияют на распространение тепла.
[advice]Примите к сведению: следует с особым вниманием подойти к выбору диаметра используемых труб для системы отопления, учитывая то, что больший диаметр улучшает циркуляцию воды, однако и здесь тоже следует знать меру.[/advice]

Статья, посвящённая установке насоса в систему отопления, расположена здесь: https://teplo.guru/sistemy/sistemy-otopleniya-s-nasosnoi-tsirkulyatsiei.html

Принцип функционирования оборудования

Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.

С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше. Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше.

Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.

В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.

[warning]Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.[/warning]

Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла, горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.

Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.
Разновидности самотечных отопительных систем

Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.

Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.

Узнать подробнее об однотрубной системе отопления можно в данном материале: https://teplo. guru/sistemy/odnotrubnaya-sistema-otopleniya.html

Используемые радиаторы отопления

Наиболее значимый показатель здесь – это минимальное сопротивление потоку воды. А от ширины просвета радиатора зависит струя теплоносителя, вне зависимости от того, используете вы трубы из полипропилена или из других материалов. Однако, чугунные радиаторы в данном отношении будут просто идеальными, особенно когда используется однотрубная система. Они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление.

Хорошо себя зарекомендовали в использовании алюминиевые и биметаллические радиаторы, но нужно обращать внимание на их внутренний диаметр, который не должен быть менее 3/4”. Этого будет для отопления одноэтажного дома вполне достаточно, не используя циркуляционный насос. Разрешается использовать стальные трубчатые батареи.
[advice]Обратите внимание: нежелательно использовать на водяное отопление панельные батареи из стали или другие с маленьким сечением, через которые вода или не сможет протекать вообще, или же будет проходить очень небольшой струйкой, что в однотрубной разновидности ограничит циркуляцию или станет для нее препятствием. [/advice]

Разновидности схем подключения радиаторов

Характерно, что для хорошего отопления недостаточно того, чтобы котлы хорошо нагревали воду. Очень важно для поступления теплоносителя в радиаторы правильно их подключить.

На практике для однотрубного используется нерегулируемое последовательное подключение. Правда, этой проблемы удастся избежать, если у вас будет использована двухтрубная система. Данная система также не использует регулятор, однако, если радиатор завоздушится, система будет функционировать, поскольку вода будет проходить через перемычку (байпас). Правда для такой системы, как теплый пол, данный вариант не подходит.

Подробнее о необходимости установки байпаса можно прочитать здесь: https://teplo.guru/elementy/truby/baipas-2.html

Установка за перемычкой двух шаровых кранов позволяет, перекрыв поток, снять или отключить радиаторы, при этом систему останавливать не нужно. Так правильный расчет радиаторов отопления позволит Вам помещение оснастить теплоаккумулятором.
[warning]Совет специалиста: циркуляция воды в системе осуществляется за счет разницы температур и разной плотности, поэтому обратный клапан устанавливать не нужно.[/warning]

Выбор труб 

Выбирая трубы для отопления, большое значение имеет не только диаметр, но и материал, из которого они изготовлены, а, если быть точнее, гладкость их стенок, поскольку это коренным образом влияет на систему.

Также, на выбор материала большое влияние оказывает котел, поскольку в случае с твердотопливным предпочтение следует отдать стальным, оцинкованным трубам или же изделиям из нержавейки, в связи с высокой температурой рабочей жидкости.

Однако, металлопластиковые и армированные трубы предполагают использование фитингов, что значительно сужает просвет, армированные полипропиленовые трубы будут идеальным вариантом, при рабочей температуре 70С, и пиковой – 95С.

Изделия из особого пластика PPS имеют рабочую температуру 95С, и пиковую – до 110С, что позволяет использовать в открытой системе.

Особенности систем самотеком

Ввиду того, что образуются турбулентные потоки, точные расчеты систем провести не удается, поэтому при их проектировке берутся усредненные значения, для этого:

• максимально поднимают точку разгона;

• используют широкие трубы подачи;

• необходимо сделать расчет количества радиаторов.

Далее от начала первого расхождения до каждого последующего подключают трубу меньшего диаметра на шаг, равный ему, что задействует инерционные потоки.

Также существуют и другие особенности монтажа самотечных систем. Так, трубы должны прокладываться под углом 1-5%, на что влияет протяженность трубопровода. Если в системе достаточный перепад высот и температур, можно использовать и горизонтальную разводку. Важно следить, чтобы не было участков с отрицательным углом, поскольку движением теплоносителя их не удастся достать, по причине образования в них воздушных пробок.

Так, принцип работы может основываться на открытом типе или быть мембранного (закрытого) типа. Если сделать монтаж горизонтальной ориентации, рекомендуется на каждом радиаторе установить краны Маевского, поскольку с их помощью легче ликвидировать воздушные пробки в системе.

Смотрите видео, в котором специалист рассказывает об условиях возможности применения самотечной, безнасосной, гравитационной системы отопления:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя

Систему отопления с естественной циркуляцией водяного теплоносителя запантетовал в 1832 г. российский ученый-металлург П.Г. Соболевский. В наш век стремительно изменяющихся технологий эту схему (называемую также гравитационной или самотечной) теплоснабжения частного дома можно было бы считать морально устаревшей, если бы не ее простота, надежность и экономичность. Самотечная система отопления по-прежнему широко используется в строительстве своими руками собственного дома и считается оптимальным технико-экономическим решением. Небольшое давление в сети ограничивает область ее применения, но для одноэтажного жилого здания данная схема весьма эффективна и часто рассматривается в качестве альтернативы отоплению с использованием насосных агрегатов.

Система отопления частного дома с естественной циркуляцией

Схема отопления с естественной циркуляции

Схема движения водяного теплоносителя в системе отопления с естественной циркуляцией

В схеме приняты следующие обозначения:

• поз. 1 – котел отопления;
• поз. 2 – бак расширительный;
• поз. 3 – радиаторы отопления;
• Т1 – нагретый теплоноситель, красными стрелками показано направление его движения;
• Т2 – остывший теплоноситель, синие стрелки указывают на его движение в контуре.

В автономном отоплении одноэтажного или двухэтажного собственного дома допускается применение специальных незамерзающих составов-антифризов, но в системах с естественной циркуляцией теплоносителя использовать антифризы не рекомендуется.

Главные недостатки антифризов для использования в контуре отопления естественной циркуляции:

• В схеме отопления с естественной циркуляцией в конструкциях расширительных баков предусмотрен контакт с окружающим атмосферным воздухом. Антифризы быстро испаряются, загрязняя окружающую экологию;
• Необходимость постоянного контроля за объемом теплоносителя и его периодическом пополнении;
• У антифризов низкая теплоотдача, способствующая малому съему тепла радиаторами от теплоносителя при его циркуляции. Это приводит к перегреву антифриза в контуре и самого котла;
• Использование перегретого антифриза в замкнутом контуре способствует обильному образованию отложений внутри теплообменника, забивающих проходное сечение в трубках.

Наиболее оптимальным носителем тепла в контуре гравитационного типа для отопления одноэтажного или двухэтажного жилого здания является водяной теплоноситель благодаря своей дешевизне и доступности.

Естественная циркуляция в контурах отопления

Основными функциональными элементами системы отопления с естественной циркуляцией жилого здания являются:

• Котел, нагревающий водяной теплоноситель;
• Расширительный бак, представляющий собой емкость для сброса излишков воды, появляющихся при увеличении объема водяного теплоносителя в контуре при его нагреве;
• Трубопроводы подачи из котла горячей воды в отопительные радиаторы и возврата остывшей жидкости из радиаторов обратно в котел (за что возвратная часть теплосети в обиходе получила название обратки). Вместе они составляют замкнутый контур циркуляции теплоносителя;
• Отопительные радиаторы.

Схема теплосети отопления с естественной циркуляцией для обогрева частного дома

При разогреве теплоносителя его объем увеличивается, излишки нагретой воды поднимаются вертикально вверх к расширительному баку, в системе создается гидростатическое давление, зависящее от разности весов водяных столбов горячей (линия подачи) и холодной (линия обратки) воды.

Под этим давлением горячая вода поступает с верхней точки теплотрассы (красная линия на схеме) к радиаторам отопления. Остывшая в радиаторах вода поступает по обратке (синяя линия) на вход котла. Самотечная система отопления в одноэтажном или двухэтажном доме работоспособна лишь в том случае, если при монтаже обеспечены уклоны горизонтальных участков трубопроводной теплотрассы в сторону движения жидкости. Тогда теплоноситель сможет перемещаться вниз под действием собственного веса с наименьшим гидравлическим сопротивлением.

Другим фактором, влияющим на перемещение жидкости, является циркуляционный напор, обозначенный на рисунке буквой Н. Чем выше перепад уровней размещения радиаторов и котла, тем быстрее движение воды в контуре.

В гравитационных системах отопления расширительный бак не закрывается крышкой, поэтому нередко данную систему называют открытой. Все воздушные пробки из теплотрассы вытесняются в верхнюю часть контура, там и устанавливают бак, открытый для контакта с атмосферой. Систему, использующую герметичные баки, называют закрытой. В ее составе используется насос, по принципу действия она уже принудительного характера.

Скорость движения воды

При цикличных изменениях температуры горячая вода находится в верхней части теплосети, холодная влага движется в нижних трубах. Основной побудительной силой для естественного (без принуждения от насоса) движения жидкости в контуре является циркуляционный напор, зависящий от соотношения высот расположения котла и самого нижнего радиатора. На рисунке ниже представлена графическая схема возникновения циркуляционного напора h. Параметр h имеет постоянную величину для данной схемы и не изменяется во время работы системы отопления.

Схема возникновения циркуляционного напора

Для создания оптимального напора отопительный котел устанавливается с максимальной глубиной размещения, например, в подвале. В свою очередь, расширительный бак необходимо установить повыше. Довольно часто его ставят на чердаке дома.

Скорость циркулирования воды в контуре при монтаже своими руками гравитационной отопительной системы частного дома определяется следующими факторами:

1. Величиной циркуляционного напора. Чем он больше, тем выше скорость протекания воды в теплотрассе;
2. Диаметрами труб отопительной разводки. Малые размеры внутреннего сечения трубы будут оказывать большее сопротивление водяному потоку, чем трубы с диаметром побольше. Для однотрубной или двухтрубной самотечных систем под разводку намеренно завышают размеры труб до Д_у 32-40 мм;
3. Материалами изготовления труб контура. У современных полипропиленовых труб сопротивление потоку в несколько раз ниже, чем у поврежденных коррозией и покрытых отложениями стальных трубопроводов;
4. Наличием поворотов в сети теплотрассы. Идеальный вариант – прямой трубопровод;
5. Обилием арматуры, переходников, подпорных шайб. Каждый вентиль снижает величину напора.

Процессы естественной циркуляции весьма инертны и протекают медленно. Время между растопкой котла и полной стабилизацией температуры в помещениях составляет несколько часов.

Монтажные схемы контуров

По способу присоединения радиаторов отопления принято выделять две схемы монтажа контуров отопительных систем: однотрубную и двухтрубную.

Для однотрубной монтажной сборки своими руками характерно последовательное расположение обогревающих приборов на подающем контуре. Пройдя от верхней точки сквозь все радиаторы (линия красного цвета), вода возвращается по обратке (линия синего цвета) к котлу.

Однотрубная схема самотечной системы отопления

В двухтрубной схеме монтируются два отдельных контура циркуляции. По одному протекает горячий теплоноситель, подводящий тепло к радиаторам, по другому контуру – остывшая вода отправляется от радиаторов к котлу.

На рисунке ниже показана двухтрубная система отопления двухэтажного дома. Раздача теплоносителя (линия красного цвета) по радиаторам начинается с максимальной высоты Н, обеспечивающей требуемый циркуляционный напор. Остывший теплоноситель (линия синего цвета) собирается в обратке и направляется на вход котла.

Двухтрубная схема самотечной системы отопления

Схема циркуляции. Видео

О том, что из себя представляет схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, можно узнать из видео ниже.

Гравитационные системы обогрева частного дома импонируют своей простотой устройства, легкостью обслуживания и энергонезависимостью. В них отсутствуют насосные агрегаты, своим шумом создающие дискомфорт проживающим, нет вибраций, сопровождающих их работу. Срок безаварийной службы систем с естественной циркуляцией оценивается в полвека, поскольку в них отсутствуют электрические насосы и средства автоматики. В целом самотечные схемы проигрывают принудительным системам отопления по ряду пунктов:

• излишняя инерционность вынуждает ждать несколько часов, пока контур выйдет на требуемый тепловой режим;
• сложность монтажа, вызванная необходимостью точных расчетов уклонов горизонтальных участков теплотрассы;
• отсутствие насоса ограничивает общую протяженность теплотрассы;
• постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке.

Наиболее подходящей областью применения системы с естественной циркуляцией являются частные дома невысокой этажности (1-2 этажа), площадью до 100 кв. м и горизонтальным радиусом самотечной цепи не более 30 м.

Размещение оборудования системы отопления с естественной циркуляцией в доме

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Система отопления с естественной циркуляцией: виды, особенности построения

Система отопления с естественной циркуляцией хороша тем, что работает вне зависимости от наличия электричества, что в некоторых районах очень важно. Другое дело, что получить комфортные условия при такой схеме чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях невозможно.  Потому часто отопление делают самотечным (одно из названий) для использования такого режима в качестве аварийного, а все остальное время работает насос. Но в некоторых случаях, например, на неэлектрофицированных дачных участках, система отопления без насоса – единственный возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕЦ) называется иногда гравитационной из-за того, что работает на принципе гравитации. Еще одно название – самотечная. Все эти термины обозначают один принцип построения – без использования насоса.

Принцип работы системы ЕЦ

Теплоноситель в самотечных системах движется из-за разности температур теплоносителя и, соответственно, разной их плотности: из котла выходит горячая вода, плотность и вес которой гораздо меньше, чем у холодной. Потому горячая вода вытесняется вверх. Отсюда и главная особенность таких систем – котел должен располагаться ниже радиаторов. Далее теплоноситель движется по трубе с небольшим уклоном. От основной магистрали отходят трубы меньшего диаметра, ведущие к радиаторам/регистрам.

Простейший вариант системы с естественной циркуляцией

Проще такая система реализуется в системах с верхней раздачей воды – это когда от котла труба поднимается под потолок и оттуда уже опускается к радиаторам. В системах с нижней раздачей гравитационная система может быть реализована только при наличии разгонного контура – создается искусственный перепад высот: от котла труба поднимается почти под полоток, там, в верхней точке устанавливается расширительный бачок. После него труба опускается до уровня выше радиаторов, но не под потолком, а на уровне окон. Оттуда уже идет разводка на радиаторы. При устройстве разгонного контура помешать вам может только низкий потолок – желательно, чтобы от вершины котла труба отходила выше, чем на 1,5метра (а еще бачок).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка

Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах.

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией. Схема вертикальная

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

Все представленные выше схемы однотрубных  разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка с разгонным коллектором

В данном проекте реализована схема отопления с естественной циркуляцией «ленинградка». Для более активной циркуляции на втором этаже устроен разгонный коллектор, после которого два контура расходится по второму этажу – горизонтальное последовательное подключение радиаторов. Еще один контур опускается на первый этаж, где также разделяется на две ветки. Также дополнительно на первый этаж опускаются стояки от последних в контуре радиаторов в каждой из веток второго этажа.

Радиаторы отопления ЕЦ

Для гравитационных систем главное – минимальное сопротивление водяному потоку. Потому, чем шире будет просвет радиатора, тем лучше через него будет течь теплоноситель. Практически идеальны с этой точки зрения чугунные радиаторы – у них самое маленькое гидравлическое сопротивление. Хороши в использовании алюминиевые и биметаллические, но нужно смотреть, чтобы их внутренний диаметр был не менее 3/4”. Можно использовать стальные трубчатые батареи, однозначно не рекомендуются стальные панельные или любые другие с маленьким сечением и высоким гидравлическим сопротивлением – через них или не будет протекать вода или будет очень слабо, что, например, при однотрубной системе может привести к отсутствию циркуляции вообще.

Системы с естественной циркуляцией (кликните по картинке для увеличения масштаба)

Есть в подключении радиаторов свои тонкости. Особенно большое значение способ монтажа играет в однотрубной системе: только при помощи разных  типов подключения можно добиться лучшей работы отопительных элементов.

Схемы подключения радиаторов

На рисунке, расположенном ниже показаны схемы подключения радиаторов. Первое – нерегулируемое последовательное подключение. При таком способе будут проявляться все недостатки «ленинградки»: разная теплоотдача радиаторов без возможности компенсирования (регулирования). Чуть лучше дело обстоит, если поставить обычную перемычку из трубы. При такой схеме возможность регулирования также отсутствует, но при завоздушивании радиатора система функционирует, так как теплоноситель проходит через байпас (перемычку). Установив дополнительно за перемычкой два шаровых крана (на рисунке нет) мы получаем возможность при перекрытом потоке снять/отключить радиатор без останова системы.

Особенности подключения радиаторов в однотрубных системах

Два последних способа монтажа позволяют регулировать поток теплоносителя через радиатор и байпас — в них стоят устройства регулировки температуры радиатора. При таком включении схема уже может быть компенсирована (на каждом отопительном приборе выставляется теплоотдача).

Не менее важным является и тип подключения: боковой, диагональный или нижний. Оперируя этими подключениями можно облегчить/улучшить компенсацию системы.

Трубы для систем с естественной циркуляцией

При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.

Стальные трубы через несколько лет могут выглядеть так

Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70^оС, пиковая – 95^оС. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95^оС, пиковая – до 110^оС. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка. Подробнее о полипропиленовых трубах читайте тут.

Металоопластик и полипропилен также может использоваться для монтажа систем отопления

Но если предполагается установка твердотопливного котла, то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают). Подойдет и медь (о медных трубах написано тут), но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются).

Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются.  Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:

• поднять как можно выше точку разгона;
• не заузить трубы подачи;
• поставить достаточное количество секций радиаторов.

Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д.  Отбратку собирают  от меньшего диаметра к большему.

Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура)

Вторая особенность – в самой высокой точке системы нужно установить расширительный бак и/или воздухоотводчик. Расширительный бак может быть открытого типа (система тоже будет открытой) или мембранного (закрытая). При установке открытого отводить воздух нет необходимости он собирается в наивысшей точке – в бачке и выходит в атмосферу. При установке бака мембранного типа требуется также установка автоматического воздухоотводчика. При горизонтальной разводке не помешают краны «маевского» на каждом из радиаторов – с их помощью легче убрать все воздушные пробки в ветке.

Котел для гравитационных систем

Так как в основном такие схемы нужны для устройства независимого от электричества отопления, то и котлы должны работать без использования электричества. Это могут быть любые неавтоматизированные агрегаты, кроме пеллетных и электрических.

Чаще всего в системах с естественной циркуляцией работают твердотопливные котлы. Всем они хороши, но во многих моделях прогорает топливо быстро. А если за окном сильные морозы, а дом не утеплен в достаточной мере, то чтобы ночью удержать приемлемую температуру приходится вставать и подкидывать топливо. Особенно такая ситуация часто встречается там, где топят дровами. Выход – купить котел длительного горения (энергонезависимый, конечно). Например, в литовских твердотопливных котлах Stropuva, при определенных условиях дрова горят до 30 часов, а уголь (антрацит) до нескольких суток.  На котлы Сandle заявлены чуть хуже характеристики: минимальное время горения дров 7 часов, угля – 34 часа. Есть котлы без автоматики и насосов и у немецкой кампании Buderus, чешских Viadrus и у польско-украинских Wikchlach, а также у российских производителей: «Энергия», «Огонек».

Энергонезависимый котел длительного горения Stropuva

Есть газовые энергонезависимые котлы российского производства, например «Конорд», которые производят в Ростове-на-Дону. Их можно использовать в системах с естественной циркуляцией. На том же заводе выпускают энергонезависимые универсальные котлы «Дон», которые также подходят для работы без электричества. Работают в системах с естественной циркуляцией напольные газовые котлы итальянской фирмы Bertta – модель Novella Autonom и некоторые другие агрегаты евопейских и азиатских производителей.

Второй способ, который поможет увеличить время между топками, – повысить инерционность системы. Для этого устанавливают теплоаккумуляторы (ТА). Работают они хорошо именно с твердотопливными котлами, у которых нет возможности регулировать интенсивность горения: излишек тепла отводится на теплоаккумулятор, в котором энергия накапливается и расходуется по мере остывания теплоносителя в основной системе. Подключение такого устройства имеет свои особенности: его нужно располагать на подающем трубопроводе внизу. Причем для эффективного отбора тепла и нормальной работы — максимально близко к котлу. Впрочем, для гравитационных систем это решение далеко не самое лучшее. Они достаточно медленно выходят на нормальный режим циркуляции, но зато являются саморегулируемыми: чем холоднее в помещении, тем сильнее остывает теплоноситель, проходя по радиаторам. Чем больше разница в температурах, тем больше получается перепад плотности и быстрее движется теплоноситель. А установленный ТА делает отопление более инерционным, и времени, и топлива на разгон  требуется намного больше. Правда, и отдается тепло  дольше. В общем, решать вам.

Для стабилизации температуры в системе устанавливают тепловой аккумулятор

Примерно те же проблемы у печного отопления с естественной циркуляцией. Тут роль аккумулятора тепла играет сам массив печи и также требуется много энергии (топлива) на разгон системы. Но в случае использования ТА обычно предусматривается возможность его исключения, а в случае с печью это нереально.

Теплоноситель для систем с естественной циркуляцией

Лучшим теплоносителем для таких систем является вода. Использование антифризов возможно, но при планировании нужно учесть этот момент и увеличить площадь радиаторов – или выбирать их большего размера, или увеличивать количество секций. Все дело в том, что эти составы имеют меньшую теплоотдачу, из-за чего хуже отнимают и передают тепло, что часто приводит к перегреву и котла и теплоносителя.

Для систем отопления используют специальные антифризы

Повышение температуры незамерзающей жидкости выше рабочей — очень неприятное явление, так как начинается обильное образование осадков и отложений. За два месяца эксплуатации антифриза с постоянным перегревом теплообменник котла забивается наглухо, система почти зарастает. Так что если планируете использовать незамерзающую жидкость, позаботьтесь о том, чтобы она могла отдавать тепло и не перегревалась.

Нужно учесть, что в системах отопления можно использовать только специализированные составы. Общего назначения или автомобильные абсолютно непригодны, особенно для схем открытого типа, которые контактируют с атмосферой. Планируя использовать антифризы, при выборе материалов обращайте внимание на их совместимость с незамерзающими жидкостями. Далеко не все котлы и трубы «дружат» с ними. О возможности использования незамерзающих жидкостей сообщается обычно в паспортных данных, если такой записи нет, нужно уточнить у продавца, а лучше – у производителя.

Заключение

Система с естественной циркуляцией не самый лучший по эффективности метод отопления, но иногда – единственно возможный – в тех местностях, где нет электроснабжения. В тех же регионах, где электроэнергия есть, на случай перебоев,  схему можно создавать как самотечную, но встраивать при этом насос для штатной работы. Правда и такое решение не самое лучшее: увеличивается объем системы, она становится более инерционной и требует больших затрат на нагрев теплоносителя. Если перебои – исключение из правил, можно обезопасить себя установив резервное электропитание (блок бесперебойного питания и/или генератор). Если же перебои случаются часто – тогда ваш выход – системы с естественной циркуляцией.

Система отопления с естественной циркуляцией

При отсутствии или нестабильной подаче электроэнергии системы отопления частных домов часто организуют на базе схемы с естественной циркуляцией теплоносителя. Такая схема является полностью энергонезависимой, способна обеспечить нужды отопления небольших домов площадью до 60 – 70 м². Материал статьи описывает принцип работы, устройство и виды системы с гравитационной циркуляцией, дает рекомендации по выбору материалов и монтажу.

Принцип работы схемы с естественной циркуляцией

Принцип работы самотечной системы отопления базируется на теплофизических свойствах воды. При нагреве жидкость приобретает меньшую плотность и соответственно – массу. Горячий теплоноситель, нагретый в котле, поднимается по вертикальному трубопроводу, часто называемому разгонным коллектором.

Освободившееся пространство естественным образом занимает более холодный теплоноситель, имеющий более высокую плотность и массу, сосредоточенный в нижней части системы. За счет образования разницы плотностей холодного и горячего теплоносителя возникает постоянный цикл движения воды в системе отопления.

Гравитационная составляющая циркуляции улучшается сооружением трубопроводов системы с нормативным уклоном, который составляет не менее 2 мм на 1 погонный метр длины. Уклон ориентирован в сторону движения теплоносителя.

Вода в процессе работы системы имеет малую скорость движения, на качество циркуляции отрицательно влияют любые гидравлические сопротивления. Схема работает без наличия насосного оборудования и потребления электрической энергии.

Устройство системы с естественной циркуляцией

Базовый элемент системы отопления – котел – располагается в нижней точке системы. От теплогенератора поднимается вертикальный разгонный коллектор. Рекомендуемая высота коллектора – от 2,5 метров, диаметр трубопровода – не менее 50 мм.

На верхней точке разгонного коллектора, в месте поворота трубопровода к радиаторам, располагают расширительный бак открытого типа. Расширительный бак по желанию оборудуют линией перелива, соединенной с канализацией. Через нее излишки воды, образовавшиеся при нагреве и расширении, переливаются в канализацию.

Расширительный бак может оборудоваться линией подпитки, соединенной с системой водопровода. В отсутствии линии подпитки пополнение системы водой производится вручную. Расширительные баки при размещении в неотапливаемом помещении должны качественно утепляться.

 Экспанзомат, кроме функций компенсации теплового расширения и подпитки, выполняет функцию естественного воздухоотводчика. Трубопроводы монтируются с уклоном таким образом, что пузырьки воздуха не уносятся в систему, так как вода имеет малую скорость, а поднимаются в верхнюю точку, на которой установлен РБ.

Из верхней точки разгонный коллектор меняет направление на горизонтальное и с нормативным уклоном прокладывается к радиаторам отопления. Система отопления в части обвязки радиаторов имеет 2 разновидности:

1. Однотрубная;
2. Двухтрубная.

Однотрубная система с естественной циркуляцией обладает свойством снижения температуры на каждом последующем радиаторе в ряду.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией

Сооружение байпасов для улучшения качества регулирования создает излишнее гидравлическое сопротивление, поэтому система чаще всего сооружается по простейшему принципу – радиаторы подключают к трубопроводу подачи последовательно, с последнего радиатора выходит обратный трубопровод и подсоединяется к котлу.

Наиболее эффективным по теплоотдаче считается диагональное подключение радиатора, менее качественными – боковое (при вертикальной разводке) и нижнее. Несовершенство однотрубной системы – снижение температуры на радиаторах – можно частично компенсировать увеличением числа секций на последних радиаторах.

Двухтрубная схема системы отопления более удобна в регулировании. Здесь радиаторы подключены к подающему и обратному трубопроводу параллельно.

Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией

Для монтажа системы этого типа требуется большее количество трубы, соответственно схема имеет большее гидравлическое сопротивление. Регулирование температуры на радиаторах производится 2 методами:

1. Принудительное, с помощью запорной арматуры;
2. Естественное, за счет поэтапного изменения диаметра трубопроводов.

Принудительное регулирование можно производить шаровыми кранами, имеющими полнопроходное сечение. Регулирующие вентили малопригодны для этой задачи, так как обладают высоким гидравлическим сопротивлением и имеют сниженное проходное сечение.

Поэтапное изменение диаметра производится по принципу постепенного уменьшения диаметра подачи к последнему радиатору и постепенному расширению обратки от него к котлу. Выполнение такой схемы требует тщательного расчета, выполнить самостоятельно который довольно трудно.

Оба метода регулирования в любом случае значительно повышают гидравлическое сопротивление системы в целом, что отрицательно влияет на качество циркуляции и может привести к ее остановке. Поэтому большей популярностью пользуется все же однотрубная система, даже со своим недостатком – разницей температур в начале и в конце контура отопления.

Для систем отопления с естественной циркуляцией, предназначенных для отопления домов площадью не более 70 м², падение температуры на последнем радиаторе может составлять 5 – 10⁰С. Обычно этот недостаток частично нивелируется увеличением числа секций последних в ряду приборов отопления. Кроме того, однотрубные схемы часто модернизируют установкой циркуляционного насоса.

В систему отопления с естественной циркуляцией иногда интегрируется бойлер косвенного нагрева. Его рекомендуется устанавливать в верхней точке разгонного коллектора, трубопровод выхода теплоносителя с бойлера направляют в горизонтальном направлении с уклоном к радиаторам. Работа бойлера в самотечной схеме не отличается высоким качеством – температура воды в нем не регулируется, температура воды напрямую зависит от температуры теплоносителя.

Подключение контуров теплых полов к системам гравитационного типа не производится. Это обусловлено тем, что отдельные контуры водяных теплых полов имеют большое сопротивление, циркуляция возможна только с помощью циркуляционного насоса. Установка насоса в точках подключения полов к системе с гравитационной циркуляцией внесет резкий гидродинамический дисбаланс и может нарушить принципы естественного циркулирования.

Материалы и оборудование системы отопления

Монтаж комплекса отопления рекомендуется производить с соблюдением следующих правил:

1. Котел следует размещать в нижней точке системы;
2. Уклон трубопроводов должен быть не менее 2 мм на 1 погонный метр длины;
3. Система монтируется с минимумом гидравлических сопротивлений – поворотов, сужений, минимальным числом запорной арматуры.

Напольный котел отопления

В качестве теплогенераторов для систем гравитационного типа применяются в основном напольные котлы, имеющие увеличенные диаметры подключения и размеры теплообменника по сравнению с настенными моделями.

Основным видом приборов отопления для самотечной схемы являются чугунные радиаторы. Они обладают увеличенным проходным сечением секций устройства.

Чугунный радиатор в системе с естественной циркуляцией

Другие виды радиаторов (а также конвекторы) имеют малое внутреннее сечение и создают излишнее сопротивление.

Зачастую системы с естественной циркуляцией выполняются вообще без приборов отопления – по периметру помещений прокладываются стальные трубы. В этом случае циркуляция имеет лучшие параметры, но для достижения требуемой величины поверхности теплообмена может требоваться увеличение диаметра трубопроводов. К тому же такая конфигурация отопления малопривлекательна внешне, занимает много места.

Для монтажа отопления применяются в основном стальные трубы.

Трубопроводы для отопления из стали

Разгонный стояк в любом случае сооружается из стали, так как температура в зоне котла достигает высоких значений. Несколько реже применяются трубы из стабилизированного полипропилена. Рекомендуемый диаметр трубопроводов – 32 мм и больше.

 Другие полимерные трубопроводы – металлопластик, трубы из сшитого полипропилена – применять не рекомендуется. Фитинги этих систем значительно снижают проходное сечение и создают излишнее гидравлическое сопротивление, препятствующее естественной циркуляции.

Прокладку трубопроводов отопления следует производить открыто. Скрытая прокладка подразумевает значительное увеличение числа соединений и поворотов.

Достоинства и недостатки системы с естественной циркуляцией

Достоинствами схемы с гравитационным движением теплоносителя являются следующие показатели:

1. Полная энергонезависимость;
2. Простота устройства и эксплуатации.

Система с естественной циркуляцией обладает и массой недостатков:

1. Сложность регулирования;
2. Неравномерное распределение тепла;
3. Непривлекательный внешний вид;
4. Ограничения по тепловой мощности;
5. Сложность самостоятельного монтажа – требуется привлечение сварщика.

Система отопления с естественной циркуляцией используется сейчас больше как вынужденная мера. Главная причина строительства гравитационного водяного отопления – серьезные перебои в электроснабжении. Тем не менее, в некоторых ситуациях сооружение гравитационного отопления является единственно возможным техническим решением для обогрева частных домов и дач.

(Просмотров 3 606 , 2 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

Система отопления с естественной циркуляцией: принцип работы

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (гравитационная система отопления) не имеет в своей конструкции циркуляционных насосов, а циркуляция теплоносителя осуществляется путем использования природных физических законов. Ее большим плюсом есть то, что она является весьма долговечной и не требует для своего функционирования наличия дополнительных источников энергии и дорогостоящего оборудования. При правильном проектировании и качественно выполненном монтаже гравитационная система отопления может работать без капитального ремонта не менее 35-40 лет. Она характеризуется небольшой протяженностью трубопроводов (ограничен радиус действия по горизонтали до 30 м), низкие гидравлические напоры и потери давления.

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (гравитационная система отопления) была изобретена и запатентована в 1832 г. русским инженером-металлургом, членом-корреспондентом Российской академии наук П. Г. Соболевским.

Принципиальная схема гравитационной системы отопления состоит из теплогенератора (отопительного котла), подающего и обратного магистральных трубопроводов, расширительного бака, и отопительных приборов (радиаторов).

Нагретый в теплогенераторе теплоноситель поступает по подающему и горизонтальным трубопроводам в нагревательные приборы (радиаторы), где происходит отдача им части своего тепла, в свою очередь элементы радиатора передают тепло в помещение. Затем по обратке (обратному трубопроводу) теплоноситель возвращается в теплогенератор, где снова подогревается до требуемой температуры, и далее цикл повторяется.

Естественная циркуляция теплоносителя (воды) по замкнутой системе трубопроводов обусловлена изменением веса и плотности жидкости, при повышении и понижении температуры. При нагреве теплоносителя в теплогенераторе снижается его масса и плотность в подающем трубопроводе. В тоже время в обратном трубопроводе находится уже отдавший свое тепло более холодный теплоноситель, имеющий большую массу и плотность. В системе возникает давление под действием сил гравитации – горячий теплоноситель поднимается вверх по подающей магистрали и растекается по горизонтальным трубопроводам самотеком, замещая холодный теплоноситель, который также самотеком поступает обратно в теплогенератор (котел). Расширительный бак принимает в себя теплоноситель, объём которого увеличивается с повышением температуры, создаёт и поддерживает постоянное давление.

Гравитационное давление вызывает движение теплоносителя, однако оно также расходуется на преодоление сопротивлений в трубах. Сопротивления вызываются в основном трением теплоносителя о стенки труб, а всевозможные разветвления, угловые повороты, присутствующие в системе являются дополнительными источниками сопротивлений. При проектировании отопления одной из главных задач является свести к минимуму сопротивления в трубопроводе. Для снижения сопротивления применяются трубы с большим сечением, также немалое значение имеет материал из которого изготовлены трубы.

Важным условием, обеспечивающим естественную циркуляцию теплоносителя, является наличие уклона в горизонтальных магистралях трубопроводов в сторону движения воды – уклон от подающего стояка к радиаторам, и уклон обратной магистрали от радиаторов к отопительному котлу. Если уклон будет выполнен в другую сторону, от система работать не будет.

Уклон трубопровода должен составлять как минимум 0,005 м на 1 метр погонный трубы.

Помимо обеспечения циркуляции теплоносителя уклон в трубах позволяет эффективно бороться с «завоздушиванием» системы. Пузырьки воздуха, образующиеся в процессе нагрева теплоносителя в системе, устремляется вверх по трубам и поступают в расширительный бак, а затем, соответственно, удаляются в атмосферу.

Проектируя систему отопления, необходимое гравитационное давление (циркуляционный напор) следует обязательно просчитывать по специальной формуле. Оно зависит от разности высот расположения котла и самого нижнего радиатора – чем больше эта разница (h), тем больше давление. Увеличению циркуляционного напора способствует также увеличение угла наклона подающей магистрали трубопровода, направленной в сторону радиаторов, и уклон обратной магистрали, направленной к теплогенератору (котлу).
Уклон трубопровода должен составлять, как минимум 0,005 м на 1 метр погонный трубы.

Такая схема позволяет теплоносителю легче преодолеть местные сопротивления в трубах. Возникающий циркуляционный напор также напрямую зависит от высоты установки радиаторов. Выполняя проектирование и последующий монтаж системы отопления с естественной циркуляцией, котёл размещают в самой нижней точке так, чтобы все теплообменники (радиаторы) находились выше него.

Трубопроводы систем отопления по виду монтажа подразделяются на одно- и двухтрубные. (Не следует путать понятия «двухпоточная», «однотрубная», «двухтрубная»: первое характеризует направление потоков теплоносителя, «цикличность» их в системе, а два последних – только способы соединения трубопроводов с отопительными приборами при соблюдении цикличности).

Системы отопления с естественной циркуляцией

Это простые и наиболее распространенные системы отопления для загородных домов и квартир с индивидуальным отоплением. Системы отличаются долговечностью (при надлежащей эксплуатации 40 и более лет без ремонта). Принцип систем отопления с естественной циркуляцией основан на физических законах. Им не требуется дополнительных источников энергии или дорогого оборудования.

Минус данных отопительных систем:

• сокращенный радиус действия (до 30 м по горизонтали) по причине малого циркуляционного давления;
• замедленное включение в действие из-за большой теплоемкости воды и низкого циркуляционного давления
• повышенная опасность замерзания воды в расширительном бачке, смонтированном в неотапливаемом помещении.

Принципиальная схема системы отопления с естественной циркуляцией состоит из котла (или водоподогревателя), подающего и обратного трубопроводов, нагревательных приборов и расширительного бачка.

Рис. 1. Принципиальная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Р_Ц = h(p_о — p_r )

м(кг/м3 — кг/м3)=кг/м2=мм. вод. ст.

Нагретая в котле вода поступает по трубопроводу и стоякам в нагревательные приборы, отдает им часть тепла. Затем по обратному трубопроводу возвращается в котел, где вновь подогревается до необходимой температуры. Цикл повторяется.

Принцип работы систем отопления с естественной циркуляцией

Все горизонтальные трубопроводы системы делаются с наклоном в сторону движения воды: нагретая вода, поднявшись по стояку вследствие температурного расширения, растекается по горизонтальным отводам самотеком, охлажденная вода также самотеком поступает обратно в котел.

Уклоны трубопроводов способствуют и отводу пузырьков воздуха к расширительному баку: газ легче воды, поэтому он стремится вверх, а наклонные участки трубопроводов помогают ему нигде не задерживаться и поступать в расширитель, а затем в атмосферу. Расширительный бачок создает постоянное давление в системе, принимает увеличивающийся при нагревании объем воды, а при охлаждении отдает воду обратно в трубопровод.

Вода в системе отопления перемещается под действием гравитационного давления, движение (циркуляция) возникает из-за разности плотностей нагретой (поднимающейся по подающему стояку) и охлаждённой воды (спускающейся по обратному).

Гравитационное давление расходуется на движение теплоносителя и преодоление сопротивлений в сети трубопроводов. Эти сопротивления вызываются трением воды о стенки труб, а также наличием в системе местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относятся: ответвления и повороты трубопроводов, арматура и сами нагревательные приборы. Чем больше сопротивлений возникает в трубопроводе, тем больше должно быть гравитационное давление. Для снижения трения применяются трубы увеличенных диаметров.

Циркуляционный напор (Рц) зависит от разности отметок центра котла и центра нижнего отопительного прибора (h) и плотности горячей (p_r) и охлажденной воды (p_o). Чем больше разность высот между центрами котла и прибора, тем лучше будет циркулировать теплоноситель (рис. 1).

Как выбрать отопление для дома, плюсы и минусы видов отопления — руководство

Как появляется циркуляционный напор?

Представим, что в котле и радиаторах отопления температура теплоносителя меняется скачкообразно по центральным осям этих приборов, что недалеко от истины.

То есть в верхних частях котла и радиаторов находится горячая вода, а в нижних — охлажденная. Горячая вода имеет меньшую плотность, а следовательно, меньший вес, чем охлажденная вода. Мысленно срежем верхнюю часть отопительного контура (рис. 2) и оставим только нижнюю часть.

И что же мы видим? А то, что мы имеем дело с двумя сообщающимися сосудами, хорошо знакомым нам из школьной физики. Верх одного сосуда находится выше верха другого; вода под действием сил гравитации стремится переместиться из верхнего сосуда в нижний.

Отопительный контур — замкнутая система, вода в нем не выплескивается, как в сообщающихся сосудах, а стремится «успокоиться» (занять один уровень), но это ей не удается сделать, поскольку котел постоянно подогревает воду в верхней половине контура, уменьшая ее вес относительно охлажденной воды.

Высокий столб охлажденной тяжелой воды после радиаторов постоянно выталкивает низкий столб воды перед котлом и подталкивает горячую воду — возникает естественная циркуляция. Уклоны подающих трубопроводов в сторону радиаторов и обратки от радиаторов к котлу только способствуют этому процессу, помогая воде преодолевать местные сопротивления в трубах.

Типы водяного отопления. Какую систему водяного отопления для дома выбрать

В частных домах лучше всего размещать котел ниже отопительных приборов, например, в подвале. При квартирном отоплении, когда котел устанавливается непосредственно в квартире почти на одном уровне с радиаторами, для увеличения циркуляционного напора котел лучше устанавливать «в яму» прямо на плиты перекрытия, выпилив вокруг него пол. Безусловно, «в яме» должны быть сделаны противопожарные мероприятия: плиты выровнены тонкой стяжкой, уложены листы асбеста и железа.

Второй показатель, от которого зависит циркуляционный напор, это разница между плотностями охлажденной и горячей воды. Системы с естественной циркуляцией теплоносителя относятся к саморегулирующимся системам.

При изменении температуры нагрева воды, самопроизвольно возникают количественные изменения — изменяется расход воды. Из-за изменения плотности горячей воды будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуляционное давление и количество циркулирующей воды. Когда на улице холодно, становится холодно и в доме. Включая котел на полную мощность, мы увеличиваем нагрев воды, значительно уменьшая ее плотность. Поступив в отопительные приборы, вода отдает теплоту охлажденному воздуху в помещении, ее плотность при этом сильно повышается. Взглянув на ту часть формулы, (рис. 1), которая стоит в скобках, мы видим, что чем больше разность между плотностями охлажденной и горячей воды, тем больше циркуляционный напор.

Схема возникновения циркуляционного напора

Чем сильнее нагрета вода в котле и чем сильнее она остывает в радиаторе, тем быстрее она начинает «бегать» по системе отопления и это происходит до тех пор, пока воздух в помещении не прогреется. После чего вода начинает остывать в радиаторах медленнее, плотность ее уже не сильно отличается от плотности воды, вышедшей из котла, и циркуляционный напор начинает постепенно снижаться. Водичка уже не «бегает» по трубам, как «угорелая» стремясь нагреть помещение, а степенно перекатывается в них.

Рис. 2. Графическая схема возникновения циркуляционного напора

Но как только температура в помещении начнет снижаться, например, из-за резкого похолодания или просто из-за открытой по забывчивости входной двери, циркуляционный напор начнет повышаться и водичка «побежит» по трубам веселее, стремясь выровнять температуру. Таким образом и происходит саморегуляция системы: одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу отопительных приборов для поддержания ровной температуры помещений.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками, а также однотрубные с верхней разводкой. Эту темы мы рассмотрим в следующих статьях.

Другие статьи на сайте

Как обогреть и охладить дом без электричества

Электричество, проходящее через огромную медную паутину, в конечном итоге проникает в наши дома, обеспечивая бесконечный запас энергии, необходимый для контроля температуры. Это дорого, и в некоторых местах кондиционер может легко покрыть половину счета за электричество. Оплата этого содержания может даже иметь значение между жизнью и смертью в экстремальных климатических условиях. К счастью, есть и другие варианты. Используя альтернативные методы строительства, можно спроектировать дома, которые пассивно обогревают и охлаждают себя в течение всего года — без электричества!

Земля и Солнце обеспечивают всю необходимую нам энергию, предлагая множество преимуществ по сравнению с традиционной системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха:

• Отсутствие покупки, установки или ремонта HVAC
• Потребление электроэнергии снижено наполовину
• Неограниченный источник отопления и охлаждения
• Экологически чистый
• Отсутствие зависимости от обширных сетевых систем
• Снижает шумовое загрязнение в помещении

Все в этой статье написано с точки зрения северного полушария. Если вы находитесь в южном полушарии, замените юг на север во всем.

Изображение Питера Ветша, доступно по лицензии Creative Common CC-BY-SA 3.0

Solar Gain

Солнечная энергия — это наш хлеб с маслом, определяемый как повышение температуры объекта из-за солнечного излучения. На эту температуру влияет время, в течение которого происходит воздействие солнечного света, сила излучения и теплопроводность контактирующего вещества. Это касается не только предметов, но и самого пустого пространства. Как только объект или пространство нагревается, становится доступно гораздо больше инструментов: тепловая масса для хранения, изоляция для захвата, конвекция для циркуляции и даже методы для предотвращения этого в другом месте.

Тепловая масса

Если объект имеет большую тепловую массу, он способен сохранять тепло в течение длительных периодов времени. Хотя он не будет хранить его вечно, изменение будет медленным. Это явление напрямую коррелирует с плотностью материала, проводимостью, размером и любыми перепадами температур в нескольких областях всего объекта.

При проектировании системы пассивного отопления наиболее важными являются две тепловые массы:
1.) Земля
и 2.) Сам дом.

Температура земли ниже линии заморозков остается постоянной в течение года и колеблется в пределах 50–60 градусов по Фаренгейту. Летом существует потенциальный охлаждающий эффект, а зимой — нагревательный эффект. Закапывая конструкцию в землю или закладывая ее в землю, вы можете зафиксировать базовую температуру менее суровую, чем температура атмосферы.

Используя материалы с высокой тепловой массой в сочетании с прямыми солнечными лучами, вы можете «зарядить» конструкцию.Солнечная энергия будет зафиксирована, а затем медленно выпущена обратно в соседние пространства. Тепловая энергия может храниться в полу, стенах или в любом другом месте, где достаточно солнечного света.

Изоляция

Изоляция — тактика, которую широко используют традиционные дома. Именно воздушные карманы, заключенные в термостойком материале, делают его наиболее эффективным. При максимально возможном количестве захваченного газа и минимальной плотности процесс естественной конвекции затрудняется, замедляя теплопередачу.Во многих отношениях изоляция противоположна тепловой массе. Хотя такие материалы, как камень, обладают высокой плотностью и сохраняют тепло, они не обязательно обеспечивают изоляцию. Между камнем и прилегающими к нему материалами возникает теплопроводность, температура меняется до тех пор, пока они не сравняются. Материалы, которые эффективны для изоляции, замедлят или остановят этот процесс.

Совместное использование тепловой массы и изоляции создает новые возможности для пассивного контроля тепла, особенно если вы изолируете участки тепловой массы внутри толстых стен и земляных валов.Такой подход удерживает большие запасы температуры, но в то же время излучает тепло обратно в дом в ночное время. (Или даже в течение нескольких месяцев, как описано в разделе «Годовое геосолнечное отопление»). Пример эффективной тепловой массы и совместных усилий по изоляции можно увидеть в методе «теплового обертывания» :

Ориентация

Дом с оптимальным расположением будет учитывать сезонную арку солнца. Исполнение будет отличаться в зависимости от вашего климата и того, является ли обогрев более приоритетным, чем охлаждение.Наклоните окна дома под прямым углом к ​​югу, чтобы использовать как можно больше солнечной энергии в интерьере. С другой стороны, на северной стороне должно быть как можно меньше окон и зазоров для предотвращения выхода воздуха.

Чтобы получить больше тепла, подумайте о строительстве теплицы (или теплицы), которая соединяется с остальной частью вашего дома окнами, выходящими на юг. Солнечная энергия в этом пространстве будет намного больше, чем в остальной части дома. Для обогрева других комнат, прилегающих к теплице, откройте соединительные фрамуги или вентиляционные отверстия, пока температура не станет удовлетворительной.

В нашем регионе летнее солнце изгибается над землей под углом примерно 70˚. Зимой этот угол резко уменьшается до почти 30˚. При проектировании системы пассивного отопления окна можно наклонять, чтобы максимально улавливать солнечный свет зимой. Свесы также могут быть спроектированы так, чтобы предотвращать проникновение солнечного света в летние месяцы, не препятствуя попаданию зимних лучей.

Конвекция

При повышении температуры воздуха его молекулы начинают двигаться быстрее.Эта увеличенная кинетическая энергия заставляет атом занимать больше места, уменьшая его плотность. Это можно наблюдать, когда горячий воздух поднимается вверх, а холодный опускается. И если горячий воздух выходит из пространства, он создает давление или всасывание для втягивания замещающего воздуха. Управляя входами и выходами, вы можете создавать контролируемые конвекционные потоки. Конвекцию можно использовать не только для управления воздушным потоком, но и для жидкостей.

Простые методы вентиляции могут помочь обеспечить циркуляцию холодного воздуха в окнах и мансардных окнах с противоположной высотой.

Охлаждающие трубки

При сочетании конвекции с термической массой открываются новые возможности пассивного охлаждения. Проложите длинные отрезки труб на улице, закопав их под землю, а другой конец подсоедините к внутренней части дома. Применяя конвекцию, воздух охлаждающей трубки будет всасываться по мере выхода горячего воздуха. Проводимость между землей и воздухом внутри трубок значительно снижает их температуру. Также можно включить небольшой вентилятор, чтобы нагнетать прохладный воздух внутрь без конвекции.

Прогиб

Солнечное излучение можно отклонить с помощью определенных материалов. Вы можете увидеть это с большим эффектом на установке концентрированной солнечной энергии (CSP). Солнечный свет фокусируется с помощью большого массива зеркал в единую камеру, предназначенную для нагрева теплоносителя. Жидкость в конечном итоге превращается в пар для вращения турбин по замкнутой системе.

Полезный трюк для дополнительного отопления зимой — это разместить пруд к югу от дома, по возможности ниже по высоте.Это обеспечивает дополнительное проникновение солнечного света и увеличивает проникновение солнечного света в пространство.

Чтобы смягчить отражения пруда в летние месяцы, вы можете вырастить лиственные деревья между домом и прудом. Пышные летние листья будут блокировать отражение, а голые зимние деревья вряд ли будут препятствовать лучам. Имейте в виду, что летние лучи будут приближаться под углом около 70 градусов, а зимние — ближе к 30 градусам.

Ветер

Ветер — это мощная сила для переноса тепла по территории.Его можно уменьшить с помощью ветряных блоков или увеличить с помощью ветряных воронок. В большинстве мест будет два основных направления ветра, которые будут вести себя предсказуемо и часто сезонно. Основную силу можно обнаружить, просто наблюдая за деревьями, которые наклоняются вместе в одном направлении. Для получения более точных показаний запишите ориентацию флюгера за определенный период времени.

Если здание выровнено с учетом преобладающих ветров летом, можно использовать сквозняк, открыв вход и выход на противоположных концах здания.Воронка отводит теплый воздух, исходящий от вашего тела и близлежащих тепловых масс, заменяя его прохладным воздухом. Это также увеличивает скорость испарения, поскольку водяной пар уносится, оставляя после себя относительно более прохладную влагу.

Улавливатели ветра можно управлять в определенных направлениях, что дает нам большую гибкость в ориентации нашей конструкции. Таким образом, стратегия состоит в том, чтобы обеспечить возможность улавливания и перераспределения ветра с помощью вентиляции.

Теплый пол с водяным охлаждением и охлаждение

Лучистое отопление пола — это процесс закачки горячей жидкости под пол вашего дома по замкнутой системе.Тепло излучается из труб с горячей водой обратно в пол в процессе теплообмена. Это нагревает пол для немедленного комфорта, а в сочетании с термомассой будет продолжать излучать тепло в течение некоторого времени даже после прекращения циркуляции.

Жидкость можно нагревать разными способами. Внешняя панель солнечного коллектора — отличный способ получить солнечную энергию и вернуть ее в систему. Однако для работы в ночное время может потребоваться более традиционный источник нагрева горячей водой.Эти системы требуют немного электричества, поскольку для циркуляции жидкости используется насос.

Если снижение температуры является более важным приоритетом, можно установить аналогичную систему с циркуляцией охлаждающей жидкости. Лучистая охлаждающая поверхность используется для поглощения избыточного тепла в отсутствие влаги. Скрытая нагрузка, тепло, удерживаемое влагой воздуха, в противном случае вызовет конденсацию и может нанести вред, если ваша конструкция не подготовлена ​​к этому. Таким образом, этот подход наиболее эффективен как в сухих помещениях, так и в конструкциях, способных выдерживать высокую влажность, например, в теплице.

Геотермальное отопление

Технология, известная как геотермальное отопление (или «сезонное хранение тепловой энергии»), в последнее время становится все популярнее. Он включает в себя циркуляцию воздуха или жидкости через землю глубоко под землей, используя в своих интересах сезонную термальную температуру земной коры. Земля, по сути, действует как теплообменник. Зимой откачанный холодный воздух возвращается внутрь в виде теплого воздуха. Летом горячий воздух возвращается холодным. Для работы этих систем обычно требуются дорогие механические компоненты, а также электричество.

Если ваш дом является энергоэффективным и оптимизирован для тепловой массы, альтернативой, которую следует рассмотреть, будет годовое геогенное отопление.

Годовое гео солнечное отопление

Есть два важных различия между геотермальным отоплением и геотермальным отоплением в годовом исчислении:

1.) Под конструкцией устанавливается блок изолирующей земли. На 4 или 5 футов ниже фундамента изоляционная плита заглубляется внутри дома, чтобы создать гигантскую тепловую массу, способную сохранять температуру в течение нескольких месяцев.

2.) Вместо того, чтобы направлять воздух вниз и обратно через систему, воздух закачивается прямо в землю. В течение лета вы отправляете горячий воздух в изотермический бокс и постоянно заряжаете тепловую массу теплом. Когда наступает зима, подземный бокс будет сохранять свою температуру в течение нескольких месяцев, медленно излучая тепло обратно в дом без какого-либо ручного или механического вмешательства.

Эксплуатационные расходы включают электричество для питания вентилятора, который направляет воздух в землю.Вентилятор не должен работать все время, от нескольких раз в день до одного раза в час. Теплица идеальна, поскольку летний воздух, вероятно, будет более горячим, чем наружный воздух, добавляя дополнительное тепло в коробку, помогая снизить температуру внутри теплицы.

Sarooj — Термостойкий початок

Древняя Персидская империя хранила лед посреди пустыни в глинобитных сооружениях, известных как Яхчалы. Одним из применявшихся методов был сверхтермостойкий початок под названием Sarooj.Он сделан как обычный початок с добавлением золы, яичных белков и животных волокон. Из-за отсутствия доступной информации проверенный рецепт еще не выпущен, и необходимы дополнительные научные исследования.

Теоретически применение саруджа может быть полезным благом для более жаркого климата. В сочетании с традиционным початком, учитывая сезонную ориентацию солнца, его, возможно, стоит нанести на части дома, которые открыты в летние месяцы. Традиционный саман можно использовать в областях, подверженных воздействию солнечной энергии в зимние месяцы.

Если у вас есть рецепт или опыт с Sarooj, мы будем рады услышать об этом!

Подогреватель компоста

Еще одно прекрасное применение насадки для теплицы — это размещение компостной кучи в помещении. При внутренней температуре около 160 ° F они будут излучать часть этого тепла в комнату. Также вы можете пропустить систему лучистого теплого пола через компостную кучу, чтобы нагреть жидкость бесплатно! Однако он требует замены после завершения процесса нагрева.

Поступали сообщения об аммиаке, поступающем из кучи компоста в помещении, который повреждает растения и саженцы в непосредственной близости. Низкое количество азота и большое количество углерода помогают снизить этот риск. После того, как вы начнете собирать компост, подождите пару дней, а затем насыпьте сверху один-два дюйма почвы. Это также помогает поглощать излишки аммиака и распределять тепло более равномерно.

Эко-охладитель

Новый подход к охлаждению воздуха без электричества появился в Бангладеш, а теперь и в Пакистане, где почти 70% жителей живут без электричества.Этот метод включает в себя создание панели воронок (с использованием переработанных пластиковых бутылок, хотя могут использоваться другие материалы), которые сжимают входящий ветер перед его отправкой в ​​помещение. Именно это первоначальное сжатие теплого воздуха, а затем его внезапное высвобождение создает охлаждающий эффект. Вход в эти воронки должен быть расположен за пределами конструкции, так как именно через него может выходить теплый воздух. Сообщения об этом подходе указывают на падение температуры до 5˚ Цельсия, хотя технология все еще находится в зачаточном состоянии.

Нагреватель биотопливного газа

Септические системы для биотоплива и варочные котлы для компоста распространяются по всей Индии и другим частям мира. Это анаэробный процесс, который разрушает органические отходы с образованием метанового газа. Затем этот газ собирается и дезодорируется, после чего его можно отправлять по газопроводам вашего дома для самых разных целей. Если требуется дополнительное отопление, это топливо можно использовать для питания небольшого газового обогревателя в вашем доме.

Подогреватель реактивной печи

Массовый обогреватель ракетной печи работает так же, как и традиционный камин.Однако вместо сжигания большого количества древесины для нагрева воздуха обогреватели ракетных печей предназначены для быстрого сжигания небольших веток и быстрой чистки при очень высоких температурах. Вместо того, чтобы нагревать воздух, воздуховоды сплетены между компонентами тепловой массы (например, основанием кушетки или платформы из глинобитной глыбы), где тепло улавливается и сохраняется в течение длительных периодов времени. Есть отзывы многих людей, которые утверждают, что один раунд сжигания веток обеспечит тепло более чем на 24 часа! При правильной конструкции выхлоп также будет производить чистый пар без дыма.Это простая и недорогая конструкция, которую можно построить из переработанных материалов и почвы / глины прямо из вашего ландшафта.

Изображение предоставлено Juwolf, доступно по лицензии Creative Common CC-BY-SA 3.0

Что сработало для вас?

Были ли у вас успехи (или страшилки) с помощью других методов? Мы хотели бы услышать о вашем опыте, пожалуйста, поделитесь в комментариях ниже и оставайтесь там комфортно!

Используйте солнце, чтобы согреть свой дом · HahaSmart

Солнечные панели могут вырабатывать электроэнергию для домов и зданий, но это еще не все, что они могут производить.Есть некоторые солнечные технологии, которые используют тепловую энергию солнца для производства тепла для этих домов и снижения счетов за отопление.

Солнечное отопление

Фотоэлектрические (PV) солнечные панели вырабатывают электричество, однако энергию солнца можно использовать более чем одним способом. Популярным способом использования солнечной энергии, помимо солнечного электричества, является система солнечного отопления. Он преобразует солнечную энергию в полезное тепло вместо электричества.

Есть несколько различных способов использования солнечной энергии для выработки тепла.Ниже перечислены способы использования солнечной энергии для выработки тепла, которые мы будем обсуждать.

Солнечные водонагревательные системы

В зависимости от того, где вы живете и сколько горячей воды используете, стоимость воды для отопления может быть высокой. Один из способов снизить затраты на нагрев воды для вашего дома — это солнечное нагревание воды, которое обычно называют солнечным нагревом воды, и является отличным решением.

Если у вас есть солнечная система нагрева воды, вы можете использовать энергию солнца, чтобы уменьшить зависимость вашего дома от более традиционных источников нагрева воды, таких как нефть, электричество и природный газ, что является благоприятным и экологически безопасным.

Эти солнечные системы горячего водоснабжения улавливают тепловую энергию солнца и используют ее для нагрева воды в вашем доме. Эти системы могут быть пассивными или активными — в этих пассивных системах используется сила тяжести и естественная циркуляция, в активных системах используется насос и элементы управления для циркуляции воды.

Как и у обычных солнечных систем, у солнечной системы водяного отопления существует период окупаемости. Срок окупаемости зависит от того, какой метод нагрева воды вы используете в настоящее время.

Срок окупаемости солнечной системы горячего водоснабжения, заменяющей природный газ, будет больше, чем у системы, заменяющей электричество и бензин, потому что природный газ намного дешевле топлива.

Если вы установите систему водяного отопления на крыше, вы можете рассчитывать на значительную годовую прибыль, которая зависит от используемой вами воды при предыдущем методе нагрева воды. Использование солнечной системы водяного отопления также снижает ваш углеродный след и воздействие вашего дома на окружающую среду.

Солнечные обогреватели

Солнечные обогреватели уникальны тем, что они используют энергию солнца для обогрева вашего дома. Подобно солнечному водонагреванию, эти системы обычно требуют большего количества коллекторов, что приводит к увеличению пространства на крыше, а также к более крупным хранилищам для выполнения работы.

Энергия используется солнечными коллекторами для нагрева жидкости или воздуха. После того, как он нагревается, он циркулирует, чтобы распределить тепло там, где это необходимо.

Подобно солнечным водонагревателям, существуют пассивные и активные солнечные обогреватели. Пассивная система работает во многом как теплицы: коллекторы собирают энергию, а тепло улавливается и циркулирует естественным путем. Активные солнечные обогреватели используют насосы и другие механизмы для циркуляции тепла.

Эти солнечные обогреватели позволяют снизить расходы на отопление до 70 процентов.Но строительные нормы и правила тумана требуют наличия резервной системы отопления, поэтому ваши солнечные обогреватели должны быть смешаны с уже существующей системой отопления.

Как обогреть дом с помощью солнечной энергии

По мере приближения зимы и страха перед растущими счетами за коммунальные услуги многие люди задаются вопросом, не пора ли перейти на солнечную энергию. Многие люди не думают, что может переключить на солнечную энергию зимой из-за холода и облаков, но это неправда.Холодная погода никак не повлияет на ваши солнечные панели , так как они поглощают солнечный свет, а не тепло. И облака сделают их немного менее эффективными, но ваши солнечные батареи по-прежнему будут делать свою работу, и, опять же, вам не придется об этом беспокоиться. Итак, как отапливать дом с помощью солнечной энергии? Продолжайте читать этот блог, чтобы узнать!

Отопление дома с помощью пассивной солнечной энергии

Пассивная солнечная энергия не требует использования солнечных панелей, батарей, преобразователей или другого специального оборудования.Вместо этого он полагается на естественную силу солнца, которое светит в ваш дом. Новые дома строятся для использования пассивной солнечной энергии, включая большие окна, выходящие на солнце, каменные полы и кирпичные стены, которые помогают поглощать и удерживать тепло от солнца.

Если в вашем доме хорошо изолированных окна , оставьте жалюзи и шторы открытыми, чтобы солнце проникало внутрь и естественным образом согревало воздух внутри. Возможно, вы слышали, что это называется «парниковым эффектом», и он работает довольно хорошо, пока ваши окна в хорошем состоянии и не пропускают сквозняк.Пластиковая пленка поможет уменьшить сквозняки и позволит солнцу все еще проникать внутрь. Оставьте двери открытыми и переверните потолочные вентиляторы, чтобы теплый воздух циркулировал по всему дому.

Если вы хотите максимально использовать пассивное солнечное отопление, вы можете разместить большие бочки с водой под окном, чтобы поглощать солнечный свет и тепло, обеспечивая тепло для всей комнаты. Покраска стены напротив окна в ровный черный цвет позволит стене удерживать тепло от солнечных лучей и естественным образом согреет комнату на несколько градусов.

Если вам не нравятся бочки с водой или плоские черные стены, а попадание солнечного света недостаточно согревает ваш дом, вы можете инвестировать в активную солнечную энергию.

Отопление дома с помощью солнечных батарей

Активная солнечная энергия требует использования устройств, таких как панели, для сбора солнечной энергии и преобразования ее в полезную энергию. Чаще всего на крышах домов для сбора солнечной энергии используются фотоэлектрические панели . Эти панели собирают солнечный свет и преобразуют его в постоянный ток.Затем с помощью преобразователя он преобразуется в полезную мощность переменного тока для работы обогревателя в вашем доме.

Использование солнечной энергии для обогрева дома не только экологически безопасно, но и экономично! Хотя первоначальные инвестиции в активную солнечную энергетическую систему могут быть больше, чем ваш текущий счет за электричество, окупаемость инвестиций намного выше, чем при покупке новой печи. Солнечная энергия не подвержена инфляции, как газ или электричество, поэтому вы можете подготовиться к гораздо более постоянному счету.

Вы обязательно захотите установить солнечную батарею на этот winter , так как вы не только сможете поддерживать тепло, не беспокоясь о счете, но и начнете экономить во время самое высокое потребление электроэнергии в течение всего года.

Солнечные обогреватели для бассейнов

Один из способов использования солнечного нагрева воды — это бассейны. Системы солнечного обогрева бассейна — отличный способ использовать солнечную энергию и сэкономить много денег, обогревая бассейн.

Принцип работы солнечного нагревателя для бассейна заключается в том, что он использует солнечные тепловые панели, которые часто называют коллекторами, которые собирают тепло от солнца и затем передают это тепло воде в бассейне, которую мы прокачиваем через них.

Эти солнечные коллекторы часто очень похожи на фотоэлектрические панели, но внутри них есть пространство для протекания воды в бассейне и нагрева.

Эти обогреватели для бассейнов практически не нуждаются в обслуживании, и если они установлены в собственность, то обычно прослужат от 10 до 20 лет.Многие домовладельцы могут окупить свои инвестиции в обогреватель для бассейнов менее чем за 7 лет.

Варианты установки солнечного нагревателя

Прямо сейчас на рынке появляются новые солнечные технологии, которые помогут вам сэкономить деньги на счетах за электроэнергию. В солнечных технологиях используется не только солнце для выработки энергии, но и есть другие общие атрибуты:

Они оба помогают домовладельцам экономить деньги

Они оба часто имеют право на множество одинаковых льгот и скидок

Обе системы лучше всего работают на солнечных и незатененных крышах.

Если вы заинтересованы в установке солнечной системы водяного отопления на своей крыше, рекомендуется найти авторитетного и лицензированного подрядчика по солнечной энергии, который сделает эту работу.

3 способа сделать самодельную грелку

Использование грелки может помочь облегчить боли и уменьшить жесткость мышц и суставов. Это один из способов проведения термотерапии или термотерапии.

Многие люди используют грелки, чтобы уменьшить боль в шее, спине, мышцах, симптомы артрита и менструальные спазмы.

В этой статье мы расскажем о трех способах изготовления грелки в домашних условиях. Мы также исследуем, как тепло помогает облегчить различные симптомы.

Во многих магазинах продаются грелки, но их легко сделать дома.

Чтобы сделать грелку, используйте:

1. Влажное кухонное полотенце

Поместите влажное кухонное полотенце в пакет для заморозки и нагрейте его в микроволновой печи. Во-первых, убедитесь, что пакет можно использовать в микроволновой печи.

Оберните горячий компресс полотенцем и прикладывайте его к пораженному участку на 15–20 минут за раз.

2. Полотенце с подогревом в духовке

Люди могут использовать этот метод для изготовления грелки большего размера.

Сначала поместите влажное сложенное полотенце в духовку с температурой 300 ° F (149 ° C). Оставьте полотенце в духовке на 5–10 минут. Правильный выбор времени будет зависеть от толщины полотенца.

Когда оно станет теплым, оберните полотенце более тонкой сухой тканью и положите его на пораженный участок на 15–20 минут.

3. Старый носок

Люди могут сделать многоразовые грелки из ткани или старого носка.Их также можно использовать в качестве холодных компрессов, замораживая, а не нагревая.

Возьмите старый чистый носок и наполните его на три четверти сырым рисом, кукурузным ячменем или овсянкой. Завяжите или зашейте его и нагрейте в микроволновой печи 1-2 минуты.

Во избежание ожогов всегда проверяйте грелку на внутренней стороне руки, прежде чем прикладывать ее к пораженному участку. Он должен быть комфортно теплым, но не горячим.

Применение грелки может облегчить боль в суставах, мышцах и мягких тканях.Это форма тепловой терапии или термотерапии.

Тепло увеличивает приток крови к пораженному участку, расслабляя мышцы и помогая уменьшить скованность в суставах.

Термотерапия может помочь облегчить:

• боль в спине
• боль в шее
• менструальные спазмы
• симптомы мигрени
• боль после травмы
• боль при артрите

Во время процесса заживления повышенное кровообращение приносит больше кислорода в поврежденные клетки.Кислород ускоряет заживление тканей.

Грелки — популярный метод термотерапии. Также могут помочь горячая ванна или душ.

Не используйте тепловую терапию сразу после травмы. Это воспалительная фаза заживления, и тепло может вызвать еще больший отек и повреждение тканей. Сразу после травмы холодный компресс поможет уменьшить отек.

Маленьким детям и пожилым людям нельзя пользоваться грелками.

Кроме того, людям с проблемами чувствительности к теплу не следует использовать какие-либо формы термотерапии.Сюда входят люди с невропатией, возникшей в результате диабета или других состояний. Возможно, они не сразу почувствуют ожог.

Беременным женщинам нельзя прикладывать грелки к области живота или таза. Им также следует избегать горячих ванн и купания или душа в очень горячей воде.

Грелки могут обеспечить тепловую терапию или термотерапию. Многие магазины продают грелки, но их легко сделать дома.

Самодельная грелка может облегчить боль при таких состояниях, как артрит, а также боль в спине, шее и менструальные спазмы.Использование грелки также может ускорить заживление после мышечной травмы.

Осторожно используйте любую грелку, так как это может вызвать ожог кожи.

Тепловая терапия для боли в суставах вашей собаки

Как ветеринар, я часто слышу один и тот же вопрос от родителей домашних животных, которые задаются вопросом, как лучше всего помочь своей собаке, страдающей от болей в суставах: «Что мне использовать: лед или тепло?» Поэтому я решил прояснить ситуацию раз и навсегда. Здесь вы найдете все, что вам нужно знать о холодовой и тепловой терапии, о том, как легко облегчить боль в суставах вашей собаки с помощью тепловой терапии и как сделать свою грелку своими руками .

Холодная терапия против тепловой терапии

Для начала давайте посмотрим, как определить, что лучше для вашей собаки — лед или тепло. Ответ на самом деле довольно прост. Для собак, страдающих артритом , лучше всего подходит тепловая терапия . Если ваша собака недавно перенесла операцию на суставе , вы хотите использовать холодовую терапию в течение первых 72 часов после терапии, , затем переключитесь на тепловую терапию . То же самое, если ваша собака недавно перенесла острую травму или выполняла тяжелые упражнения.

В течение первых 72 часов холодовая терапия имеет решающее значение для уменьшения воспаления . Он действует, стимулируя сужение кровеносных сосудов, тем самым замедляя кровообращение в поврежденную область и предотвращая повреждение тканей многими «плохими» медиаторами воспаления. Вы можете провести холодовую терапию, приложив пакет с холодным гелем, лед или пакет с замороженным горошком, завернутый в полотенце, к пораженному участку на десять минут .

Как влажная тепловая терапия может помочь моей собаке?

Позвольте мне прояснить: Влажная тепловая терапия — один из лучших, самых простых и (к сожалению) наиболее малоиспользуемых терапевтических методов , которые вы можете использовать для облегчения боли в суставах вашей собаки и ускорения заживления. Влажное тепло рекомендуется по сравнению с сухим теплом , так как влага позволяет теплу глубже проникать в ткани. Помните, что тепловая терапия НЕ должна использоваться до 72 часов после операции или травмы .

Влажная термотерапия поможет:

1. Уменьшить боль
2. Увеличение кровотока для ускорения заживления
3. Повышает местный метаболизм и растяжимость тканей

Более того, терапия влажным теплом поможет предотвратить попадание вашей собаки в порочный круг из-за боли в суставах и скованности.Цикл выглядит так :

• В воспаленных суставах кровообращение / лимфатическое кровообращение замедлено или прервано.
• Питательные вещества, необходимые для поддержания здоровья мышц, не будут разноситься по всему телу.
• Поскольку мышцы недоедают, подвижность снижается.
• Поскольку подвижность уменьшается, суставы не двигаются правильно, становятся скованными и болезненными
• Жесткие суставы без лечения приводят к уменьшению или отсутствию диапазона движений (усилению боли).
• Поскольку суставы неподвижны, кровообращение / лимфатическая циркуляция еще больше ограничивается, токсины накапливаются, и цикл продолжается.

К счастью, влажная тепловая терапия — это простой (и дешевый!) Способ разорвать порочный круг и уберечь вашего щенка от ненужной боли.

Как мне провести терапию влажным теплом моей собаке?

Влажная тепловая терапия ни в коем случае не является ракетной наукой, но есть несколько основных рекомендаций, которые вы должны знать, чтобы предотвратить травмы вашей собаки и обеспечить максимальную пользу:

1. Пользу влажного тепла:

   Влажное тепло лучше проникает в ткани и поэтому более эффективно, чем сухое тепло.В большинстве аптек доступно несколько типов влажного тепла: примеры включают пакеты с гелем, бусинки, рис и т. Д. Другой способ обеспечить влажное тепло — это взять мочалку и смочить ее теплой водой. (Подсказка: мы также покажем вам, как сделать грелку своими руками в конце этой статьи)

2. Удерживайте пакет на месте:

   Чтобы тепло подействовало, держите пакет над пораженным участком примерно на 15 минут или пока кожа вашего щенка не станет теплой на ощупь.

3. Сосредоточьтесь на пораженных участках:

   У собак с артритом можно прикладывать тепло, чтобы успокоить их больные суставы: плечи, локти и запястья передних ног и бедра, колени и лодыжки задних ног. Для собак, получивших травму или восстанавливающихся после операции, его можно использовать на любой части тела, которая была затронута.

4. Пусть ваш щенок расслабится:

   Проще всего проводить тепловую терапию, когда собака лежит и расслабляется.Ваша собака нередко засыпает во время процесса термотерапии, что показывает, насколько успокаивающим может быть это лечение.

5. Проверить температуру:

   Тепло должно быть достаточно теплым на ощупь, но не настолько горячим, чтобы обжечься — проверьте это, сначала подержав его на своей коже в течение 20 секунд. Если ваша собака проявляет какие-либо признаки дискомфорта, такие как чрезмерное движение, рычание или кусание, немедленно прекратите лечение.

Как часто мне следует проводить терапию влажным теплом для моей собаки?

В зависимости от обстоятельств вашей собаки, частота, которую вы хотите использовать для терапии влажным теплом (и как долго), может варьироваться:

• Обычно терапию влажным теплом можно повторять каждые 6-8 часов.
• Для собак, выздоравливающих после операции или травмы, частота будет варьироваться в зависимости от того, как далеко они находятся в процессе заживления. Чтобы получить подробный еженедельный план восстановления вашей собаки после операции на суставах, включая терапию теплом и холодом, домашние упражнения и многое другое, просмотрите наши бесплатные руководства по домашней реабилитации для владельцев домашних животных здесь.

DIY Грелка

Хотя в вашей местной аптеке есть несколько вариантов грелки для влажного тепла, вы можете очень легко сделать ее из вещей, которые, вероятно, уже есть дома:

1. Наполните хлопчатобумажный носок или носок до колен четырьмя чашками риса или цельной кукурузы (примечание: избегайте лопания кукурузы!)
2. Завяжите узел на открытом конце носка или прострочите его.
3. Поставьте его в микроволновую печь примерно на одну минуту (может быть немного короче или дольше, чтобы достичь желаемой температуры, в зависимости от вашей микроволновой печи)

Вуаля! Вот и все, что вам нужно знать о помощи суставам собаки, используя только тепло. Как я уже упоминал, терапия влажным теплом — одно из самых простых, дешевых и эффективных методов лечения в ветеринарии, но одно из самых малоиспользуемых. Проявив инициативу получить образование, прочитав эту статью, вы оказали себе и своей собаке огромную услугу .

Нагрев

— обогреватель для бассейна своими руками — лучшие методы?

Когда я впервые прочитал это, моим первым побуждением было «не надо», и я думаю, что это все еще сохраняется. Вы смешиваете воду, электричество и, возможно, природный газ в единой непроверенной конструкции, и если что-то пойдет не так, ваш бассейн может вытечь, вы можете получить удар током в воде или даже можете попасть в бомбу. Это не стоит тех затрат, которые вы бы сэкономили на постройке собственного обогревателя по сравнению с покупкой коммерческого агрегата.

Если вы действительно серьезно относитесь к самодельному нагревателю для бассейна, я думаю, что лучшим (самым безопасным и надежным) вариантом, вероятно, будет теплообменник, полученный из коммерческого бака водонагревателя.Вы можете построить теплообменник самостоятельно, используя бочку емкостью 55 галлонов и медную водопроводную трубу, но по целому ряду причин я бы купил HWH на коммерческой основе (вы можете получить газовый или электрический; ваш выбор, но в любом случае HWH должен быть хранятся в закрытом помещении и правильно подключены к домашней электропроводке / газу). Затем просто наберите воду из вашего бассейна в один замкнутый контур трубы в барабане, где она будет нагреваться, находясь в непосредственной близости от контура, который питается от HWH (переносящая среда, такая как больше воды между двумя змеевиками, может быть хорошая идея).Вода из ГВН может поступать обратно в себя, и из-за естественной конвекции, когда вода нагревается в баке, а затем охлаждается в теплообменнике, она будет течь через контур, поэтому нет необходимости в насосе на ГВН. боковая сторона.

Хитрый бит будет термостат; вы хотите, чтобы вода из HWH была горячее, чем желаемая температура бассейна, чтобы вы могли быстро нагреть такой большой объем воды, поэтому вам понадобится метод, позволяющий контролировать температуру воды в бассейне и останавливать проточную воду из бассейн через теплообменник.Я думаю, что самой простой конструкцией был бы датчик температуры, который управляет впускным клапаном, а затем впускной клапан — это просто дивертер, который вытягивает воду из контура главного циркуляционного насоса. Если вы правильно спроектируете теплообменник, конвекция также может работать на вас, или вы можете использовать Y с редуктором вне контура циркуляции, чтобы давление насоса помогло вам.

Если вы просто должны делать все это самостоятельно, вместо того, чтобы вводить тепло через водяной змеевик от HWH, наполните внутренний барабан (40 галлонов или около того) водой, поместите в него петлю из бассейна, а затем поместите ее в бочка большего размера с несколькими газовыми горелками или змеевиками электрического нагревателя внизу.Когда бассейн нужно нагреть, включают конфорки; это нагревает стоячую воду в барабане, которая затем нагревает воду, текущую по трубам. Вам понадобится тот же термостат, который будет контролировать как поток воды в бассейне, так и нагревательный элемент, а также вам понадобится термостат и устройство сброса температуры / давления на внутреннем барабане (для демонстрации того, что может происходить без него, см. этот клип Mythbusters: http://www.youtube.com/watch?v=rGWmONHipVo)

Что бы вы ни делали, не нагревайте воду в бассейне напрямую.Во-первых, будет очень сложно контролировать, насколько нагревается эта вода, что может привести к ожогам, если нагретая вода будет возвращена непосредственно в бассейн, не имея ДЕЙСТВИТЕЛЬНО хороший шанс смешаться с окружающей водой. Во-вторых, в воде вашего бассейна много химикатов, которые могут вступать в реакцию с водопроводной линией при сильном нагревании (например, от открытого пламени) и могут разрушать ее, вызывая стекание воды из бассейна (а если вы используете газовую горелку, пламя может погаснуть и тогда возникнет утечка газа). Нагреватели для коммерческих бассейнов спроектированы с несколькими уровнями резервирования для предотвращения перегрева, срыва пламени или подачи энергии в воду любыми электрическими компонентами.Вам нужно будет обеспечить аналогичную защиту в любом дизайне, который вы придумаете сами.

Основы систем солнечной энергии

Введение в сбор солнечной энергии

Системы — термосифон — принудительная циркуляция

Использование солнечной энергии — прямая циркуляция — замкнутый цикл

Обложки

Ящик

Примечание: ссылки на пеленг компаса и направления установки относятся к северному полушарию, в частности к Великобритании. Местные вариации необходимо будет применить к другим местоположениям / широтам.

Введение

Независимо от того, насколько хорошо спроектирована солнечная энергетическая установка, маловероятно, что одна солнечная энергия сможет удовлетворить все потребности здания в тепловой энергии на широте Великобритании. Помимо коллекторов солнечной энергии, хорошо спроектированное, эффективное с точки зрения использования солнечной энергии здание будет включать в себя функции, которые используют преимущества естественного солнечного нагрева и сохранения производимого тепла. Эти функции будут включать :;

1. Тщательная ориентация здания для максимального использования естественной солнечной энергии.Стойка и форма крыши соответствуют требованиям внешнего солнечного коллектора.
2. Небольшое окно с двойным (или тройным) остеклением на стене, выходящей на север, и относительно большие площади окон с двойным остеклением на южной стене (или даже зимний сад на южной стороне). Эти особенности уменьшают потери тепла от северной стены (холодная сторона здания), одновременно увеличивая эффект естественного солнечного нагрева на южной стороне.
3. Большой нависающий канун на южной стороне здания предотвращает чрезмерное нагревание летом, когда солнце высоко в небе, отбрасывая тень на южные окна.Зимой, когда солнце садится, канун не отбрасывает тени и достигается максимальное естественное солнечное нагревание.
4. Хорошая изоляция всего здания, включая крышу, пол и стены.

Пассивное солнечное отопление — оптимальная отправная точка для максимальной солнечной эффективности, но его можно полностью использовать только там, где проектируется новое здание.

При использовании солнечной энергии в существующем здании необходимо использование активной солнечной энергетической системы.Солнечная энергия собирается путем нагрева теплоносителя во внешнем коллекторе, который затем используется для отопления внутреннего помещения и / или нагрева воды для бытового потребления. Если установить коллектор в незатененном месте и под подходящим углом к ​​горизонту, перекачиваемая жидкость будет нагреваться падающим на нее солнцем. Затем нагретая жидкость перемещается либо естественной циркуляцией (термосифон), либо нагнетательной циркуляцией (принудительная циркуляция) в здание по трубам или каналам, где ее можно использовать для требуемого применения.

Возможны различные конструкции систем с использованием воды или воздуха (или других специальных жидкостей) в качестве среды передачи, а также с использованием естественной термосифонной циркуляции или принудительной циркуляции. Ниже приведены подробные сведения о водных системах с использованием термосифона и принудительной циркуляции.

Солнечные системы отопления и компоненты

Поскольку солнечная энергия излучается солнцем, необходимо собирать энергию извне, а затем перемещать ее в здание, где ее можно использовать.Для этого вода циркулирует по системе для поглощения энергии установленным снаружи
коллектор и переехать в здание. Есть два основных метода достижения этой циркуляции в системе; естественная термическая сифонная циркуляция или принудительная циркуляция с насосом.

Термосифонные солнечные водонагреватели

В термосифонных циркуляционных системах вода циркулирует за счет естественной конвекции, возникающей из-за разницы в плотности воды из-за разницы температур воды в разных частях системы.Так же, как горячий воздух поднимается, горячая вода (при интересующей нас температуре) также поднимается над более холодной водой.

Когда вода в коллекторе становится теплее, чем вода в резервуаре для хранения, она поднимается в резервуар, втягивая более холодную воду со дна резервуара на дно коллектора (слева). Циркуляция в термосифонных системах, таким образом, запускается автоматически и регулируется, поскольку она возникает только тогда, когда вода в коллекторе теплее, чем вода в более высоком резервуаре.В этом типе установки солнечный коллектор должен быть установлен ниже накопительного бака.

Преимущества:

1. Установка проста в проектировании и изготовлении и не требует каких-либо средств управления или обычного ввода энергии для циркуляции воды, поэтому как установка, так и эксплуатационные расходы минимальны.

Недостатки:

1. Циркуляция воды в системе может быть довольно медленной, особенно там, где существует небольшая разница температур между собирающей жидкостью и резервуаром для хранения.Это уменьшает количество энергии, которое может быть полезно собирать.
2. Компоновка системы очень важна, поскольку коллектор должен располагаться под резервуаром для хранения, а все соединительные трубы должны иметь уклон от коллектора к резервуару для хранения. На практике это предотвращает установку коллектора на крыше, а обязательно низкое положение коллектора может снизить производительность из-за теней и препятствий, создаваемых близлежащими зданиями и т. Д.

Рекомендации по проектированию и строительству термосифонной системы

При термосифонной циркуляции коллектор должен быть установлен под баком, в котором накапливается нагретая вода.

Для обеспечения эффективной циркуляции теплового сифона внутренний размер соединительного трубопровода должен быть относительно большим (минимум 28 мм в диаметре), чтобы обеспечить свободную циркуляцию жидкости. Это требование увеличивает объем жидкости в системе, что нежелательно, но неизбежно. Все трубы должны иметь уклон вверх от коллектора к резервуару для хранения, чтобы обеспечить свободный поток воды и предотвратить любые воздушные пробки.

При установке коллектора верхняя часть коллектора должна быть не менее чем на 600 мм ниже дна резервуара для хранения, чтобы предотвратить обратную циркуляцию, когда температура воды в коллекторе ниже температуры воды в хранилище. бак.

Труба, по которой нагретая вода из коллектора должна входить в резервуар для хранения в точке, где от 25% до 33% емкости резервуара находится выше точки входа.

Нагретая вода должна поступать из верхней части резервуара для хранения, чтобы в резервуаре оставалась более холодная вода.

Рекомендации по проектированию и изготовлению солнечного водонагревателя с принудительной циркуляцией воды

Принудительные системы, которые используют механический насос для циркуляции воды, имеют более гибкую компоновку и предлагают повышенную эффективность, особенно при низких уровнях солнечной энергии.Поскольку весь принцип использования солнечной энергии заключается в сокращении / замене традиционных источников энергии, использование циркуляционного насоса может оказаться нежелательным. Однако увеличение количества солнечной энергии
которые могут быть извлечены, должны более чем компенсировать обычную энергию, необходимую для управления системой.

Принудительная циркуляция с насосом более гибкая, чем термосифон, поскольку коллектор может быть установлен как ниже, так и над резервуаром для хранения (обычно вверху, чтобы избежать теней на уровне земли).Чтобы предотвратить образование воздушных пробок в коллекторе, установленном над резервуаром-хранилищем, к выходу из коллектора должен быть подключен воздухоотводчик. Верхняя часть вентиляционного отверстия должна быть выше естественного уровня воды всей системы и должна быть расположена так, чтобы любой поток, обратный вентиляционному отверстию, направлялся в резервуар для холодной воды.

Расположение коллектора в системе ограничено естественным уровнем воды в системе, который определяется уровнем шарового крана в напорном баке холодной воды.Необходимо, чтобы верх коллектора находился ниже этого уровня, чтобы воздух не попадал в систему, так как это может вызвать как эксплуатационные проблемы, так и проблемы с коррозией. Резервуар для подачи холодной воды должен включать переливную трубу, выходящую за пределы здания, чтобы перелив не приводил к повреждению здания.

Использование насоса усложняет как конструкцию, так и конструкцию не только из-за подключения насосов к водопроводу, но и из-за требований к эффективному коммутационному устройству с регулируемой температурой.Блок управления должен контролировать температуру воды в двух точках: в баке-накопителе чуть выше уровня впускного патрубка и в верхней части коллектора. Блок управления должен включать насос только тогда, когда температура воды в коллекторе выше температуры воды в накопительном баке.

Преимущества:

1. Конструкция очень гибкая, поскольку взаимное расположение каждого компонента не критично. Солнечный коллектор может быть расположен над уровнем резервуара для хранения горячей воды, что позволяет установить коллектор на крыше, обращенной на юг, вдали от теней нижнего уровня.
2. Количество солнечной энергии, которая может быть собрана насосной системой, выше, чем в тепловых сифонных системах, особенно при низких уровнях солнечной энергии.

Недостатки:

1. Включение насоса и блока управления усложняет конструкцию установки и увеличивает начальные затраты. (Эксплуатационные расходы системы должны быть более чем компенсированы увеличением эффективности).
2. Для работы насоса и блока управления требуется электропитание.

Использование собранной солнечной энергии

Нагрев воду в коллекторе, необходимо сохранить ее для дальнейшего использования, когда это потребуется. Поскольку объем воды, нагреваемой при прохождении через коллектор, относительно невелик, воду необходимо постоянно рециркулировать (с помощью насоса или термосифона) по контуру, чтобы получить полезный объем воды при полезной температуре.

Поскольку температура воды из коллектора может быть недостаточной для прямого использования, рекомендуется установить дополнительный резервуар для предварительного нагрева воды, поступающей в обычный резервуар для горячей воды.

Использование комбинированного водонагревателя возможно и более компактно, но эффективность системы будет намного ниже, чем с резервуаром предварительного подогрева. Вода в комбинированном накопительном баке должна иметь относительно высокую температуру, чтобы быть полезной, и вода, нагретая солнечными батареями, не будет вносить никакой энергии, в то время как вода из коллектора находится ниже, чем вода в баке.

Нагретую воду из коллектора можно использовать одним из двух способов для нагрева накопителя предварительного нагрева:

• нагретая вода из коллектора может подаваться непосредственно в подогреватель (прямой)
• : нагретая вода может проходить через теплообменник в резервуаре предварительного нагрева (замкнутый контур) для нагрева воды в резервуаре.

Прямое использование воды, нагреваемой солнечными батареями:

Вода в баке предварительного нагрева и коллекторе образует контур, а нагретая вода хранится в баке. Затем нагретая вода отводится из верхней части резервуара для хранения по мере необходимости.

Преимущество:

• Проще спроектировать и установить, чем установку с обратной связью.

Недостаток:

• Вода из коллектора смешивается с водой в резервуаре предварительного нагрева, поэтому нельзя добавлять ингибиторы / антифриз.В Великобритании это означает, что коллектор необходимо изолировать и осушать во время морозов. Запорные краны необходимо будет встроить в систему, чтобы можно было изолировать коллектор и опорожнить его, при этом позволяя использовать остальную часть системы горячего водоснабжения.

Использование воды, нагреваемой солнечными батареями, в замкнутом контуре:

Вода циркулирует по замкнутому контуру, образованному абсорбером, теплообменником, установленным внутри резервуара для хранения, и соединительными трубопроводами. Тепло, собранное в абсорбере, передается воде в резервуаре для хранения, когда нагретая вода из коллектора проходит через теплообмен внутри резервуара.Вода в замкнутом контуре не смешивается с водой в баке. Отдельный резервуар для холодной воды необходим для снабжения замкнутого контура, чтобы справиться с расширением и восполнить потери от испарения. Напорный бак можно подавать из существующего напорного бака холодной воды, или, если его нужно расположить над существующим баком, его можно подавать непосредственно из водопровода холодной воды.

При проектировании необходимо позаботиться о том, чтобы замкнутый контур был полностью автономным, чтобы любой используемый ингибитор / антифриз не мог попасть обратно в основной водяной контур.

Преимущество:

• Вода из коллектора не смешивается с водой в резервуаре предварительного нагрева, что позволяет добавлять подходящие ингибиторы / антифриз в водяной контур коллектора для предотвращения коррозии и возможных повреждений из-за мороза.

Недостаток:

• Более сложная конструкция и установка.

Прозрачные крышки на солнечный коллектор

Прозрачные крышки — важная особенность всех конструкций коллектора, так как тип и количество крышек могут иметь большое влияние на общую производительность.Когда солнечная энергия попадает на лист стекла под прямым углом, до 90% энергии проходит напрямую через стекло, а остальная часть теряется из-за отражения и поглощения стеклом. Причина такой высокой эффективности заключается в том, что диапазон длин волн поступающей солнечной энергии в основном (около 98%) меньше 3 мкм, а коэффициент пропускания стекла очень хороший для длин волн менее 3 мкм. Даже энергия, поглощаемая стеклом, не тратится впустую, поскольку она повышает температуру стекла, которое затем повторно излучает энергию с обеих его поверхностей, поэтому часть ее нагревает внутреннюю часть корпуса.Когда непосредственно передаваемая солнечная энергия достигает поглотителя, она поглощается и повышает температуру поглотителя, что, в свою очередь, нагревает воду. Когда температура поглотителя повышается, он начинает повторно излучать энергию, однако большая часть этой повторно излучаемой энергии (более 99%) имеет длину волны более 3 мкм. Коэффициент пропускания стекла для энергии более 3 мкм практически равен нулю, поэтому большая часть этой повторно излучаемой энергии не возвращается в атмосферу, а содержится внутри коллектора.

Пластмассы обычно имеют более высокий коэффициент пропускания, чем стекло для всех длин волн. Хотя это позволит большему количеству прямой солнечной энергии проходить через крышку к поглотителю, это также означает, что большая часть отраженной энергии будет потеряна при передаче обратно через переднюю крышку в атмосферу. Поэтому большинство пластмасс не подходят в качестве внешнего покрытия для остекления, но могут с успехом использоваться в качестве внутреннего покрытия для стеклопакетов.

Некоторая энергия будет потеряна с передней крышки из-за излучения, конвекции и внешних движений воздуха, охлаждающих внешнюю поверхность.Эти потери увеличиваются по мере увеличения разницы температур между внутренней частью коллектора и наружным воздухом, а также с увеличением движения наружного воздуха.

Потери от передней крышки можно уменьшить за счет дополнительных прозрачных крышек, которые уменьшат движение воздуха внутри коллектора и количество повторно излучаемой энергии, которая достигает внешней крышки. Однако с каждым дополнительным покрытием количество солнечной энергии, достигающей поглотителя, уменьшается за счет потерь на отражение и поглощение каждого дополнительного покрытия.В качестве примера таких потерь, потери на пропускание солнечной энергии при углах падения до 35 ° на коллектор составляют примерно 10% для одинарного остекления, 18% для двойного остекления и 25% для тройного остекления (где все крышки стеклянные). . Использование пластика для внутренних крышек снизит потери для стеклопакетов с двойным и тройным остеклением.

Расстояние между крышками и между внутренней крышкой и пластиной абсорбера не очень важно, рекомендуется расстояние от 10 до 25 мм.

Корпус солнечного коллектора

Конструкция корпуса не имеет особого значения, так как его единственная реальная цель — защитить поглотитель от суровых погодных условий, обезопасить весь коллектор и уменьшить потери тепла сзади и сбоку. Корпус должен быть изолирован изнутри за поглотителем, чтобы избежать потери полезного тепла.

Материалы, из которых изготовлен корпус, должны выдерживать как самые жаркие, самые сухие, так и самые холодные и влажные условия, поэтому они должны быть прочными и хорошо защищены краской и т. Д.Если для корпуса используется древесина, ее следует обработать под давлением высококачественным консервантом для древесины.

В ящике также должны быть подходящие точки крепления для крепления коллектора к внешней стороне здания.

Введение в сбор солнечной энергии

Системы — термосифон — принудительная циркуляция

Использование солнечной энергии — прямая циркуляция — замкнутый цикл

Обложки

Ящик

Как построить солнечную панель для воздушного отопления — видео своими руками

Как работают солнечные воздухонагреватели:

Схема солнечного воздухонагревателя © Ecohome

На приведенной выше диаграмме показана основная концепция солнечного воздухонагревателя, и хотя существует множество конструкций, основной принцип тот же — небольшой вентилятор подает внутренний воздух в настенную панель, обращенную на юг.Воздух нагревается, проходя за черной поверхностью, а затем возвращается в кондиционированное пространство с гораздо более высокой температурой. «Бесплатное» пассивное солнечное отопление по бюджету!

Видео о солнечных воздухонагревателях, сделанных своими руками, стали большим хитом на YouTube, с парой основных идей — солнечные коллекторы из переработанного мусора, солнечные коллекторы с водосточной трубой, экранные солнечные коллекторы или солнечные коллекторы из листового металла. Если у вас нет возможности сделать его самостоятельно, солнечные воздухонагреватели для продажи также доступны в Интернете для покупки, немного покопавшись в Интернете.

Помимо крупных коммерческих установок, наиболее распространенным применением солнечных воздухонагревателей является дополнительное отопление отдельных помещений, например, пристройки, мастерской, гаража или любой другой небольшой хозяйственной постройки.

Причина, по которой мы говорим «дополнительный», заключается в том, что хотя в пасмурные дни можно собрать немного тепла, в основном вы будете чувствовать тепло, когда светит солнце. А без значительного количества тепловой массы для хранения и отвода тепла маловероятно, что что-либо, кроме самых хорошо изолированных зданий, будет поддерживать комфортную температуру в помещении от заката до восхода солнца холодной зимней ночью.

Если вам нужен солнечный воздухонагреватель для обогрева здания без электроэнергии, вы можете получить тепло просто за счет естественной конвекции по мере подъема теплого воздуха, но вы получите гораздо больше тепла, прогнав воздух через него с помощью вентилятора. Вентиляторы не требуют много энергии для работы, поэтому небольшая выделенная фотоэлектрическая панель будет выполнять эту работу, когда нет другой доступной мощности, и будет автоматически приводить в движение вентилятор, когда движение воздуха больше всего необходимо — когда солнце светит на панель. — и остановится ночью, когда панель остынет.Вентиляторы 12 В для охлаждения настольных компьютеров — идеальный способ создать давление в системе и заставить воздух двигаться для солнечных воздухонагревателей, установленных автономно.

Панели солнечных батарей Pop-can: Это не что иное, как гениальный продукт, и это может быть единственной веской причиной для оправдания употребления поп-музыки. Однако это довольно трудоемкий процесс — банки необходимо очистить, сделать отверстия в дне, удалить выступы, затем их нужно склеить в стопку и, наконец, покрасить в черный цвет.

Солнечный обогреватель Pop can

Воздух вдувается в камеру в нижней части нагревательной панели и выталкивается вверх через стопки банок в верхнюю камеру, которая собирает нагретый солнцем воздух и направляет его обратно в помещение.

Солнечные коллекторы с водосточной трубой: Как бы то ни было, эта конструкция заменяет стопку банок в солнечной панели воздушного отопления на стандартные водосточные желоба карниза, окрашенные в черный матовый цвет для поглощения солнечных лучей. К нему применяются те же принципы, что и к солнечному коллектору, и, хотя вы потратите больше на материалы, вы сэкономите много труда, и он выглядит аккуратнее. Конечный результат тот же; воздух нагревается, когда он проходит через черные трубы, когда светит солнце.

Солнечный водонагреватель © Builditsolar

Солнечный экран или поглотитель тепла из листового металла: В найденных нами конструкциях использовалось 3 слоя экрана для обеспечения единой черной поверхности.Коллекторы экрана обычно не разделяют воздух на отдельные камеры, как в предыдущих двух конструкциях; воздух поднимается вверх по единственной камере за экраном или плоской металлической поверхностью.

Металлический гофрированный воздухонагреватель на солнечных батареях

Из этих двух, мне кажется, дизайн экрана требует немного больше усилий по сравнению с использованием листового металла (как показано выше), который можно было бы сделать, используя старую металлическую крышу и покрасив ее в матовый черный цвет. Помимо трудозатрат, тестирование между коллектором экрана и коллектором банок показало, что коллектор экрана действительно обеспечивает больше тепла, подробнее читайте здесь.

Сколько тепла могут обеспечить солнечные воздухонагреватели?

Это зависит от множества переменных:

Размер солнечной панели: Это будет определять объем воздуха, который вы можете кондиционировать, и температуру на выходе. Выбор размера для строительства или покупки будет зависеть от ваших потребностей и от того, сколько места на внешней стене вы можете выделить для панели.

Поглощение солнечного света: Панели могут собирать тепло, в зависимости от того, насколько отражающей является черная поверхность, и вам лучше использовать матовую краску, чем глянцевую.Остекление само по себе мгновенно отражает около 10%, но это важно, особенно в областях с движением воздуха, создающим фактор охлаждения ветром зимой, поэтому действительно лучшее, на что вы можете надеяться в общей производительности от солнечной панели для нагрева воздуха, — это поглощение около 80%. доступного света.

Теплопроводность панели: Материалы с более высокой проводимостью улучшают характеристики солнечного воздухонагревателя. Например, черная труба из ПВХ не будет обеспечивать столько тепла, как черная металлическая труба. Даже разные металлы будут иметь разную проводимость.Медь — один из лучших проводников, но она очень дорога и может быть сложной задачей для получения большего диаметра или для получения краски, которой нужно придерживаться, поэтому преимущество повышенной проводимости, вероятно, не будет стоить дополнительных затрат.

Чтобы выбрать вариант водосточной трубы для самостоятельной сборки панели солнечного воздухонагревателя, обязательно используйте металл, а не пластик, и если он имеет глянцевую поверхность, стоит покрасить ее в черный матовый цвет.

Производительность дома: Сколько тепла необходимо дому, чтобы согреть жителей, зависит от того, сколько он теряет.Солнечный обогреватель будет обеспечивать больший процент необходимого тепла в доме, если потребность в тепле ниже, поэтому то, насколько хорошо изолирован и герметичен дом, будет решающим фактором того, насколько большим должен быть пассивный солнечный воздухонагреватель, чтобы производить тепло. разница.

Облачность: В областях с регулярной облачностью, например, на северном берегу Ванкувера в Канаде или Пескадеро в Калифорнии, покупка или строительство может не стоить затрат и хлопот. Конечно, срок окупаемости труда и денег, вложенных в одноразовую воздушную отопительную панель, будет намного дольше.

Широта: Чем дальше вы пойдете на север, тем меньше у вас будет солнечных часов в зимний день, поэтому затраты или усилия, необходимые для изготовления панели, перестанут быть целесообразными на определенной более высокой широте — хотя, если панель для сбора тепла является стеной -монтированное и дополнительное отопление может приветствоваться, тогда в северных районах оно все еще может быть целесообразным — любые читатели в северных территориях или на Аляске, которые построили или использовали солнечные панели для нагрева воздуха, могут оставить комментарий ниже!

Минусы солнечных воздухонагревателей:

Ахиллесова пята большинства генераторов возобновляемой энергии, таких как солнечные воздухонагреватели, — это надежность, но также и хранение энергии.Не всегда дует ветер и не всегда светит солнце (точнее, мы не всегда его видим). Таким образом, главный недостаток солнечных воздухонагревателей заключается в том, что вы получаете тепло только тогда, когда светит солнце.

Короткие зимние дни и непредсказуемая облачность не позволяют полагаться на солнечные воздухонагреватели в качестве основного источника тепла, потому что вы получите все свое тепло в солнечные часы, но тогда вам придется работать по 16 часов без подвода тепла. А более короткие зимние дни означают, что они генерируют наименьшее количество тепла, когда оно вам больше всего нужно, хотя это можно смягчить, установив стену на южную сторону.Во всех домах, кроме наиболее сильно изолированных в более мягком климате, с включенной тепловой массой для хранения тепла, вам, вероятно, понадобится дополнительный источник тепла, например, высокоэффективные дровяные печи или камины, или, если отключено от сети, древесные гранулы без электричества печь.

Накопление солнечного тепла (тепловые батареи):

Если вы встроите в дом тепловую массу для хранения и выделения тепла, вы сможете распределять накопленное тепло в течение более длительного периода времени, и для этого существует множество творческих способов.Придерживаясь темы «сделай сам», например, навесов, гаражей или теплиц, вы можете пропустить нагретый воздух через трубы, залитые песком, кирпичом, каменной кладкой и т. Д., Прежде чем выпустить его прямо в кондиционируемое пространство. Вместо того, чтобы просто нагревать воздух, плотные материалы будут поглощать часть этого тепла и медленно выделять его с течением времени после захода солнца.

Ничего не скажешь, что нельзя сделать это с пристройкой в ​​своем доме, просто мы, как правило, немного более придирчивы к окончательному внешнему виду в наших домах.Таким образом, в доме может потребоваться немного более эстетичный дизайн, чем в мастерской или гараже, чтобы хранить часть тепла, вырабатываемого пассивной солнечной системой воздушного отопления.

В частности, теплицы, построенные в холодном климате, имеют тенденцию к перегреву днем, но иногда становятся слишком прохладными ночью для молодых растений. Имейте в виду, что важнее, чтобы корни были в тепле, чем само растение, если, конечно, воздух остается выше нуля. Если вы включите солнечный воздухонагреватель в конструкцию теплицы и передадите часть тепла платформе с тепловой массой, на которой могут разместиться ваши почвенные ящики, вы можете начать вегетационный период раньше.

Также неплохо включить в солнечную панель воздушного отопления какой-либо обходной вентиль, который может выпускать воздух летом, чтобы предотвратить перегрев, когда панель не используется активно — в качестве «варки» панели.

Вы также можете применить принципы пассивного обогрева и охлаждения, разместив панель под карнизом, где она будет полностью освещена низким зимним солнцем, но будет в тени, когда солнце находится высоко над головой и вам не нужно тепло.

Как построить солнечный воздухонагреватель своими руками:

Поисковые запросы в Интернете открывают бесконечный список конструкций и методов сборки для самостоятельных солнечных воздухонагревателей, то же самое можно сказать и о видео DIY на YouTube.Разные дизайны по-разному найдут отклик у разных людей, поэтому выберите тот, который лучше всего соответствует вашим навыкам, набору инструментов и объему внимания.