Как правильно сделать отопление в частном доме из полипропилена схема: Самостоятельный монтаж отопления из полипропиленовых труб в частном доме

Содержание

Отопление своими руками из полипропиленовых труб в частном доме: схема

Металлические контуры с каждым годом теряют свою актуальность – их вытесняет отопление, зачастую сделанное своими руками из полипропиленовых труб, более выгодное и удобное в частном доме, но его схема может быть разной. Но суть отличий заключается вовсе не в количестве и размерах отапливаемых комнат, а в способе подачи и возврата теплоносителя, принципу расположения радиаторов и так далее. Обо всём вы узнаете из материалов, расположенных ниже и на этой странице.

Полипропиленовые контуры отопления

Для того чтобы выбрать схему отопления, как  минимум, нужно знать, какой она может быть вообще и подходит ли в том или ином случае, то есть, именно для вашего дома. Кроме того, необходимо правильно подобрать трубы для контура, которые будут разного диаметра на определённых участках системы.

О PPR трубах

Армированная ППР труба для отопления и ГВС в разрезе

На верхней фотографии показана армированная полипропиленовая труба, которую следует использовать для монтажа отопительных контуров, но вместо алюминиевой фольги там может быть стеклоткань. Конечно, каждый производитель найдёт множество положительных факторов для одного или другого армирующего материала, но практика показывает, что в эксплуатации они ничем не отличаются, так что абсолютно всё равно, что вы предпочтёте. Основная разница заключается в сечении, толщине стенок и расположении армирующего слоя (посредине или ближе к поверхности). Ниже вы увидите «холодные» (PN-10, PN-16) и «горячие» (PN-20, PN-25) варианты с описанием их технических характеристик.

Для полипропилена существует четыре уровня классификации:

  1. PPR PN-10 – рабочая температура не выше 45⁰C, рабочее давление до 1 МПа. Предназначена для ХВС, хотя используется крайне редко.
  2. PPR PN-16 — рабочая температура не выше 60⁰C, рабочее давление до 1,6 МПа. Используется для ХВС в гражданском и промышленном секторе.
  3. PPR PN-20 — рабочая температура не выше 90⁰C, рабочее давление до 2 МПа. Такую трубу называют универсальной и применяют для ХВС, ГВС и отопления.
  4. PPR PN-25 — рабочая температура не выше 95⁰C, рабочее давление до 2,5 МПа, можно использовать для любых сантехнических целей, но в 99% применяют для отопления.
Классификация PPRМакс. рабочий режим, ⁰CМакс. рабочее давление, МПа/атм
PN-10451,0/ 9,86923
PN-16601,6/ 15,7908
PN-20902,0/ 19,7385
PN25952,5/ 24,6731

Таблица температурных режимов и давления для ППР

[stextbox id=’info’]Примечание к таблице. Если исходить из давления, то для автономного отопления подходят любые полипропиленовые трубы. Но при повышении рабочего температурного режима они становятся мягкими и вгибаются. От деформации их защищает алюминиевое или стекловолоконное армирование.[/stextbox]

Для сварки PPR PN-25 её зачищают шайвером

Если для отопительного контура применяют PPR PN-25, то для сварки таких труб их приходится зачищать шайвером – это что-то вроде точилки для карандаша, только в данном случае снимают на древесину, а верхний слой полипропилена вместе с алюминиевой фольгой или стекловолокном. Дело в том, что это армирование расположено слишком близко к поверхности и если сварить трубу с фитингом без очистки, то соединение будет слабым и в случае гидроудара может образоваться течь.

Всё отопление, которое можно сделать своими руками из полипропиленовых труб в частном доме можно разделить на однотрубные, двухтрубные и совмещённые с тёплым полом контуры. Их схемы вы сможете посмотреть ниже.

Однотрубные схемы подключения

Все отопительные системы с однотрубным контуром функционируют исключительно за счёт расширения теплоносителя (воды) и за счёт уклона трубы. Может использоваться в частном секторе как для одно-, так и для двухэтажного дома. Но любой из всех предложенных вариантов имеет один общий недостаток – это понижение температуры в зависимости от удалённости радиатора. На практике это означает, что пройдя через первую батарею, немного охлаждённая жидкость попадает в трубу и движется к следующей точке, на выходе из которой получается ещё холоднее и так далее.

Системы с естественной циркуляцией

Система с естественной циркуляцией теплоносителя (горизонтальная разводка)

В глубинке, где нет газовых магистралей и по той или иной причине возникают перебои с электроснабжением частных домов (перепады напряжения), нередко отдают предпочтение однотрубным системам с естественной циркуляцией. Обойдётся ли однотрубка дешевле двухтрубки, это уже другой вопрос, а сейчас мы обращаем внимание исключительно на принципиальную схему контура. В данном случае, вне зависимости от количества этажей подача может быть только верхней, хотя котёл всегда находится на первом этаже.

Ещё одна схема с естественной циркуляцией теплоносителя (вертикальная разводка)

Принцип действия такой системы заключается в следующем: вода нагревается в котле и по законам физики начинает расширятся, что приводит жидкость к движению вверх. Там она стекает по уклону трубы, который составляет от 3-ёх до 5-ти миллиметров на погонный метр. Излишки воды при её нагреве поднимаются в расширительный бак, который обычно устанавливают на чердаке и утепляют. Если делать отопление в двухэтажном доме, то более эффективной будет вертикальная разводка батарей, как на верхнем изображении.

Три варианта «ленинградки»

Система «ленинградка» рассчитана на три радиатора, хотя их может быть даже четыре, но при условии, что каждый из них будет небольшой мощности (также отлично будут функционировать и две точки). Если рассматривать классический вариант такого подключения, то он находится под первым номером на верхней подборке изображений. Но после войны систему начали модифицировать и так появились варианты №2 и №3. Второй номер подразумевает возможность движения теплоносителя только через батареи, а третий номер сужает прямой проход воды, распределяя поток между трубой и радиатором поровну.

Читайте также: Как установить циркуляционный насос

Системы с принудительной циркуляцией

  1. Котёл с любым энергоносителем.
  2. Труба для сброса воды.
  3. Расширительная ёмкость.
  4. Циркуляционный насос на обратке и/или внутри котла.
  5. Кран.
  6. Подача теплоносителя.
  7. Клапаны (краны) Маевского.
  8. Отопительные приборы..
  9. Возврат остывшей воды.
  10. Провод заземления.
  11. Уран.
  12. Водоразборный узел.
  13. Краны.
  14. Основная труба.

Вертикальная разводка с принудительной циркуляцией

Когда подача теплоносителя осуществляется в принудительном порядке и не зависит от уклона трубы, то здесь возможно подключение по любому принципу, которые приведены на схемах вверху. Устанавливать циркуляционный насос можно на возврате (обратке) отдельно от котла, если его там нет или просто встроенная помпа не справляется с перекачкой теплоносителя на нужную высоту или на нужное расстояние.

Когда устанавливают больше трёх отопительных приборов есть смысл в разном диаметре труб на контуре. На подачу , как правило устанавливают более толстые трубы, где наружный Ø25 мм или Ø32 мм, а DN (внутренний условный проход) Ø15.6 мм или Ø16,2 мм соответственно. Горизонтальные PPR и отводы к приборам отопления обычно делают PPR Ø20 мм и DN 13,2 мм. Как исключение для отводов можно использовать металлопласт, но с учётом редукционных фитингов это обойдётся дороже и ничем не лучше.

Обойдётся ли однотрубная система дешевле двухтрубной

Двухтрубные схемы подключения

У двухтрубных схем, точно так же, как и у однотрубных может быть как естественная, так и принудительная циркуляция теплоносителя. По эффективности они практически не отличаются друг от друга, но иногда может быть так, что на двухтрубку уйдёт меньше материалов, чем не однотрубку, если вести расчёт не по трубам, а по количеству фитингов.

Разводка с естественной циркуляцией

 

Двухтрубный контур с естественной циркуляцией (нижняя разводка)*
*Пояснение к схеме. Здесь не нарисован расширительный бак, но он должен тут быть обязательно и врезаться от верхней точки подачи. Чаще всего труба с самым большим диаметром выходит на чердак к расширителю, а лежак врезается в неё.

Разводка контура с нижней подачей теплоносителя на двухтрубной системе, конечно, допустима, но только в том случае, если задействовано не более 4-5-ти радиаторов. Кроме того, такая схема больше подходит для одного этажа. Основная проблема такого устройства заключается в том, что если постоянный уклон будет 3-5 мм/мпогонный, то для последних точек будет мало давления и уклон на подаче придётся увеличивать, но во что это выльется? Допустим, вы имеете пять радиаторов  на расстоянии 5 м от котла и друг от друга. Если уклон будет 5 мм/мпогонный, то расстояние между выходом у котла и входом в последнюю батарею будет 5*5*5=125 мм плюс ширина четырёх радиаторов (допустим, по 500 мм), значит, в общем получится 125+4*5=145 мм, а это немало.

Системы с верхней разводкой больше подходят для естественной циркуляции

Нумерация на изображении:

  1. Котёл на любом топливе.
  2. Стояк подачи.
  3. Контур подачи воды.
  4. Межэтажные стояки подачи.
  5. Межэтажные стояки обратки.
  6. Контур обратки.
  7. Расширительная ёмкость.

Когда труба подачи проходит выше приборов отопления, то разница в уклоне 15 см и даже более не так уж страшна, к тому же вовсе не обязательно монтировать трубу непосредственно над радиаторами – это можно сделать под потолком и спрятать её в короб. Но это верхнее изображение больше относится к двухэтажному дому, так что здесь уклон вообще не доставит каких-либо неудобств при монтаже.

Разводка с принудительной циркуляцией

Двухтрубный закрытый монтаж системы

В данном случае монтаж системы может быть как с верхней (встречается довольно редко), та и с нижней подачей, а также с нижним, боковым или диагональным подключением (последний вариант самый лучший). Закрытой её называют по той причине, что расширительный бак здесь мембранного типа, где теплоноситель скапливается до определённого давления, но если оно превышает норму, то срабатывает предохранительный клапан. Такая конструкция выгодна, так как система всё время находится под давлением, что улучшает циркуляцию.

Коллекторный закрытый монтаж системы

Коллекторный способ раздачи теплоносителя поможет сэкономить за счёт разницы в диаметре труб и это наиболее актуально для двухэтажных домов, где на каждом уровне по нескольку больших комнат. От котла можно поднять стояк  Ø40 мм (большой коллектор), а от него по этажам развести лежаки Ø32 мм (малые коллекторы), от которых на каждую комнату пойдут трубы Ø25 мм. На возврат здесь лучше использовать трубу среднего значения Ø32 мм. Впрочем, многое зависит от расположения и количества комнат и весьма возможна ситуация, где придётся обойтись только большим коллектором.

[stextbox id=’info’]Внимание! При коллекторной разводке гребёнка должна быть не только на подаче, но и на обратной трубе![/stextbox]

Балансировочный клапан с барашком для регулировки подачи отопления

Когда на подаче в одном ряду подключено более трёх-четырёх приборов отопления, то производительность последних точек значительно понижается, следовательно, нужно как-то распределить поток, чтобы он был равномерным. Для этой цели применяют балансировочные клапаны, которые вкручиваются в радиатор перед отводом подачи причём их обычно используют только для первых точек. Такие устройства могут регулироваться барашком, как на фотографии вверху, либо шестигранником (модели бывают разными).

Подключение приборов отопления по схеме Тихельмана

Чаще всего, особенно на больших расстояниях, балансировочные клапаны хоть и помогают, но при этом не приносят  стопроцентного эффекта, то есть, если первый радиатор будет нагреваться, к примеру, до 60⁰C, то последний в контуре или в крыле контура наберёт не более 40⁰C. Чтобы исправить status quo, можно сделать разводку по системе Тихельмана – это очень просто и не потребует каких-то особых усилий. Посмотрите на схему вверху: подача там идёт с левой стороны, а обратка – с правой, но при этом первая батарея на подаче является последней на сбросе теплоносителя, а последняя на подаче – первой на сбросе. Так можно выровнять температурный режим во всех точках вне зависимости от их местоположения в обвязке. Рекомендую посмотреть видео по трём основным способам подключения и схеме Тихельмана в том числе.

[stextbox id=’info’]Внимание! При использовании схемы Тихельмана для подключения приборов отопления, один из радиаторов может оказаться как раз посредине контура и в силу какого-то противостояния не будет нагреваться. Чтобы исправить ситуацию, нужно сместить батарею вправо или влево всего на метр, но если не позволяет интерьер комнаты, тогда можно врезать петлю в подачу или в обратку, увеличив их длину на метр. После этого всё нормализуется.[/stextbox]

Двухтрубная система по схеме Тихельмана

Сварка полипропилена

Трубы, краны. обводы и фитинги из полипропилена

Когда делают однотрубное или двухтрубное отопление из полипропиленовых труб, то будет правильно, если все краны, фитинги и обводы тоже будут из этого же материала, хотя в большинстве из них, за исключением муфт, тройников и заглушек присутствует сплав латуни. Но, тем не менее, ППР в данном случае надёжней металла – он не боится резких перепадов температуры и гидроударов, благодаря своей относительной эластичности.

ППР трубу сваривают с ППР тройником

Наружный Ø, ммГлубина прогрева, ммВремя нагрева, секМаксимальная пауза, секУдержание стыка, секОхлаждение, сек20
20146-8462
25157-11482
32178-126104
401810-166204

Таблица глубины и продолжительности сварки полипропиленовых стыков

[stextbox id=’info’]Пояснение к таблице. Например, для установки радиаторов нужны отводы Ø20 мм и для того чтобы сварить его с любым ППР фитингом нужно разогреть паяльник до 270-280⁰C. На насадку с одной стороны надеть фитинг, а с другой вставить трубу, придерживаясь глубины 14 мм (можно отметить карандашом или маркером),как это показано на фотографии вверху и удерживать в течении 6-8 секунд. После этого снимаете обе нагретых стороны и в течение не более 4-ёх секунд стыкуете их и удерживаете руками 6 секунд, а ещё через 2 секунды можно приступать к сварке следующего стыка.[/stextbox]

Сварка ППР трубы с фитингом

Заключение

Используя схемы отопления, приведенные в этой статье, вы сможете своими руками из полипропиленовых труб сварить контур для подключения радиаторов в частном доме. Если решитесь на самостоятельный монтаж, обязательно разметьте расположение всех отопительных приборов, сосчитайте их количество и тогда решите, какой из вариантов вам лучше всего использовать.

Отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками: схемы, монтаж и цены

Главная/Статьи/Отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками: схемы, монтаж и цены

Полипропиленовые трубы отличаются высоким качеством и при этом имеют доступную стоимость, что делает их востребованным материалом. Данная продукция обладает низкой теплопроводностью, что позволяет сохранять температуру теплоносителя. Простота сборки конструкции позволяет в кратчайшие сроки сделать качественное отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками.

От качества полипропиленовых труб зависит прочность и долговечность конструкции

Категории полипропиленовых труб

МаркировкаКонструкционные особенностиСфера примененияМаксимальная рабочая температура, СНоминальное давление, МПа
PN10Тонкостенная трубаХолодное водоснабжение+20оС1Мпа (10,2 кг/см2)
Системы теплых полов+45оС1Мпа (10,2 кг/см2)
PN20Универсальная трубаГорячее водоснабжение+80оС2Мпа (20,4 кг/см2)
PN25Труба армированная алюминиевой фольгойГорячее водоснабжение и центральное отопление полипропиленом+95оС2,5Мпа (25,49 кг/см2)
PN16 (редкий вариант)+60оС1,6Мпа (16,32 кг/см2)

Цельные полипропиленовые трубы
Трубы полипропиленовые для отопления диаметры внешние:

  • PN10: 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110 мм;
  • PN20: 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110 мм:
  • PN25: 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75 мм.

Армированные полипропиленовые трубы для отопления PN25 имеют слой алюминиевой из фольги или стекловолокна.

Цветовая палитра полипропиленовых труб: белый и серые, зеленые и черные(защита от ультрафиолета).

Выдержка по времени для сварки труб из полипропилена

Размер диаметра трубы (мм)Время (сек.)Непосредственное соединение (сек.)Время остывания (мин.)
1 — 255 — 742
32 — 508 – 1864
632486
7530108

Для понятного и наглядного примера ознакомьтесь с видео материалом обучающего характера.

Приемлемая цена на материалы и простота монтажных работ, помогут обустроить собственноручно надежную отопительную систему. Предложенный вид установки считается лидером, среди подобных ему. Поэтому он настолько популярен среди владельцев загородных домов.

Источник


Фитинги для полипропиленовых труб

Фитинги для полипропиленовых труб
Система отопления из полипропиленовых труб монтируется с помощью фитингов различных конфигураций, которые как соединяют трубы пропиленовые для отопления между собой, так и соединяют металлические части трубопровода системы с полипропиленовыми узлами.

Схема отопления в частном доме

В частных домах часто используется однотрубная система отопления с циркуляционным насосом.

Схемы отопления в частном доме, с трубами из полипропилена, могут быть самыми разными. Например, ничто не мешает проложить однотрубную систему, дополненную циркуляционным насосом – она обеспечит интенсивное протекание теплоносителя и равномерный прогрев помещений. Возможно применение вертикальных двухтрубных систем с нижней и верхней разводкой. Хотите сделать горизонтальную разводку – пожалуйста.

Таким образом, в частных домах используются самые разные схемы отопления. Они хорошо прогревают помещения, но в них крайне желательно использовать циркуляционные насосы. Благодаря этому обеспечивается нормальная циркуляция теплоносителя.

Соединение полипропиленовых труб

Соединение с металлической трубой системы отопления из полипропиленовых труб
Отопление полипропиленовыми трубами своими руками можно смонтировать при условии умения сваривать полипропиленовые трубы. В крайнем случае, минимальным требованием для того, чтобы смонтировать полипропиленовое отопление является «огромное» желание научиться сваривать такие трубы и фитинги.

Виды сварки:

  • муфтовая (раструбная) сварка — используется при сваривании двух труб с диаметром до 63 мм с применением третьего элемента — муфты;
  • стыковая — применяется для сварки труб большого диаметра «встык» и предполагает использование специального центрирующего оборудования

Муфтовая сварка полипропиленовых деталей

Полипропиленовое отопление обычно монтируется ручной аппаратом для сварки полипропиленовых труб, который имеет специальные насадки: гильзу и дорн.

Гильза предназначена для разогрева и оплавления наружной поверхности конца трубы, а дорн используется для нагрева и оплавления внутреннего раструба соединительного элемента (муфты).

Диаметры таких насадок должны соответствовать диаметрам свариваемых труб, а их поверхность имеет тефлоновое покрытие, обеспечивающее антипригарный эффект.

Аппарат для сварки полипропиленовых труб

Внимание! В процессе выполнения работ по монтажу систем отопления из полипропиленовых труб необходимо следить за чистотой поверхностей нагревательных насадок, и, по мере необходимости очищать их деревянными палочками от прилипших фрагментов полипропилена.

Важно! Очищать поверхности насадок можно только в их разогретом состоянии!

Сваривающие элементы с тефлоновым покрытием
Для работы на сварочный аппарат устанавливают необходимые насадки, а его размещают на ровной поверхности для «стационарной» сварки.

Процесс сварки

При необходимости выполнения работ «на стене» насадки закрепляют на край нагревательного элемента паяльника.

Для полипропиленовых труб оптимальная температура сварки — 260оС. Перед началом работы аппарат необходимо разогреть в течении 10-15 мин.

Внимание! Противопоказано производить сварку полипропиленовых труб при температуре окружающего воздуха ниже 0 ОС.

Раструбная сварка деталей друг с другом производится в такой последовательности:

Труборезом или с помощью ножниц обрезаем трубу под прямым углом.

Если конец трубы или фитинг загрязнены, очищаем их, обезжириваем мыльной водой или спиртом и высушиваем.

Если свариваются трубы PN 10 или PN 20, то этот шаг пропускаем, сразу переходя к 4-му.

Труборез

Для сварки армированных труб типа PN 25 необходимо предварительно специальным инструментом — шейвером снять два верхних слоя: полипропилен и алюминий. Глубина зачистки определяется глубиной посадочного места раструба. Зачастую она соответствует глубине обработки трубы шейвером.

Шейвер предназначен для зачистки армированных полипропиленовых труб

Зачистка армированной полипропиленовой трубы

Нагрев деталей на «паяльнике»

Помещаем свариваемые детали на нагревательные элементы. Нагрев соединяемых деталей происходит одновременно.

Соединение разогретых деталей

После нагрева снимаем их с насадок и быстро соединяем, не проворачивая по оси.

Соединяем

Выдерживаем некоторое время для застывания и охлаждения полимера. Либо-какая деформация места соединения в период остывания недопустимы.

Внимание! В случае получения неудачного соединения есть только один способ его исправления — вырезание фитинга и вваривание нового.

Обратите внимание на правильное позиционирование при сварке шаровых кранов — у них ведь есть поворотная рукоятка, которая ни в коем случае не должна «упереться» в стену или иной соседний объект.

Проверяем внешний вид сварного соединения, который должен соответствовать таким требованиям:

  • не допускается значительное нарушение соосности труб;
  • поверхность раструба (муфты) не должна иметь трещин или иных дефектов;
  • возле кромки муфты детали, приваренной к трубе, должна быть видна сплошная полоса, расположенного по всей окружности валика оплавленного материала, который должен выступать за торцевую поверхность соединительной детали.

Место сварки в разрезе

Сваренный тройник в разрезе

Стыковая сварка

Оборудование для стыковой сварки
Стыковая сварка выполняется с использованием специального оборудования и применяется для полипропиленовых труб с толщиной стенки более 4 мм и диаметром 50 мм и более. Подробно в разрезе этой статьи мы рассматривать данный вопрос не будем.

Полипропилен для отопления

Полипропиленовые трубы используются для транспортировки жидкого теплоносителя от котла к теплообменникам-батареям. При проектировании системы отопления стоит обратить внимание на:

  • Диаметр. Чем больше сечение, тем меньше гидродинамическое сопротивление и дальше можно подавать теплоноситель.
  • Материал. Для «тёплого пола» достаточно применять сшитый полиэтилен, для монтажа батарейного отопления используют армированную стекловолокном трубу для горячей воды, для обвязки котла лучше использовать термостойкую трубу PPS. Обвязку твердотопливного котла делают из металла.
  • Протяжённость прямых участков трубопровода. Полипропилен имеет недостаток — линейное расширение. При нагреве изменяется длина трубы. Поэтому не стоит жёстко фиксировать угловые соединения, а на длинных прямых участках проектировать компенсационные петли и изгибы.

Полипропилен применяется в любой системе отопления.

Он подойдёт как для батарейных систем, так и для тёплого пола.

Полипропилен не подойдёт для применения в системах с перегретым теплоносителем (выше 95 °C) или высоким давлением (выше 10 атмосфер).

Сварка полипропиленовых труб и Ваше здоровье

При сварочных работах с полипропиленовыми трубами для большей безопасности Вашего здоровья необходимо выполнять ряд таких правил:

  1. работы проводить в проветриваемом помещении;
  2. помнить, что сварочный инструмент — это электроинструмент, предполагающий соблюдение техники безопасности при работе с ним;
  3. не допускать контакта полипропилена с открытым огнем, что может вызвать образование расплава с выделением углекислого газа, воды и других газообразных продуктов далеко не полезных для их вдыхания человеком.

Правила монтажа

Каждый человек, выполняя отопление частного деревянного загородного дома своими руками, должен придерживаться следующих правил:

  1. Для резки труб на отдельные заготовки рекомендуется использовать специальные ножницы, оборудование или острый нож. При этом важно соблюдать угол 90°.
  2. Дополнительная установка держателей поможет увеличить надежность крепления трубопроводов, а также предотвратить их возможное провисание.

  3. Прежде чем приступить к процессу монтажа, необходимо проверить все изделия на наличие каких-либо загрязнений на внутренних стенках.
  4. Наиболее оптимальный температурный показатель в помещении при монтаже отопительной системы – +5 °C.
  5. Для трубопроводов из полипропилена должна осуществляться защита от воздействия высоких показателей температуры и механических факторов.
  6. Надежность и качество крепежа фитингов можно повысить, если использовать при монтаже ФУМ-ленту.
  7. Перед тем как использовать сварочный аппарат, его следует разогреть до требуемой температуры.

Приваривание седел к готовому трубопроводу системы отопления

Сваривание седла
Если после выполнения монтажных работ или при ремонте существующей системы отопления возникла необходимость создать какое-либо дополнительное ответвление от трубопровода можно использовать метод приваривания седел. Этот метод также используется для присоединения трубопровода меньшего диаметра без специальных переходников к трубопроводу большего диаметра.

Различают приварное седло и вварное седло.

Приварное седло Вварное полипропиленовое седло

Монтаж вварного седла предполагает использование специального сверла-фрезы для подготовки посадочного места

Фреза для вварного седла

Процесс вваривания или приваривания седла:

  1. Подготовка свариваемых поверхностей — чистые, обезжиренные, сухие.
  2. Для ввариваемого седла с помощью фрезы готовится посадочное место. В случае монтажа штуцера к армированной алюминием полипропиленовой трубе необходимо фрезой «пройти» слой фольги для обеспечения большей площади контакта свариваемых поверхностей.
  3. Разогрев сварочного аппарата до температуры 260ОС.

Процесс правильного сваривания таких элементов предполагает использование на сварочном аппарате специальных полукруглых нагревательных гильз.

Гильзы на сварочный аппарат для вваривания седла

Их отсутствие может создать дополнительные трудности при монтаже, но при определенной сноровке можно разогреть свариваемые поверхности и обычными насадками подходящего диаметра, хотя… Кто будет гарантировать качество соединения?

  1. Нагрев поверхности трубы продолжается примерно 25-30 с при этом одновременно (около 20 с) нагревается поверхность приварного (вварного) седла.
  2. Убрав сварочный инструмент быстро одним движением прижать седло к нагретому участку трубы и зафиксировать соединение на 30 с. Через 7-10 минут это седло пригодно к дальнейшей «монтажной эксплуатации».
  3. В случае использования приварного седла после его монтажа необходимо просверлить отверстие в трубе месте посадки с помощью спирального сверла подходящего диаметра. При этом необходимо избежать попадания стружки в трубу, а также контролировать глубину просверливания, чтобы не повредить противоположную стенку трубы.

Особенности материалов, которые нужно учесть при монтаже

Чтобы система функционировала правильно, в процессе монтажа необходимо принимать во внимание некоторые особенности ПП рукавов. Одна из них — линейное расширение. Это явление вызывает изменение температур внешних и внутренних. В результате нагрева пластиковый рукав начинает провисать. Компенсирует линейное расширение правильная укладка трубопровода, гарантирующая свободу его перемещения в пределах значения линейного расширения.

Для этого применяют крепежные хомуты, компенсаторы, в конструкцию которых входят как подвижные, так и неподвижные детали. Иногда устранить провисание можно путем штробления стены и укладки в нее рукава или установкой дополнительных клипс. Если эти действия не помогают, применяют радикальные меры — отсоединяют рукав в районе «американок», отрезают провисающий участок, американку перепаивают, затем закручивают.

Схема однотрубной системы отопления частного дома | Отопление просто | «Точка Тепла»

Для организации эффективной отопительной сети в своем жилище мало лишь купить дорогой котел, нужно правильно выполнить гидравлический расчет, подобрать оборудование, определиться с разводкой труб и т. д. Наиболее надежной является однотрубная система отопления частного дома, она оптимально подходит для небольших площадей – до 250 м².

При желании обустроить такой вид обогрева можно самостоятельно. В статье рассмотрим особенности проектирования отопительного контура, приведем самые эффективные схемы разводки и выполним гидравлический расчет однотрубной системы отопления.

Как правильно сделать однотрубную систему отопления

В зависимости от количества магистралей, бывает двухтрубное или однотрубное отопление в частном доме. В первом варианте движение теплоносителя происходит по двум трубопроводам: один транспортирует горячую воду к радиаторам, второй – отводит остывшую обратку к котлу.

Существует несколько видов двухтрубных отопительных сетей, отличающихся схемой разводки труб, типом циркуляции теплоносителя и прочими характеристиками. Например, по направлению движения жидкости в магистралях они бывают с прямоточной или тупиковой разводкой системы отопления.

Батареи к двухтрубному контуру подключаются параллельно и всегда имеют одинаковую температуру. Реализовать систему довольно дорого, потому что она требует удвоенное количество труб, арматуры, а также другого оборудования.

Дешевле и легче организовать однотрубное отопление в частном доме с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя. Здесь магистральный трубопровод выполнен в виде замкнутого кольцевого контура, выходящего из теплогенератора. К нему последовательно подсоединяют радиаторы и теплый пол (подключают последним). В отопительной сети минимум комплектующих, что позволяет экономить на монтажных работах.

Стандартная однотрубная система отопления частного дома включает в себя котел, трубы, батареи, расширительный бак, разгонный участок трубопровода или циркуляционный насос, а также различную арматуру и фитинги.

Как сделать однотрубное отопление в частном доме самостоятельно:

  • Монтаж котла – установка теплогенераторатора производится согласно инструкции производителя и общепринятых СНиП.
  • Обустройство разгонного коллектора – он необходим для увеличения скорости транспортировки нагретой воды. В помещениях с низкими потолками разгонный участок малоэффективен. Обязательно его устанавливают в однотрубной системе отопления частного двухэтажного дома.
  • Укладка трубопровода – чтобы исключить возможность завоздушивания системы магистраль прокладывают с уклоном (минимум 0,5 см на 1 м трубы).
  • Установка и подключение радиаторов – все батареи рекомендуется оснастить кранами Маевского, они нужны для удаления образовавшегося воздуха в системе.
  • Монтаж запорной арматуры – перед отопительными приборами монтируют запорные краны. Такая арматура позволяет быстро произвести ремонт трубопровода или оборудования, без слива всей воды из системы.
  • Установка сливного крана – используют для слива теплоносителя, размещают в самой нижней точке системы.
  • Подключение расширительного бака – устройство размещается перед насосом в закрытых системах.
  • Монтаж циркуляционного насоса – прибор располагают перед входом обратки в котел.

Оборудование подбирается под вид системы: открытая, закрытая. В первом варианте расширительный бак выполнен в виде емкости, которую приваривают к магистрали в самой верхней точке (обычно на чердаке). В закрытых отопительных контурах применяется герметичный расширительный бак с мембраной внутри.

В зависимости от варианта подачи теплоносителя к оборудованию, однотрубная система отопления в частном доме может иметь верхнюю или нижнюю разводку. При нижнем подключении трубопровод размещается под батареями: над полом, в цоколях и подвалах, под полом. Обязательно в контур включают циркуляционный насос. Самым простым примером нижней разводки является схема «Ленинградка».

При верхней разводке вода поднимается по стояку, а после последовательно попадает к радиаторам. Такая схема может быть реализована в однотрубной тупиковой системе отопления. Однако применяется она редко из-за дороговизны монтажных работ и использования металлических труб большого диаметра.

Для того чтобы однотрубная система отопления частного дома из полипропилена или другого материала магистрали была эффективной и работала стабильно, нужно правильно подобрать диаметр труб, мощность котла, определиться с количеством батарей. Для этих целей производят гидравлический расчет.

Гидравлический расчет однотрубной системы отопления

Проектируя однотрубную систему отопления частного дома, нужно учитывать все возможные потери. На их величину влияет конструкция контура, плотность теплоносителя и скорость его передвижения, а также другие параметры. Снизить затраты и обеспечить равномерное распределение тепла по комнатам можно, если заранее рассчитать гидравлику.

Проводят расчет однотрубной системы отопления в Excel, в специальном онлайн калькуляторе или при помощи стационарных программ. Удобнее всего использовать таблицы Excel, главное — правильно подготовить формулы и определить величины искомых данных.

Рассмотрим пример гидравлического расчета системы отопления частного дома, площадью 80 м2 и высотой потолков 2,7 м. Жилье расположено в умеренно континентальном климате: средняя температура зимой -7°C, летом – до +19°C.

Вычисления проводятся по формулам. Для определения мощности теплогенератора понадобится коэффициент удельной мощности местоположения (Wудел) по климатическим условиям: южные области – 0,6-1 кВт/м2, центр – 1-1,5 кВт/м2, северные регионы – 1,5-2 кВт/м2. Для нашего примера мы берем значение в 1,4 кВт/м2.

Мощность котла = (Sпомещ*Wудел) / 10= (80 м2*1,4) /10 = 11,2 кВт.

Любая однотрубная система отопления в частном доме включает в свою структуру обогревательные приборы. Как правило, это радиаторы с несколькими секциями. Подобрать их количество и мощность можно проведя несложные расчеты. При этом во внимание берется вид батарей, объем помещения, материал стен, расход тепла на 1 м3.

Справочные данные по расходу тепла на 1 м3:

  • дом из кирпича с качественным утеплением стен, чердака, перекрытия и фундамента – 0,02 кВт;
  • из сип-панелей – 0,041 кВт;
  • кирпичный дом с металлопластиковыми окнами – 0,034 кВт.

Чтобы определить объем помещения, площадь комнаты умножаем на высоту потолков. Например, имеем гостиную площадью 20 м2:

20 м2*2,7 м = 54 м3

Количество тепловой энергии для такого помещения в кирпичном доме составляет:

54 м3*0,034 кВт=1,83 кВт

Для дальнейших расчетов нужны данные о характеристиках выбранных радиаторов. Рассмотрим алюминиевые варианты. Мощность одной секции таких изделий составляет 0,175 кВт. Если тепловую энергию разделить на этот показатель, получим необходимое количество секций батарей:

1,83 кВт/0,175 кВт=10,45

Таким образом, для обогрева гостиной понадобится алюминиевый радиатор с 11 секциями.

Методика расчета диаметра трубопроводной магистрали отопления довольно сложная, она зависит от потерь тепла, материала труб и других показателей. Самостоятельно выполнить точный просчет проблематично. Если однотрубная система отопления из пропилена или металлопластика, то для определения оптимального проходного отверстия можно использовать справочные данные.

Есть специальные таблицы, в которых уже просчитано соответствие зависимостей мощности системы, внутреннего диаметра труб, а также скорости движения теплоносителя. Например, в отопительном контуре с мощностью 15 кВт и 6 радиаторами должны использоваться трубы с внутренним диаметром от 12-20 мм: переходы между участками с 1-3 батареи оснащаются 20 мм трубами, с 4-5 радиаторы – 15 мм, далее монтируется переход на 12 мм.

Объем теплоносителя в системе рассчитывается исходя из мощности котла или посредством суммирования всех емкостей в контуре, в том числе и отдельных участков труб, а также байпасов.

После того как гидравлика посчитана, подбирается циркуляционный насос. Рекомендуется системы с принудительной циркуляцией дополнительно оснастить байпасным обводом. Разберемся, нужен ли байпас в однотрубной системе отопления и какие функции он может выполнять.

Использование байпаса в однотрубной системе отопление

одернизированная однотрубная система отопления с байпасом имеет расширенный набор функциональности. В ней появляется возможность регулировки количества нагретой воды, поступающей к радиатору. Что позволяет в таких схемах как «Ленинградка» обеспечить прогрев всех батарей.

Выглядит устройство в виде перемычки, устанавливаемой между прямой и обратной подводкой радиаторов. Также изделие может монтироваться для подключения насоса, теплого пола или другого оборудования. Обязательно диаметр байпаса в однотрубной системе отопления делается на 1 размер меньше сечения подводящей трубопроводной магистрали.

Чтобы понять, нужен ли байпас в однотрубной системе отопления смоделируем ситуацию – потек радиатор, а на улице -20°C. Без обходного патрубка придется сливать всю воду из магистрали. Байпас же позволяет изолировать только вышедший из строя участок, так как он может выполнять роль запорной арматуры.

Существует несколько вариаций байпасных обводов. Они отличаются конструкцией и способом регулировки.

Виды байпасов:

  • Нерегулируемые – используются для подключения только батарей. Не имеют дополнительного оборудования, их просвет постоянно открыт и движение теплоносителя происходит без возможности управления.
  • С ручным управлением – такой байпас оснащен шаровым краном. Устройство позволяет регулировать движение потока, может использоваться для обвязки насосов и подключения радиаторов. Если полностью перекрыть кран, теплоноситель начнет двигаться по основному пути.
  • Автоматические – бывают клапанными или инжекционными. Устанавливаются в однотрубное отопление частного дома для увеличения КПД системы, уменьшения теплопотерь и для более равномерного прогрева помещений. Перенаправление потока жидкости происходит без участия человека.

В случае отключения электроэнергии однотрубная система отопления с байпасом продолжает работать в самотечном режиме, несмотря на остановку циркуляционного насоса. Тип обходного участка и его оснастка подбирается в зависимости от схемы разводки и необходимой функциональности.

Верхняя и нижние разводки однотрубной системы отопления

Бывает верхняя разводка системы отопления или нижняя. Вариант с верхним розливом обычно используется для домов с площадью до 100 м².

Если реализована однотрубная система с верхней разводкой, схема подключения радиаторов обязательно должна быть последовательной. При этом сначала теплоноситель будет подаваться к самой верхней точке контура, а после распределяться по батареям. Подающий стояк размещается на чердаке или под потолком, подающий трубопровод – над батареями.

Однотрубная система отопления с верхней разводкой имеет такие особенности:

  • чаще всего применяется для систем с естественной циркуляцией;
  • в системе обязательно должен быть разгонный участок;
  • не содержит сложных узлов или слишком дорогих деталей;
  • движение теплоносителя происходит за счет гравитации.

По расположению труб, которые соединяют между собой отопительные батареи, верхняя разводка системы отопления может быть вертикальной или горизонтальной. В первом варианте могут образовываться воздушные пробки. Устранить недостатки можно, нужно лишь вмонтировать в отопительный контур трубопроводную арматура: отсечные клапаны, краны Маевского и терморегуляторы. Вертикальные схемы подходят для реализации в небольших жилищах.

Горизонтальная однотрубная система с верхней разводкой схема применима для эксплуатации в одноэтажных домах с большой площадью обогрева. Подходит она и для двухэтажных зданий. В конструкции системы должен быть стояк, по которому будет производиться подача теплоносителя на верхний этаж.

Однотрубная система отопления с верхней разводкой может функционировать практически с любыми типами радиаторов: чугунные, биметаллические и другие модели. При использовании алюминиевых батарей обязательно контролируют уровень кислотности теплоносителя.

Когда в доме реализуется однотрубная система отопления с нижней разводкой схема подключения радиаторов всегда последовательная. Батареи подсоединяются к горизонтальной трубе, которая уложена по периметру всех отапливаемых помещений. Вход и выход в радиаторах может быть диагональным или нижним. Обогревательные приборы в такой системе размещаются на одном уровне. Они всегда работают одновременно. Трубопровод имеет небольшой уклон от котла, циркуляция жидкости в системе принудительная.

Хорошо себя зарекомендовала однотрубная система отопления с нижней разводкой схема «Ленинградка» с байпасами. Здесь радиаторы хоть и имеют последовательное подключение к одному трубопроводу, но могут работать по отдельности. Кроме того, есть возможность регулировки нагрева каждого прибора.

Оригинал статьи

виды, схемы отопления, монтаж отопления

Отапливать дом можно используя различные системы отопления, однако чаще всего делают выбор в пользу водяной системы отопления. Водяное отопление — это традиционная система отопления как для городских, так и для загородных домов. Система водяного отопления надежна, эффективна, проста в монтаже и обслуживании. Простота системы водяного отопления позволяет обслуживать систему своими руками, а в большинстве случаев смонтировать систему водяного отопления дома также можно самостоятельно.

Принцип устройства системы водяного отопления дома

Система водяного отопления дома состоит из котла, радиаторов отопления (системы водяных теплых полов), расширительного бака, циркуляционного насоса и группы безопасности, все элементы системы отопления соединены между собой трубами. В качестве теплоносителя может использоваться вода или антифриз. Применяя антифриз можно не бояться размораживания системы при ее отключении в зимний период.

Рис.1. Принципиальная схема системы водяного отопления дома. Водяная система отопления состоит из котла, расширительного бака, насоса и радиаторов отопления.

Котел отопления – основа любой системы водяного отопления дома. В системе водяного отопления могут применяться котлы на любом виде топлива. Котлы отопления по виду используемого топлива могут быть газовые (на природном и сжиженном газе), твердотопливные (дрова, пеллеты), на жидком топливе (дизельное топливо), электрические. Выбор типа котла зависит от доступности, бесперебойности поставки и стоимости топлива.

Циркуляционный насос предназначен для прокачки теплоносителя через систему отопления.

Группа безопасности состоит из воздухоотводчика, манометра и аварийного клапана. Воздухоотводчик удаляет воздух из системы отопления. Манометр необходим для контроля давления в системе. Аварийный клапан сбрасывает часть теплоносителя при превышении допустимого давления в системе, тем самым предохраняя систему отопления от возможных разрывов.

Трубы в системе водяного отопления дома могут применяться любых видов, т.к. температура в системе отопления частного дома не превышает 90 градусов. Наибольшее распространение получили полипропиленовые трубы. Они надежны в местах соединения и просты в монтаже.

Расширительный бак в системе отопления необходим для компенсации увеличения объема теплоносителя в системе при нагревании. В зависимости от типа системы отопления расширительные баки бывают открытого и закрытого типа.

Виды систем водяного отопления дома

Система водяного отопления может быть двух видов: открытая (гравитационная) и закрытая.

В открытой системе отопления циркуляция теплоносителя осуществляется естественным образом за счет разности плотности горячей и холодной воды. Вода, нагретая котлом (имеет меньшую плотность), по стояку поднимается вверх в то время как остывшая (имеет большую плотность) опускается вниз, т.е. циркуляция происходит под действием силы тяжести, отсюда и название гравитационная. Также система отопления получила название открытой, т.к. в ней применяется расширительный бак открытого типа, и система сообщается с атмосферой.

Рис.2. Система отопления открытого типа. Для системы этого вида принципиальным требованием является уклон труб и применение расширительного бака открытого типа.

Открытая система отопления может работать без циркуляционного насоса, поэтому она энергонезависима, т.е. при отключении электроэнергии циркуляция не прекратится, и система отопления будет работать.

Открытая система отопления обладает рядом недостатков. Она довольно громоздкая и сложная в монтаже, т.к. все трубы должны быть смонтированы с определенным уклоном, а расширительный бак должен быть установлен в высшей точке системы, при этом в теплом помещении, что не в каждом доме возможно. При эксплуатации открытой системы отопления требуется постоянный контроль уровня теплоносителя, т.к. он интенсивно испаряется из открытого расширительного бака. Поэтому выбирать открытую схему системы отопления следует в том случае если есть проблемы с подачей электроэнергии, в противном случае целесообразно выбрать систему отопления закрытого типа, т.к. она не имеет недостатков открытой схемы.

В закрытой системе отопления циркуляция теплоносителя осуществляется циркуляционным насосом, а расширительный бак применяется закрытого типа, что и дало название системе.

Рис.3. Система отопления закрытого типа. В системе отопления закрытого типа отсутствуют ограничения по монтажу элементов. Этот вид системы отопления компактный и простой в монтаже.

Ограничения по месту установки расширительного бака и расположению труб в закрытой системе отсутствуют, поэтому закрытая система получается более компактной и простой в монтаже. Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет скрыто расположить трубы системы отопления, а также в качестве обогревателей использовать не только радиаторы отопления, но и водяные теплые полы. Благодаря чему закрытая система водяного отопления получила наибольшее распространение.

Схемы системы отопления дома

Схема системы отопления определяется способом соединения нагревательных приборов. Различают три схемы системы отопления: однотрубная, двухтрубная и лучевая.

Однотрубная схема системы отопления представляет собой последовательное соединение радиаторов отопления. Особенность схемы в том, что все радиаторы (вход и выход радиатора) подключаются к одной трубе.

Рис.4. В однотрубной схеме отопления все радиаторы подключаются последовательно. Такой подход приводит к тому, что каждый следующий радиатор работает хуже предыдущего. Для устранения этого недостатка необходима балансировка системы отопления.

Достоинство такой схемы системы отопления простота монтажа и низкий расход труб при монтаже. Недостаток – сложность регулировки (балансировки). По мере движения теплоносителя по системе он отдает свое тепло радиаторам отопления, таким образом последнему радиатору тепла достается меньше всего. Поэтому систему необходимо балансировать. Сделать это можно с помощью установки на каждый радиатор специальной запорной арматуры (термоголовок, регуляторы расхода), либо сделать предварительный расчет системы и использовать трубы различного сечения для выравнивания расхода теплоносителя.

Двухтрубная схема система отопления представляет собой систему, в которой горячий теплоноситель подается по одной трубе, а отдав свое тепло радиатору отводится по другой. Таким образом получается, что радиаторы отопления подключены параллельно.

Рис.5. В двухтрубной схеме системы отопления все радиаторы подключены параллельно. Таким образом тепло между радиаторами распространяется равномерно, а система легко балансируется.

Параллельное подключение радиаторов отопления значительно упрощает балансировку системы (регулировку) и позволяет достаточно точно задавать температуру в помещении. Например, в нежилых помещениях можно поддерживать минимальную температуру, а в жилых оптимальную, это позволит сэкономить на отоплении. Недостаток – расход труб для отопления будет в 2 раза больше, чем при однотрубной разводке.

Лучевая схема системы отопления подразумевает подключение каждого отопительного прибора индивидуально. В этой схеме применяется коллектор, который распределяет теплоноситель по радиаторам отопления. Только по этой схеме можно установить водяные теплые полы.

Рис.6. Лучевая схема системы отопления. В этой схеме все радиаторы подключаются индивидуально через коллектор. В коллекторе устанавливается регулирующая арматура, которая позволяет выполнять точную настройку каждого радиатора.

С точки зрения простоты управления системой отопления это схема не имеет конкурентов. Работой каждого отопительного элемента можно управлять индивидуально, и это не скажется на работу остальных отопительных приборов. Такой подход приведет к значительному снижению затрат на отопление. Недостатком является высокий расход труб, необходимость монтажа коллектора.

Система отопления и горячая вода в доме

Горячую воду в доме можно обеспечить двумя способами: установить электрический накопительный водонагреватель или использовать котел отопления для создания горячего водоснабжения. Существует два варианта создания горячей воды по средствам котла: установить двухконтурный котел или бойлер косвенного нагрева.

Существует много моделей котлов, имеющих два контура нагрева один для отопления другой для горячего водоснабжения. Таким образом система горячего водоснабжения подключается к котлу и при включении воды котел начинает работать как колонка. Такой способ хорош если одновременно будут работать не более двух точек водоразбора, с большим количеством котел не справится.

Рис.7. Схема работы бойлера косвенного нагрева. Вода из системы отопления направляется в змеевик бойлера. Проходя по змеевику вода в бойлере нарывается и подается в систему горячего водоснабжения.

Решение данной проблемы — это установка бойлера косвенного нагрева. Бойлер косвенного нагрева представляет собой бочку, в которой установлен змеевик. Горячая вода из системы отопления проходя по змеевику нагревает воду в бойлере. Нагретая вода может подаваться на любое число точек водоразбора.

Монтаж водяного отопления дома

Монтаж системы водяного отопления начинают с подбора всех элементов системы. Правильный выбор компонентов системы обеспечит ее комфортную эксплуатацию и легкий монтаж.

Основной элемент системы отопления это котел. Вне зависимости от типа используемого топлива основной характеристикой котла является мощность. Если высота потолков в вашем доме не превышает 3 м, то для расчета мощности котла можно использовать соотношение 1кВт вырабатываемой котлом мощности необходимо для отопления 10 кв.м. площади дома.

Выбирая котел отопления следует сразу позаботится о горячем водоснабжении дома. Если число проживающих в доме 1-2 человека, то целесообразно выбирать двухконтурный котел, который обеспечит и горячую воду, и отопление. Если у вас большая семья, то целесообразнее выбрать одноконтурный котел и установить бойлер косвенного нагрева. Бойлер следует выбирать из расчета, что на 5 человек требуется объем бойлера примерно 100 — 120 литров.

Котлы отопления могут быть с открытой и закрытой камерой сгорания. Для установки первого типа необходимо иметь дымоход и помещение отведенное под котельную, в которой будет обеспечена вентиляция. Котлы второго типа снабжаются воздухом и выводят отработанные газы, через коаксиальный дымоход, который монтируется в стене рядом с котлом. Котлы с закрытой камерой сгорания установить значительно проще.

Рис.8. Схема установки котла с закрытой камерой сгорания и коаксиальным дымоходом. Достоинство котла этого типа: простота установки, котел не потребляет кислород из помещения, не требует строительства дымохода и системы вентиляции.

Некоторые модели котлов отопления могут быть снабжены расширительным баком и циркуляционным насосом, что значительно упрощает монтаж системы водяного отопления. Если котел не имеет этих элементов, то выбрать их можно следующим образом. Объем расширительного бака должен быть примерно 10% от объема системы отопления. Основная характеристика циркуляционного насоса — это напор. Приближенно напор насоса можно вычислить как 5% от мощности котла.

Рис.9. Схема котла отопления. Современные котлы уже снабжены расширительным баком и циркуляционным насосом, что упрощает монтаж системы водяного отопления.

В системе водяного отопления дома могут применяться любые виды радиаторов отопления. Приближенный расчет мощности радиатора вычисляется на основе соотношения 100Вт тепловой мощности радиатора необходимо для отопления 1 кв.м. помещения. Рассчитывая мощность радиаторов необходимо учитывать, что максимальная производительность достигается при одностороннем подключении, а минимальная при нижнем.

Рис.10. Виды подключения радиаторов отопления и влияние на отдаваемую мощность радиатора.

Все радиаторы отопления должны быть снабжены воздухоотводчиками. Для простоты балансировки системы и для возможности регулировки температуры в помещении радиаторы необходимо укомплектовать терморегуляционными кранами или термоголовками (термостатами).

Рис.11. Радиатор отопления должен комплектоваться воздухоотводчиком и термоголовкой. Также необходимо устанавливать краны для возможности демонтажа радиатора для его замены.

Монтаж системы отопления начинают с установки котла отопления и радиаторов отопления. После чего все элементы системы соединяют между собой трубами.

Для индивидуальных систем водяного отопления удобно применять полипропиленовые трубы, хотя можно использовать и любые другие. В отличие от стальных труб полипропиленовые просты в монтаже, а для их сварки необходим сварочный аппарат для полипропиленовых труб, он имеет небольшую стоимость и им очень просто работать даже не специалисту. Полипропиленовые трубы также выигрывают перед металлопластиковыми, т.к. последние имеют соединительные элементы, которые со временем могут начать подтекать.

При монтаже системы водяного отопления следует предусмотреть отвод для заполнения и слива системы. Этот отвод должен быть расположен в нижней точке системы. Также в верхней точке необходимо установить воздухоотводчик. Вместо воздухоотводчика может быть установлена группа безопасности. Она устанавливается в верхней точке подающей трубы системы отопления.

Рис.12. Для удобства обслуживания и безопасности использования системы водяного отопления необходимо предусмотреть отвод для слива/наполнения в нижней точке системы, и смонтировать группу безопасности в верхней точке системы.

Соединяя элементы системы отопления следует позаботится о том, что некоторые элементы могут сломаться раньше времени и потребуется их замена. Поэтому все приборы (котел, насос, расширительный бак, бойлер и пр.) системы отопления должны устанавливаться через кран и разъемное соединение (американка). Таким образом их можно будет демонтировать и заменить, не сливая систему отопления.

Рассмотренные варианты реализации системы водяного отопления в частном доме позволят вам правильно подобрать все элементы и с монтировать систему. В том случае если вы затрудняетесь все сделать самостоятельно, то полученные знания позволят проконтролировать нанятых работников.

Все, что вам нужно знать о полипропилене (ПП) Пластик

Что такое полипропилен (ПП) и для чего он используется?

Полипропилен (ПП) представляет собой «аддитивный полимер» из термопласта , полученный из комбинации мономеров пропилена. Он используется во множестве приложений, включая упаковку для потребительских товаров, пластмассовые детали для различных отраслей промышленности, включая автомобильную промышленность, специальные устройства, такие как подвижные петли, и текстиль. Полипропилен был впервые полимеризован в 1951 году парой ученых-нефтяников Phillips по имени Пол Хоган и Роберт Бэнкс, а затем итальянскими и немецкими учеными Наттой и Реном.Он стал известен чрезвычайно быстро, поскольку коммерческое производство началось всего через три года после того, как итальянский химик профессор Джулио Натта впервые полимеризовал его. Натта усовершенствовал и синтезировал первую полипропиленовую смолу в Испании в 1954 году, и способность полипропилена кристаллизоваться вызвала большой интерес. К 1957 году его популярность резко возросла, и широкое коммерческое производство началось по всей Европе. Сегодня это один из наиболее часто производимых пластиков в мире.

Прототип крышки для безопасности детей из полипропилена с ЧПУ, вырезанной из полипропилена, от Creative Mechanisms

По некоторым данным, текущий мировой спрос на материал формирует годовой рынок около 45 миллионов метрических тонн, и, по оценкам, к 2020 году спрос вырастет примерно до 62 миллионов метрических тонн.Основными конечными потребителями полипропилена являются упаковочная промышленность, на которую приходится около 30% от общего объема, за ней следует производство электротехники и оборудования, на которое приходится около 13% в каждой. И бытовая техника, и автомобилестроение потребляют по 10% каждая, а за ними следуют строительные материалы с 5% рынка. Остальные области применения вместе составляют остальную часть мирового потребления полипропилена.

Полипропилен имеет относительно скользкую поверхность, что может сделать его возможным заменителем пластмасс, таких как ацеталь (POM), в приложениях с низким коэффициентом трения, таких как шестерни, или для использования в качестве места контакта для мебели.Возможно, отрицательным аспектом этого качества является то, что полипропилен может быть трудно приклеивать к другим поверхностям (то есть он плохо держится с некоторыми клеями, которые хорошо работают с другими пластиками, и иногда его приходится сваривать, если требуется формирование стыка. ). Хотя полипропилен скользкий на молекулярном уровне, он имеет относительно высокий коэффициент трения, поэтому вместо него будут использоваться ацеталь, нейлон или ПТФЭ. Полипропилен также имеет низкую плотность по сравнению с другими распространенными пластиками, что приводит к экономии веса для производителей и дистрибьюторов деталей из полипропилена, изготовленных методом литья под давлением.Он обладает исключительной стойкостью при комнатной температуре к органическим растворителям, таким как жиры, но подвержен окислению при более высоких температурах (потенциальная проблема при литье под давлением).

Одним из основных преимуществ полипропилена является то, что из него можно изготавливать (с помощью ЧПУ или литья под давлением, термоформования или опрессовки) в живую петлю. Живые петли — это очень тонкие кусочки пластика, которые не ломаются (даже в экстремальных диапазонах движения, близких к 360 градусам). Они не особенно полезны для структурных применений, таких как удерживание тяжелой двери, но исключительно полезны для ненесущих применений, таких как крышка бутылки кетчупа или шампуня.Полипропилен уникален для живых петель, потому что он не ломается при многократном сгибании. Одним из других преимуществ является то, что полипропилен может быть обработан на станке с ЧПУ, чтобы включить в него живой шарнир, что позволяет ускорить разработку прототипа и дешевле, чем другие методы прототипирования. Уникальность Creative Mechanisms заключается в том, что мы можем изготавливать живые петли из цельного куска полипропилена.

Еще одним преимуществом полипропилена является то, что его можно легко сополимеризовать (по существу, объединить в композитный пластик) с другими полимерами, такими как полиэтилен.Сополимеризация значительно изменяет свойства материала, что позволяет использовать его в более надежных инженерных решениях, чем это возможно с чистым полипропиленом (сам по себе в большей степени являющийся товарным пластиком).

Характеристики, упомянутые выше и ниже, означают, что полипропилен используется в самых разных областях: тарелки, подносы, чашки и т. Д. Можно мыть в посудомоечной машине, непрозрачные переносные контейнеры и многие игрушки.

Каковы характеристики полипропилена?

Некоторые из наиболее важных свойств полипропилена:

  1. Химическая стойкость: Разбавленные основания и кислоты плохо реагируют с полипропиленом, что делает его хорошим выбором для емкостей с такими жидкостями, как чистящие средства, средства первой помощи и т. Д.
  2. Эластичность и прочность: Полипропилен будет действовать эластично в определенном диапазоне отклонений (как и все материалы), но он также будет испытывать пластическую деформацию на ранних этапах процесса деформации, поэтому обычно считается «прочным» материалом. Прочность — это технический термин, который определяется как способность материала деформироваться (пластически, а не упруго) без разрушения.
  3. Сопротивление усталости: Полипропилен сохраняет свою форму после значительного скручивания, изгиба и / или изгиба.Это свойство особенно ценно при изготовлении живых петель.
  4. Изоляция: полипропилен обладает очень высокой устойчивостью к электричеству и очень полезен для электронных компонентов.
  5. Коэффициент пропускания: Хотя полипропилен можно сделать прозрачным, обычно он имеет естественный непрозрачный цвет. Полипропилен можно использовать в тех случаях, когда важна передача света или имеет эстетическую ценность. Если желательна высокая проницаемость, лучше подойдут такие пластмассы, как акрил или поликарбонат.

Полипропилен классифицируется как «термопластичный» (в отличие от «термореактивного») материал, что связано с тем, как пластик реагирует на тепло. Термопластические материалы становятся жидкими при температуре плавления (примерно 130 градусов Цельсия в случае полипропилена). Основным полезным признаком термопластов является то, что их можно нагреть до точки плавления, охладить и снова нагреть без значительного разрушения. Вместо горения термопласты, такие как полипропилен, сжижаются, что позволяет легко формовать их под давлением, а затем перерабатывать.Напротив, термореактивные пластмассы можно нагреть только один раз (обычно в процессе литья под давлением). Первое нагревание вызывает затвердевание термореактивных материалов (аналогично двухкомпонентной эпоксидной смоле), что приводит к химическим изменениям, которые нельзя отменить. Если вы попытаетесь нагреть термореактивный пластик во второй раз до высокой температуры, он просто сгорит. Эта характеристика делает термореактивные материалы малопригодными для вторичной переработки.

Почему полипропилен используется так часто?

Полипропилен используется как в быту, так и в промышленности.Его уникальные свойства и способность адаптироваться к различным технологиям изготовления делают его бесценным материалом для самых разных целей. Еще одна неоценимая характеристика — способность полипропилена работать как пластиковый материал и как волокно (как те рекламные сумки, которые раздают на мероприятиях, гонках и т. Д.). Уникальная способность полипропилена изготавливаться разными методами и для различных применений означала, что вскоре он начал бросать вызов многим старым альтернативным материалам, особенно в упаковочной промышленности, производстве волокна и литьевого формования.Его рост был устойчивым на протяжении многих лет, и он остается крупным игроком в мировой индустрии пластмасс.

В Creative Mechanisms мы использовали полипропилен во многих сферах применения в различных отраслях промышленности. Возможно, самый интересный пример — это наша способность на станке с ЧПУ из полипропилена включать живую петлю для разработки прототипа живой петли. Полипропилен — очень гибкий, мягкий материал с относительно низкой температурой плавления. Эти факторы не позволяют большинству людей правильно обрабатывать материал.Он слипается. Это не режет чисто. Он начинает таять от тепла фрезы с ЧПУ. Обычно его нужно соскрести, чтобы что-нибудь приблизилось к готовой поверхности. Но нам удалось решить эту проблему, что позволяет нам создавать новые прототипы живых петель из полипропилена. Взгляните на видео ниже:

Какие бывают типы полипропилена?

Доступны два основных типа полипропилена: гомополимеры и сополимеры.Сополимеры далее делятся на блок-сополимеры и статистические сополимеры. Каждая категория лучше подходит для определенных приложений, чем для других. Полипропилен часто называют «сталью» в пластмассовой промышленности из-за различных способов, которыми он может быть модифицирован или настроен для наилучшего использования для конкретной цели. Обычно это достигается путем введения в него специальных добавок или особого производства. Эта адаптивность — жизненно важное свойство.

Гомополимерный полипропилен — универсальный.Вы можете думать об этом как о состоянии полипропилена по умолчанию. Блок-сополимер полипропилен имеет звенья сомономера, расположенные в виде блоков (то есть в виде регулярного рисунка), и содержат от 5% до 15% этилена. Этилен улучшает некоторые свойства, такие как ударопрочность, в то время как другие добавки улучшают другие свойства. Случайный сополимер полипропилен — в отличие от блок-сополимера полипропилена — имеет звенья сомономера, расположенные в нерегулярном или случайном порядке вдоль молекулы полипропилена.Они обычно включают в себя от 1% до 7% этилена и выбираются для применений, где желателен более гибкий и более чистый продукт.

Как производится полипропилен?

Полипропилен, как и другие пластики, обычно начинается с перегонки углеводородного топлива на более легкие группы, называемые «фракциями», некоторые из которых объединяются с другими катализаторами для производства пластмасс (обычно путем полимеризации или поликонденсации).

Полипропилен для разработки прототипов станков с ЧПУ, 3D-принтеров и литьевых машин:

3D-печать на полипропилене:

Полипропилен не всегда доступен в виде нитей для 3D-печати.

Обработка полипропилена с ЧПУ:

Полипропилен широко используется в качестве листового материала для производства станков с ЧПУ. Когда мы создаем прототипы небольшого количества деталей из полипропилена, мы обычно обрабатываем их с помощью ЧПУ. Полипропилен приобрел репутацию материала, который не поддается механической обработке. Это потому, что он имеет низкую температуру отжига, а это означает, что он начинает деформироваться под действием тепла. Поскольку в целом это очень мягкий материал, для его точной резки требуется чрезвычайно высокий уровень навыков.Креативным механизмам это удалось. Наши бригады могут использовать станок с ЧПУ и резать полипропилен чисто и с очень высокой детализацией. Кроме того, мы можем изготавливать живые петли из полипропилена толщиной всего 0,010 дюйма. Изготовление живых петель само по себе является сложной задачей, что делает использование такого сложного материала, как полипропилен, еще более впечатляющим.

Полипропилен для литья под давлением:

Полипропилен — очень полезный пластик для литья под давлением и обычно доступен для этой цели в форме гранул.Полипропилен легко формовать, несмотря на его полукристаллическую природу, и он очень хорошо течет из-за низкой вязкости расплава. Это свойство значительно увеличивает скорость заполнения формы материалом. Усадка полипропилена составляет около 1-2%, но может варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая давление выдержки, время выдержки, температуру плавления, толщину стенок формы, температуру формы, а также процентное содержание и тип добавок.

Другое:

В дополнение к обычным пластиковым материалам, полипропилен также хорошо подходит для использования с волокнами.Это дает ему еще более широкий спектр применения, выходящий за рамки простого литья под давлением. К ним относятся веревки, ковры, обивка, одежда и тому подобное.

Изображение с AnimatedKnots.com

Какие преимущества полипропилена?

  1. Полипропилен доступен и относительно недорого.
  2. Полипропилен обладает высокой прочностью на изгиб благодаря своей полукристаллической природе.
  3. Полипропилен имеет относительно скользкую поверхность.
  4. Полипропилен очень устойчив к впитыванию влаги.
  5. Полипропилен обладает хорошей химической стойкостью к широкому спектру оснований и кислот.
  6. Полипропилен обладает хорошей усталостной прочностью.
  7. Полипропилен обладает хорошей ударной вязкостью.
  8. Полипропилен — хороший электроизолятор.

Каковы недостатки полипропилена?

  1. Полипропилен имеет высокий коэффициент теплового расширения, что ограничивает его применение при высоких температурах.
  2. Полипропилен подвержен разрушению под действием УФ-излучения.
  3. Полипропилен имеет плохую стойкость к хлорированным растворителям и ароматическим соединениям.
  4. Известно, что полипропилен трудно окрашивать, поскольку он имеет плохие адгезионные свойства.
  5. Полипропилен легко воспламеняется.
  6. Полипропилен подвержен окислению.

Несмотря на свои недостатки, в целом полипропилен — отличный материал. Он обладает уникальным сочетанием качеств, которых нет ни в одном другом материале, что делает его идеальным выбором для многих проектов.

Каковы свойства полипропилена?

Объект

Значение

Техническое наименование

Полипропилен (ПП)

Химическая формула

(C 3 H 6 ) n

Идентификационный код смолы (используется для переработки)

Температура расплава

130 ° C (266 ° F)

Типичная температура пресс-формы для литья под давлением

32 — 66 ° C (90 — 150 ° F) ***

Температура теплового отклонения (HDT)

100 ° C (212 ° F) при 0.46 МПа (66 фунтов на кв. Дюйм) **

Прочность на разрыв

32 МПа (4700 фунтов на кв. Дюйм) ***

Прочность на изгиб

41 МПа (6000 фунтов на кв. Дюйм) ***

Удельный вес

0,91

Скорость усадки

1,5 — 2,0% (0,015 — 0,02 дюйма / дюйм) ***

* В стандартном состоянии (при 25 ° C (77 ° F), 100 кПа) ** Исходные данные *** Исходные данные

Типы, свойства, использование и информация о структуре


Полипропилен — это прочный, жесткий и кристаллический термопласт, произведенный из мономера пропена (или пропилена).Это линейная углеводородная смола. Химическая формула полипропилена (C 3 H 6 ) n . ПП — один из самых дешевых пластиков, доступных сегодня.

Молекулярная структура полипропилена

ПП принадлежит к семейству полиолефинов и входит в тройку наиболее широко используемых сегодня полимеров. Полипропилен применяется как в качестве пластика, так и в качестве волокна:

  • Автомобильная промышленность
  • Промышленное применение
  • Потребительские товары и
  • Мебельный рынок

Он имеет самую низкую плотность среди товарных пластиков.

Некоторые из основных поставщиков полипропилена:


  • A. Schulman
    — GAPEX®, ACCUTECH ™, POLYFORT®, Fiberfil®, FERREX® и другие

  • Borealis
    — Daplen ™, Bormed ™, Fibremod ™ и др.

  • ExxonMobil Chemical
    — ExxonMobil ™, Achieve ™

  • LyondellBasell
    — Adstif, Circulen, Hifax, Hostacom, Moplen и др.

  • SABIC
    — SABIC® PP, SABIC® Vestolen, LNP ™ THERMOCOMP ™ и др.

  • Компания RTP
    — ESD C, ESD A, RTP 100, RTP от 101 до 109 и более


База данных пластика позволяет фильтровать результаты поиска по свойствам (механические, электрические и т. Д.).), приложения, режим конвертации и другие размеры БЕСПЛАТНО!

Как производить полипропилен?

В наши дни полипропилен получают в результате полимеризации мономера пропена (ненасыщенное органическое соединение — химическая формула C 3 H 6 ) посредством:

  • полимеризации Циглера-Натта или
  • Металлоценовая каталитическая полимеризация


Структура мономера ПП
C 3 H 6
Полимеризация Циглера-Натта

или металлоценовый катализ


Структура полипропилена

(C 3 H 6 ) n

После полимеризации ПП может образовывать три основные цепные структуры в зависимости от положения метильных групп:

  • Атактическая (aPP) — Неправильное расположение метильных групп (CH 3 )
  • Изотактические (iPP) — Метильные группы (CH 3 ), расположенные на одной стороне углеродной цепи
  • Syndiotactic (sPP) — Расположение чередующихся метильных групп (CH 3 )

Полипропилен был впервые полимеризован немецким химиком Карлом Реном и итальянским химиком Джулио Натта в кристаллический изотактический полимер в 1954 году.Это открытие вскоре привело к крупномасштабному производству полипропилена, начатому в 1957 году итальянской фирмой Монтекатини.

Синдиотактический полипропилен также был впервые синтезирован Наттой и его сотрудниками.

Типы полипропилена и их преимущества

Гомополимеры и сополимеры — это два основных типа полипропилена, доступных на рынке.

  • Гомополимер полипропилена является наиболее широко используемым типом общего назначения .Он содержит только мономер пропилена в твердой полукристаллической форме. Основные области применения включают упаковку, текстиль, здравоохранение, трубы, автомобилестроение и электротехнику.
  • Семейство полипропиленовых сополимеров далее подразделяется на статистические сополимеры и блок-сополимеры, полученные полимеризацией пропена и этана:
    1. Случайный полипропиленовый сополимер получают путем совместной полимеризации этилена и пропена. Он содержит звенья этена, обычно до 6% по массе, случайно включенные в полипропиленовые цепи.Эти полимеры гибкие и оптически прозрачные , что делает их пригодными для применений, требующих прозрачности, и для продуктов, требующих превосходного внешнего вида.
    2. В то время как в полипропиленовом блок-сополимере содержание этена больше (от 5 до 15%). Он имеет звенья сомономера, расположенные в правильном порядке (или блоках). Следовательно, регулярный рисунок делает термопласт более жестким и менее хрупким, чем случайный сополимер. Эти полимеры подходят для применений, требующих высокой прочности, например, для промышленного использования.


Полипропилен, ударный сополимер
— Гомополимер пропилена, содержащий смешанную фазу статистического сополимера пропилена с содержанием этилена 45-65%, относится к ударному сополимеру PP. Это полезно в деталях, требующих хорошей ударопрочности. Ударные сополимеры в основном используются в производстве упаковки, посуды, пленки и труб, а также в автомобильном и электротехническом сегментах.


Вспененный полипропилен
— это гранулированная пена с закрытыми порами и сверхнизкой плотностью.EPP используется для производства трехмерных изделий из вспененного полимера. Пенопласт из пенополистирола имеет более высокое соотношение прочности и веса, отличную ударопрочность, теплоизоляцию, химическую и водостойкость. EPP используется в различных приложениях: от автомобилей до упаковки, от строительных товаров до товаров народного потребления и т. Д.


Полипропиленовый тройной сополимер
— он состоит из пропиленовых сегментов, соединенных мономерами этиленом и бутаном (сомономер), которые случайным образом появляются по всей полимерной цепи. тройной сополимер ПП имеет лучшую прозрачность , чем гомо ПП. Кроме того, включение сомономеров снижает кристаллическую однородность полимера, что делает его пригодным для применения в герметизирующих пленках.


Полипропилен с высокой прочностью расплава (HMS PP)
— это длинноцепочечный разветвленный материал, сочетающий в себе высокую прочность расплава и растяжимость в фазе расплава. PP Марки HMS обладают широким диапазоном механических свойств, высокой термостойкостью, хорошей химической стойкостью.HMS PP широко используется для производства мягких пен с низкой плотностью для упаковки пищевых продуктов, а также в автомобильной и строительной промышленности.

Гомополимер ПП против сополимера — Как выбрать между ними?

Гомополимер ПП Сополимер ПП
  • Высокое соотношение прочности и веса, жестче и прочнее, чем сополимер
  • Хорошая химическая стойкость и свариваемость
  • Хорошая технологичность
  • Хорошая ударопрочность
  • Хорошая жесткость
  • Допускается контакт с пищевыми продуктами
  • Подходит для коррозионностойких конструкций
  • Немного мягче, но имеет лучшую ударную вязкость; прочнее и долговечнее гомополимера
  • Лучшая стойкость к растрескиванию под напряжением и низкотемпературная вязкость
  • Высокая технологичность
  • Высокая ударопрочность
  • Высокая вязкость
  • Не рекомендуется для приложений, контактирующих с пищевыми продуктами.

Потенциальные области применения гомополимера ПП и сополимера ПП практически идентичны

Это из-за того, что их широко разделяемые свойства .В результате выбор между этими двумя материалами часто делается на основе нетехнических критериев.

Интересные свойства материала полипропилена

Всегда полезно заранее сохранить информацию о свойствах термопласта. Это помогает выбрать подходящий термопласт для применения. Это также помогает оценить, будет ли выполнено требование конечного использования или нет. Вот некоторые ключевые свойства и преимущества полипропилена:

  1. Точка плавления полипропилена — Точка плавления полипропилена варьируется.
    • Гомополимер: 160 — 165 ° C
    • Сополимер: 135 — 159 ° C
  2. Плотность полипропилена — ПП — один из самых легких полимеров среди всех товарных пластиков. Эта функция делает его подходящим вариантом для легких приложений, позволяющих сэкономить на весе.
    • Гомополимер: 0,904 — 0,908 г / см 3
    • Случайный сополимер: 0,904 — 0,908 г / см 3
    • Ударный сополимер: 0,898 — 0,900 г / см 3
  3. Химическая стойкость полипропилена

    • Отличная стойкость к разбавленным и концентрированным кислотам, спиртам и щелочам
    • Хорошая стойкость к альдегидам, сложным эфирам, алифатическим углеводородам, кетонам
    • Ограниченная устойчивость к ароматическим и галогенированным углеводородам и окислителям
  4. Воспламеняемость: Полипропилен — легковоспламеняющийся материал
  5. PP сохраняет механические и электрические свойства при повышенных температурах, во влажных условиях и при погружении в воду.Это водоотталкивающий пластик
  6. ПП обладает хорошей устойчивостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды
  7. Чувствителен к атакам микробов, таких как бактерии и плесень
  8. Обладает хорошей устойчивостью к стерилизации паром

Узнайте больше обо всех свойствах полипропилена и их значениях — от механических и электрических до химических свойств; и сделайте правильный выбор для вашего приложения.

Как добавки помогают улучшить свойства полипропилена?

Полимерные добавки, такие как осветлители, антипирены, стекловолокно, минералы, проводящие наполнители, смазочные материалы, пигменты и многие другие добавки, могут дополнительно улучшить физические и / или механические свойства полипропилена. Например:
ПП имеет плохую стойкость к УФ-излучению, поэтому такие добавки, как затрудненные амины, обеспечивают световую стабилизацию и увеличивают срок службы по сравнению с немодифицированным полипропиленом.

Далее, наполнители (глины, тальк, карбонат кальция …) и армирующие элементы (стекловолокно, углеродное волокно …) добавляются для достижения значительных свойств, связанных с обработкой и конечной обработкой. использовать приложение.

Разработка и использование новых добавок, новейших процессов полимеризации, а также растворов для смешивания значительно улучшают характеристики полипропилена. Таким образом, сегодня полипропилен не рассматривается как дешевое решение, а в гораздо большей степени рассматривается как высокоэффективный материал, конкурирующий с традиционными конструкционными пластиками и, иногда, с металлическими предметами (например, сортами полипропилена, армированными длинным стекловолокном).

Недостатки полипропилена

  • Плохая устойчивость к УФ, ударам и царапинам
  • Хрупкость ниже -20 ° C
  • Нижняя верхняя рабочая температура, 90-120 ° C
  • Атакует сильно окисляющих кислот, быстро набухает в хлорированных растворителях и ароматических соединениях
  • На устойчивость к тепловому старению отрицательно влияет контакт с металлами
  • Изменение размеров после формования из-за эффектов кристалличности — эту проблему можно решить с помощью зародышеобразователей »Смотреть видео
  • Плохая адгезия к краске

Основные области применения полипропилена

Полипропилен широко используется в различных сферах из-за его хорошей химической стойкости и свариваемости.Некоторые распространенные применения полипропилена включают:

  1. Применение в упаковке: Хорошие барьерные свойства, высокая прочность, хорошее качество поверхности и низкая стоимость делают полипропилен идеальным для нескольких видов упаковки.
    1. Гибкая упаковка: Пленка из полипропилена с превосходной оптической прозрачностью и низким пропусканием влаги и паров делает ее пригодной для использования в упаковке пищевых продуктов. Другие рынки: термоусадочная пленка, пленки для электронной промышленности, приложения для полиграфии, одноразовые вкладки и застежки для подгузников и т. Д.Пленка PP доступна в виде литой пленки или двухосно ориентированного полипропилена (BOPP).
    2. Жесткая упаковка: PP выдувается для производства ящиков, бутылок и горшков. Тонкостенные емкости из полипропилена обычно используются для упаковки пищевых продуктов.
  2. Товары народного потребления: Полипропилен используется в нескольких предметах домашнего обихода и потребительских товарах, включая полупрозрачные детали, предметы домашнего обихода, мебель, бытовую технику, багаж, игрушки и т. Д.
  3. Применение в автомобильной промышленности: Благодаря низкой стоимости, выдающимся механическим свойствам и формуемости полипропилен широко используется в автомобильных деталях.Основные области применения: ящики и поддоны аккумуляторных батарей, бамперы, облицовки крыльев, внутренняя отделка, приборные панели и дверные обшивки. Другие ключевые особенности автомобильного применения PP включают низкий коэффициент линейного теплового расширения и удельный вес, высокую химическую стойкость и хорошую устойчивость к атмосферным воздействиям, технологичность и баланс удара / жесткости.
  4. »Следите за всем, что происходит на автомобильном рынке

  5. Волокна и ткани: В рыночном сегменте, известном как волокна и ткани, используется большой объем полипропилена.ПП волокно используется во множестве применений, включая рафию / щелевую пленку, ленту, обвязку, объемную непрерывную нить, штапельное волокно, прядение и непрерывную нить. Канат и шпагат из полипропилена очень прочны и устойчивы к влаге, поэтому подходят для морского применения.
  6. Применение в медицине: Полипропилен используется в различных медицинских целях из-за высокой химической и бактериальной устойчивости. Кроме того, медицинский PP демонстрирует хорошую стойкость к стерилизации паром.Одноразовые шприцы — это наиболее распространенное медицинское применение полипропилена. Другие области применения включают медицинские флаконы, диагностические устройства, чашки Петри, флаконы для внутривенного введения, флаконы для образцов, подносы для пищевых продуктов, сковороды, контейнеры для таблеток и т. Д.
  7. »Следите за последними обновлениями в медицинской отрасли

  8. Промышленное применение: полипропиленовые листы широко используются в промышленном секторе для производства емкостей для кислоты и химикатов, листов, труб, возвратной транспортной упаковки (RTP) и т. Д.благодаря своим свойствам, таким как высокая прочность на разрыв, устойчивость к высоким температурам и коррозионная стойкость.

Полезность полипропиленовых пленок


Пленка PP
сегодня является одним из ведущих материалов, используемых для гибкой упаковки, а также для промышленного применения. Две важные формы полипропиленовых пленок включают:

Литая полипропиленовая пленка

Литой полипропилен, широко известный как СРР, широко известен своей универсальностью.

  • Супер стойкость к разрывам и проколам
  • Более высокая прозрачность и лучшая термостойкость при высоких температурах.
  • Отличные барьеры для влаги и атмосферного воздуха
  • Высокая проницаемость для водяного пара

Биаксиально ориентированная полипропиленовая пленка

Биаксиально ориентированная полипропиленовая пленка (БОПП) растягивается как в поперечном, так и в продольном направлениях, обеспечивая ориентацию молекулярных цепей в двух направлениях.

  • Ориентация увеличивает прочность на разрыв и жесткость
  • Хорошая стойкость к проколу и растрескиванию при изгибе в широком диапазоне температур
  • Обладают отличным блеском и высокой прозрачностью, могут быть глянцевыми, прозрачными, непрозрачными, матовыми или металлизированными.
  • Эффективный барьер против кислорода и влаги

PP vs.PE — Выбор подходящего полимера

Хотя полиэтилен и полипропилен схожи по физическим свойствам, вот ключевые моменты, которые следует учитывать при выборе полимера, подходящего для ваших нужд.

Полипропилен Полиэтилен
  • Мономер полипропилена пропилен
  • Может быть оптически прозрачным
  • Легче
  • PP обладает высокой стойкостью к растрескиванию, воздействию кислот, органических растворителей и электролитов.
  • Обладает высокой температурой плавления и хорошими диэлектрическими свойствами
  • PP нетоксичен
  • Более жесткий и устойчивый к химическим веществам и органическим растворителям по сравнению с полиэтиленом.
  • ПП жестче полиэтилена
  • Мономер полиэтилена — этилен
  • Полиэтилен можно сделать только полупрозрачным, как кувшин для молока
  • Его физические свойства позволяют ему лучше выдерживать низкие температуры, особенно при использовании в качестве знаков.
  • Хороший электроизолятор
  • PE обеспечивает хорошее сопротивление трекингу
  • Полиэтилен прочнее полипропилена
»Посмотреть все товарные марки ПП »Посмотреть все товарные марки полиэтилена

Условия переработки полипропилена

Полипропилен можно перерабатывать практически всеми способами.Наиболее типичные методы обработки включают: литье под давлением , экструзию, выдувное формование и универсальную экструзию.

  1. Литье под давлением
    • Температура расплава: 200-300 ° C
    • Температура формы: 10-80 ° C
    • При правильном хранении сушка не требуется
    • Высокая температура формы улучшает блеск и внешний вид детали
    • Усадка пресс-формы составляет от 1,5 до 3%, в зависимости от условий обработки, реологии полимера и толщины готовой детали

  2. Экструзия (трубы, экструзионные и литые пленки, кабели и т. Д.)
    • Температура плавления: 200-300 ° C
    • Степень сжатия: 3: 1
    • Температура цилиндра: 180-205 ° C
    • Предварительная сушка: Нет, 3 часа при 105-110 ° C (221-230 ° F) для доизмельчения
  3. Выдувное формование
  4. Компрессионное формование
  5. Ротационное формование
  6. Литье под давлением с раздувом
  7. Экструзионно-выдувное формование
  8. Литье под давлением с раздувом и вытяжкой
  9. Универсальная экструзия

Вспененный полипропилен (EPP) может быть отформован в специальном процессе.Являясь идеальным материалом для процесса литья под давлением, он в основном используется для серийного и непрерывного производства.

3D-печать из полипропилена

Как прочный, устойчивый к усталости и долговечный полимер, полипропилен идеально подходит для применений с низкой прочностью. Из-за его полукристаллической структуры и сильного коробления в настоящее время трудно использовать полипропилен для процессов 3D-печати .

Сегодня несколько производителей оптимизировали свойства полипропилена или даже создали смеси с улучшенной прочностью, что делает его пригодным для применения в 3D-печати.Следовательно, рекомендуется тщательно обращаться к документации, предоставленной поставщиком для температуры печати, печатной платформы и т. Д., В то время как 3D-печать с полипропиленом … Посмотреть все марки PP, подходящие для 3D-печати

Полипропилен подходит для:

  • Сложные модели
  • Прототипы
  • Небольшая серия компонентов и
  • Функциональные модели


(Источник: FormFutura)

Токсичен ли полипропилен? Как утилизировать ПП?

Все пластмассы имеют «Идентификационный код смолы / Код вторичной переработки пластмасс», основанный на типе используемой смолы.Идентификационный код смолы PP — 5 .


ПП на 100% пригоден для вторичной переработки
. Корпуса автомобильных аккумуляторов, сигнальные лампы, аккумуляторные кабели, щетки, скребки для льда и т. Д. — вот несколько примеров, которые могут быть изготовлены из переработанного полипропилена (RPP).

Процесс переработки полипропилена в основном включает плавление пластиковых отходов до 250 ° C для удаления загрязнений с последующим удалением остаточных молекул в вакууме и отверждением при температуре около 140 ° C. Этот переработанный полипропилен можно смешивать с первичным полипропиленом в количестве до 50%.Основная проблема при переработке полипропилена связана с его потребляемым количеством — в настоящее время перерабатывается почти 1% бутылок из полипропилена по сравнению с 98% переработкой бутылок из полиэтилена и полиэтилена высокой плотности вместе.

Использование полипропилена считается безопасным, поскольку он не оказывает заметного воздействия с точки зрения охраны труда и техники безопасности с точки зрения химической токсичности.

Коммерчески доступный полипропилен (ПП) марок

Свойства полипропилена и их значения

Недвижимость Значение
Стабильность размеров
Коэффициент линейного теплового расширения 6-17 x 10 -5 / ° C
Усадка 1-3%
Водопоглощение 24 часа 0.01 — 0,1%
Электрические характеристики
Сопротивление дуги 135 — 180 сек
Диэлектрическая проницаемость 2,3
Диэлектрическая прочность 20-28 кВ / мм
Коэффициент рассеяния 3-5 x 10 -4
Объемное сопротивление 16-18 x 10 15 Ом.см
Пожарные характеристики
Огнестойкость (LOI) 17–18%
Воспламеняемость UL94 HB
Механические свойства
Удлинение при разрыве 150-600%
Гибкость (модуль упругости при изгибе) 1.2 — 1,6 ГПа
Твердость по Роквеллу M 1–30
Твердость по Шору D 70 — 83
Жесткость (модуль упругости при изгибе) 1,2 — 1,6 ГПа
Прочность на разрыв (растяжение) 20-40 МПа
Предел текучести (при растяжении) 35-40 МПа
Вязкость (удар по Изоду с надрезом при комнатной температуре) 20-60 Дж / м
Вязкость при низкой температуре (удар по Изоду с надрезом при низкой температуре) 27-107 Дж / м
Модуль Юнга 1.1 — 1,6 ГПа
Оптические свойства
Глянец 75 — 90%
дымка 11%
Прозрачность (% пропускания видимого света) 85 — 90%
Физические свойства
Плотность 0,9 — 0,91 г / см 3
Температура стеклования -10 ° С
Радиационная стойкость
Устойчивость к гамма-излучению Плохо
Устойчивость к ультрафиолетовому излучению Ярмарка
Рабочая температура
Температура перехода из пластичного в хрупкое состояние от -20 до -10 ° C
HDT @ 0.46 МПа (67 фунтов на кв. Дюйм) 100 — 120 ° С
HDT @ 1,8 МПа (264 фунт / кв. Дюйм) 50-60 ° С
Максимальная температура непрерывной эксплуатации 100 — 130 ° С
Мин. Непрерывная рабочая температура от -20 до -10 ° C
Прочие
Устойчивость к стерилизации (повторная) Плохо
Теплоизоляция (теплопроводность) 0.15 — 0,21 Вт / м. К
Химическая стойкость
Ацетон @ 100%, 20 ° C Удовлетворительно
Гидроксид аммония, 30% при 20 ° C
Гидроксид аммония, разбавленный при 20 ° C Удовлетворительно
Ароматические углеводороды при 20 ° C Неудовлетворительно
Ароматические углеводороды в жарких условиях
Бензол, 100% при 20 ° C Limited
Бутилацетат, 100% при 20 ° C
Бутилацетат, 100% при 60 ° C Неудовлетворительно
Хлорированные растворители при 20 ° C
Хлороформ при 20 ° C Limited
Диоктилфталат, 100% при 20 ° C Удовлетворительно
Диоктилфталат, 100% при 60 ° C Limited
Этанол, 96% при 20 ° C Удовлетворительно
Этиленгликоль (этандиол), 100% при 100 ° C
Этиленгликоль (этандиол), 100% при 20 ° C
Этиленгликоль (этандиол), 100% при 50 ° C
Глицерин, 100% при 20 ° C
Перекись водорода @ 30%, 60 ° C Limited
Керосин при 20 ° C
Метанол, 100% при 20 ° C Удовлетворительно
Метилэтилкетон, 100% при 20 ° C
Минеральное масло при 20 ° C Удовлетворительно
Фенол при 20 ° C
Силиконовое масло при 20 ° C Удовлетворительно
Гидроксид натрия, 40%
Гидроксид натрия, 10% при 20 ° C Удовлетворительно
Гидроксид натрия, 10% при 60 ° C Удовлетворительно
Гипохлорит натрия, 20% при 20 ° C
Сильные кислоты, концентрированные при 20 ° C Удовлетворительно
Толуол при 20 ° C Limited
Толуол при 60 ° C Неудовлетворительно
Ксилол при 20 ° C

Солнечное водонагревание | WBDG

Введение

На этой странице

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

На водяное отопление приходится значительная часть энергии, потребляемой многими жилыми, коммерческими, институциональными и федеральными объектами.В целом по стране примерно 18% энергии, потребляемой в жилых домах и 4% в коммерческих зданиях, приходится на нагрев воды. Солнечные водонагревательные системы, в которых для нагрева воды используется энергия солнца, а не электричество или газ, могут эффективно обслуживать до 80% потребностей в горячей воде без затрат на топливо или загрязнения окружающей среды и с минимальными затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M). Солнечное водонагревание в настоящее время составляет менее 1% потенциального рынка водонагревания (около 1% жилых зданий имеют солнечное водонагревание, что обеспечивает около двух третей потребностей каждого здания в подогреве воды).

Солнечные водонагревательные системы могут эффективно использоваться на всей территории Соединенных Штатов на объектах, которые имеют подходящую крышу, ориентированную почти на юг, или близлежащие незатененные участки для установки коллектора. Различные типы зданий могут использовать преимущества систем солнечного нагрева воды, включая бассейны, жилые дома, отели, прачечные, больницы, тюрьмы и кухни. Солнечные водонагревательные системы наиболее рентабельны для объектов со следующими характеристиками:

  • Нагрузка на нагрев воды постоянна в течение года (летом не работает)
  • Нагрузка на водонагреватель постоянна в течение недели (используйте солнечное тепло каждый день)
  • Стоимость топлива, используемого для нагрева воды, высока (примеры включают электричество, которое составляет 46% рынка водяного отопления, и пропан, который составляет 2% рынка в удаленных местах)
  • Солнечный климат (полезно, но не обязательно — в 2003 году тремя крупнейшими рынками были Флорида, Калифорния и Нью-Джерси).

Этот обзор предназначен для предоставления конкретных сведений для федеральных агентств, рассматривающих солнечные технологии нагрева воды как часть нового строительного проекта или капитального ремонта.

Описание

Солнечная система водяного отопления состоит из нескольких основных компонентов, в том числе:

  • Солнечные коллекторы
  • Тепловой накопитель
  • Системные органы управления / контроллер
  • Резервный водонагреватель обычный.

Солнечный водонагреватель — это надежная технология с использованием возобновляемых источников энергии, используемая для нагрева воды.Солнечный свет падает и нагревает поверхность поглотителя в солнечном коллекторе или собственно резервуаре для хранения. Либо теплоноситель, либо реальная питьевая вода, которая будет использоваться, протекает по трубам, прикрепленным к абсорберу, и забирает от него тепло (системы с отдельным контуром теплопередающей жидкости включают теплообменник, который затем нагревает питьевую воду. ) Нагретая вода хранится в отдельном баке для предварительного подогрева или в обычном баке водонагревателя до тех пор, пока не понадобится. Если необходимо дополнительное тепло, оно вырабатывается электричеством или ископаемым топливом с помощью традиционной системы водяного отопления.

Накопление тепла обычно требуется для того, чтобы связать синхронизацию прерывистого солнечного ресурса с синхронизацией нагрузки горячей водой. Как правило, достаточно от 1 до 2 галлонов воды для хранения на квадратный фут площади коллектора. Если используется теплообменник на стороне нагрузки, для хранения может использоваться питьевая вода или непитьевая вода. Для небольших систем хранилище чаще всего осуществляется в виде стальных резервуаров, облицованных стеклом.

Активные системы имеют регулятор «дельта-Т» (разность температур) для запуска и остановки насосов.Если температура на выходе из солнечного коллектора превышает температуру на дне накопительного бака на заданную величину, например, на 6 ° C или 42,8 ° F, контроллер запускает насос. Когда эта разница температур падает ниже другого установленного значения, например, 2 ° C или 35,6 ° F, контроллер останавливает насосы. Контроллер также будет иметь функцию верхнего предела для отключения насосов, если температура в накопительном баке превышает третье значение, например, 90 ° C или 194 ° F. Из-за простоты и невысокой стоимости контроллера дельта-Т целесообразно сохранять средства управления независимыми от какой-либо системы управления энергопотреблением всей установки, хотя желательно включать некоторые показатели производительности системы, такие как выходной сигнал измерителя Btu или предварительный нагрев. датчик температуры бака в системе управления зданием.

Солнечные водонагреватели экономят энергию, предварительно нагревая воду до обычного водонагревателя. Солнечные системы горячего водоснабжения обычно рассчитаны на от 40% до 70% нагрузки по нагреву воды. Резервный обычный обогреватель по-прежнему необходим для удовлетворения 100% пикового спроса на горячую воду в целом, особенно в пасмурные дни или когда солнечная система не работает.

Типы и стоимость технологий

Типы коллекторов

Хотя все солнечные водонагревательные системы используют один и тот же основной метод улавливания и передачи солнечной энергии, они делают это с помощью трех специальных технологий, которые различают разные коллекторы и системы.Различия важны, потому что разные потребности в нагреве воды в разных местах лучше всего удовлетворяются с помощью определенных типов коллекторов и систем.

Материалы и компоненты, используемые в солнечных водонагревательных системах, различаются в зависимости от ожидаемого диапазона рабочих температур.

Низкотемпературные системы (неглазурованные) обычно работают при низкой температуре, до 18 ° F (10 ° C) выше температуры окружающей среды, и чаще всего используются для обогрева плавательных бассейнов. Часто вода в бассейне холоднее воздуха, и изоляция коллектора была бы контрпродуктивной.Низкотемпературные коллекторы изготавливаются из полипропилена или других полимеров со стабилизаторами ультрафиолета. Проходные каналы для воды в бассейне отформованы непосредственно в пластине абсорбера, и вода в бассейне циркулирует через коллекторы с помощью циркуляционного насоса фильтра бассейна. По состоянию на 2004 год обогреватели для бассейнов стоили от 10 до 40 долларов за квадратный фут.

Небольшой образец неглазурованного низкотемпературного солнечного коллектора, показывающий проточные каналы и коллекторную трубу.

Небольшой образец среднетемпературного плоского пластинчатого коллектора с покровным стеклом, изоляцией, медной пластиной поглотителя и проходами для потока.

Среднетемпературные системы производят воду на 18–129 ° F (на 10–50 ° C) выше наружной температуры и чаще всего используются для нагрева воды для бытового потребления. Однако также можно использовать солнечные водонагревательные коллекторы средней температуры для отопления помещений в сочетании с конвекционными змеевиками с принудительной вентиляцией или лучистыми полами.

Среднетемпературные коллекторы обычно представляют собой плоские пластины, изолированные покровным стеклом с низким содержанием железа и изоляцией из стекловолокна или полиизоцианурата. Отражение и поглощение солнечного света в покровном стекле снижает эффективность при низких перепадах температур, но требуется, чтобы стекло сохраняло тепло при более высоких температурах.Используется медная пластина поглотителя с приваренными к ребрам медными трубками. Чтобы уменьшить потери на излучение коллектора, пластина поглотителя часто обрабатывается селективной поверхностью из черного никеля, которая имеет высокую поглощающую способность в коротковолновом солнечном спектре, но низкую излучательную способность в длинноволновом тепловом спектре. По состоянию на 2004 год среднетемпературные системы стоили от 90 до 120 долларов за квадратный фут площади коллектора.

Крупным планом — вакуумированная стеклянная трубка с черной медной абсорбирующей пластиной внутри.

В высокотемпературных системах используются вакуумные трубки вокруг приемной трубки для обеспечения высокого уровня изоляции и часто используются фокусирующие изогнутые зеркала для концентрации солнечного света.Высокотемпературные системы требуются для абсорбционного охлаждения или выработки электроэнергии, но также используются для среднетемпературных применений, таких как коммерческое или общественное водяное отопление. Из-за механизма слежения, необходимого для удержания фокусирующих зеркал обращенными к солнцу, высокотемпературные системы обычно очень большие и устанавливаются на земле рядом с объектом. Сами вакуумные трубчатые коллекторы стоят около 75 долларов за фут², но использование изогнутых зеркал и экономия на масштабе позволяют снизить эту стоимость для систем большого размера до относительно низкой стоимости — от 40 до 70 долларов за фут² (2004 г.).

Эффективность солнечного коллектора варьируется в зависимости от того, насколько высокая температура на входе коллектора относительно температуры окружающего воздуха. На следующем рисунке показаны типичные кривые КПД для трех типов коллекторов. Обратите внимание, что недорогие неглазурованные коллекторы очень эффективны при низких температурах окружающей среды, но эффективность очень быстро падает при повышении температуры. Они предлагают наилучшие характеристики для низкотемпературных применений, но для эффективного достижения более высоких температур требуются застекленные коллекторы.Вакуумные трубы необходимы для достижения более высоких температур воды, что необходимо при охлаждении и некоторых промышленных процессах нагрева.

КПД типовых коллекторов

Типы солнечных водонагревательных систем

Типы солнечных водонагревательных систем подразделяются на следующие типы:

  • Действует . Требуется электроэнергия для активации насосов и / или органов управления.
  • Пассивный . Для циркуляции нагретой воды полагается на плавучесть (естественная конвекция), а не на электроэнергию.Системы Thermosyphon размещают резервуар для хранения над солнечным коллектором, в то время как коллекторы со встроенным коллектором-накопителем размещают накопитель внутри коллектора.
  • Прямой . Нагревает питьевую воду прямо в коллекторе.
  • Косвенный . Нагревает пропиленгликоль или другой теплоноситель в коллекторе и передает тепло питьевой воде через теплообменник.

Типы солнечных водонагревательных систем

Затраты на технологии

Стоимость системы будет варьироваться в зависимости от географического положения, использования воды и тарифов на коммунальные услуги.Установленные затраты на квадратный фут для коллекторов варьируются от 10 долларов для низкотемпературных систем, используемых для обогрева бассейнов, до 225 долларов для отдельных небольших систем для жилых помещений. Наименьшая стоимость достигается при использовании больших центральных систем отопления, используемых для обогрева больших помещений с большими объемами и высокой температурой воды. Однако большинство систем застекленного водяного отопления находятся в диапазоне установленных затрат от 60 до 150 долларов за квадратный фут площади коллектора. Системы нового строительства обычно имеют лучшую экономику, чем проекты модернизации, из-за меньших затрат на установку.Новые недорогие пластиковые комплекты для солнечного нагрева воды значительно снизили затраты на установку, но они не работают так же хорошо, как некоторые традиционные системы в условиях более высоких температур.

Стоимость будет зависеть от географического положения и размера системы. Установленные затраты на квадратный фут для полных систем варьируются от 60 долларов за квадратный фут для большой системы в месте с конкурентоспособной солнечной промышленностью до 225 долларов за квадратный фут для небольшой системы в удаленном месте. Стоимость также зависит от типа системы: неглазурованные низкотемпературные коллекторы стоят намного дешевле, чем лучше изолированные.

Приложение

Решая, подходят ли солнечные водонагревательные системы для конкретного строительного проекта, необходимо учитывать несколько факторов. Солнечные водонагревательные системы пригодны для многих приложений по всей стране, но особое внимание следует уделять проектам, в которых:

  • Избегаемые затраты на энергию высоки (газ недоступен, тарифы на электроэнергию выше 0,034 доллара США / кВтч)
  • Существует надежная и постоянная потребность в горячей воде (например, в жилых помещениях, лабораториях или больницах).
  • На наклонной поверхности достаточно высокая среднесуточная интенсивность солнечной радиации (более 4.5 кВтч / м² / день — хотя, если предотвращенные расходы достаточно высоки, солнечный водонагреватель эффективен в большинстве климатических условий)
  • Энергетическая безопасность важна (например, на международной базе, где поставки энергии могут быть прерваны).

Для крупных предприятий чаще всего используются активные непрямые системы. Для небольших предприятий в мягком климате с умеренной угрозой замерзания пассивные прямые или косвенные системы также являются жизнеспособным вариантом.

Руководство Федеральной программы энергоменеджмента (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию об оценке вариантов использования возобновляемых источников энергии.

Экономика

Экономия денег от установки солнечного водонагревателя зависит от множества факторов, включая климат, количество горячей воды, потребляемой в данном месте, затраты на обычное топливо, требуемую температуру воды и производительность системы. Однако в среднем установка солнечного водонагревателя снизит счета за нагрев воды на 50-80%.

Общее практическое правило для федеральных предприятий состоит в том, что солнечная установка для нагрева воды окупается в течение 10–15 лет при установке против электричества.В соответствии с Законом об энергетической независимости и безопасности 2007 года ожидаемый срок службы солнечной водонагревательной системы, используемой для анализа жизненного цикла, составляет 40 лет, что означает, что предприятие может рассчитывать на 30 лет «бесплатной» энергии.

Системы нового строительства обычно имеют лучшую экономичность, чем проекты модернизации, из-за меньших затрат на установку. Новые недорогие пластиковые комплекты для солнечного нагрева воды значительно снизили затраты на установку, но они не работают так же хорошо, как некоторые традиционные системы в условиях высоких температур и большого объема.Для федеральных объектов установка возобновляемой энергии должна окупаться в течение срока службы системы, включая время / стоимость денег, чтобы она была рентабельной. Ключевой параметр — отношение сбережений к инвестициям. Отношение сбережений к инвестициям более 1,0 было бы рентабельным. Федеральные стандарты анализа затрат жизненного цикла изложены в положении 10 C.F.R. Статья 436.

Агентства часто могут улучшить экономику системы и получить доступ к дополнительным стимулам, когда используются альтернативные механизмы финансирования проектов.Среди вариантов финансирования проектов в области возобновляемых источников энергии — контракт на энергосбережение и программы коммунальных услуг. FEMP заключила бессрочные контракты на количество, по которым любое федеральное агентство может оформлять заказы на поставку солнечных водонагревательных систем в рамках контракта на энергосбережение. Некоторые коммунальные предприятия предлагают скидки, аренду или другие программы солнечного нагрева воды.

Руководство

FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов использования возобновляемых источников энергии для федеральных строительных проектов.

Полный список стимулов представлен в базе данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности (DSIRE). Свяжитесь с местной коммунальной компанией для получения более подробной информации.

Оценка доступности ресурсов

Несколько факторов влияют на то, есть ли у участка хороший ресурс для солнечного нагрева воды. Во-первых, количество солнечного излучения, которое получает сайт. Первая карта показывает базовую солнечную радиацию, доступную в Соединенных Штатах. Как отмечалось ранее, многие объекты со средней интенсивностью солнечной радиации выше 4.5 кВтч / м² в день следует тщательно рассмотреть для солнечного нагрева воды.

Но даже участок с менее привлекательными солнечными ресурсами может иметь хороший потенциал для солнечного нагрева воды, если компенсируемый им тариф на электроэнергию достаточно высок или имеются стимулы. Чтобы изобразить это, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) составила серию карт, которые объединяют солнечные ресурсы с предполагаемой стоимостью системы и отображают факторы, необходимые для обеспечения рентабельности системы. Эти карты доступны для систем, которые будут компенсировать использование электроэнергии, и для систем, которые будут компенсировать использование природного газа.

В качестве примера на двух приведенных ниже картах показаны тарифы на электроэнергию, необходимые для обеспечения рентабельности системы солнечного нагрева воды. Одна карта предполагает стоимость установленной системы в 75 долларов за квадратный фут площади коллектора (вероятно, для более крупной коммерческой системы), а вторая предполагает стоимость в 150 долларов за квадратный фут (меньшая система). Первая карта показывает, что большая часть страны могла бы с минимальными затратами использовать солнечное нагревание воды по цене 75 долларов за фут², если компенсационная стоимость электроэнергии превышает 0,06 доллара за киловатт-час. Доступные стимулы улучшат это еще больше.

Тарифы на электроэнергию, необходимые для создания рентабельной системы солнечного нагрева воды по цене 75 долл. / Фут². Эта карта не учитывает какие-либо доступные финансовые стимулы.

Вторая карта также включает льготы, доступные для федеральных агентств. Даже при повышенных системных затратах тарифы на электроэнергию ниже 0,05 долл. США / кВтч позволят обеспечить рентабельный солнечный нагрев воды в Аризоне или Висконсине, но системе в Вайоминге, возможно, потребуется компенсировать розничный тариф на электроэнергию в размере 0,09–0,11 долл. США / кВтч для обеспечения безубыточности.Конечно, ставки безубыточности значительно изменяются, если стоимость системы отличается от предположений карт или если стимулы меняются от изображенных.

Тарифы на электроэнергию, необходимые для создания рентабельной системы солнечного нагрева воды стоимостью 150 долл. / Фут². Эта карта учитывает финансовые стимулы.

Инструменты анализа

Чтобы определить, является ли проект возможным кандидатом на использование солнечной энергии для нагрева воды, агентства могут использовать программу Federal Renewable Energy Screening Assistant.Этот программный инструмент на базе Microsoft Windows, разработанный NREL, проверяет федеральные проекты в области возобновляемых источников энергии на предмет экономической целесообразности. Он также оценивает многие возобновляемые технологии, включая солнечное водонагревание, фотоэлектрическую энергию и ветер. Несколько более подробный инструмент скрининга предоставляется RETScreen International.

После того, как предварительная жизнеспособность будет установлена, в конечном итоге потребуется оценить производительность системы для получения более точных инженерных данных и экономического анализа.Это может быть выполнено с помощью программного обеспечения для ежечасного моделирования или с помощью методов ручной корреляции на основе результатов почасового моделирования. Для этой задачи рассмотрите возможность использования:

  • F-CHART, метод корреляции, доступный в Университете Висконсина
  • TRNSYS, программа моделирования переходных систем, доступная в Университете Висконсина.

Рекомендации по проектированию

Солнечные водонагревательные системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы минимизировать стоимость жизненного цикла.Разработка системы, обеспечивающей 100% нагрузки солнечной энергией, никогда не будет экономически выгодной из-за чрезмерных вложений в площадь коллектора и объем хранилища. Стоимость жизненного цикла может быть минимизирована за счет разработки системы, которая выдерживает 100% нагрузки в самый солнечный день года. Такая система обычно обеспечивает около 70% годовой нагрузки. Другие конструктивные особенности включают техническое обслуживание, защиту от замерзания, защиту от перегрева, эстетику крепления коллектора и ориентацию. Кроме того, программы скидок на коммунальные услуги могут налагать дополнительные требования к конструкции.Например, солнечная система нагрева воды на Гавайях должна соответствовать 90% нагрузки, чтобы иметь право на скидки от компании Hawaiian Electric Company.

При проектировании солнечной системы водяного отопления рекомендуются определенные шаги. Во-первых, важно обеспечить правильное расположение солнечных коллекторов. Наилучшая годовая отдача энергии достигается при обращении к экватору с наклоном вверх от горизонтали, равным местной широте. Недавние исследования показывают, что адекватные характеристики могут быть получены при углах наклона и ориентации, которые значительно отличаются от этого.

В континентальной части США коллекторы должны быть повернуты в пределах 30 ° от истинного (немагнитного) юга для максимальной производительности. Также важно оптимизировать наклон собирающей решетки. Поверхности, наклоненные вверх от горизонтали под углом минус 15 ° к широте, максимизируют солнечную энергию летом, но уменьшают ее зимой. Поверхности, наклоненные вверх на широту плюс 15 °, максимизируют приток солнечной энергии зимой и обеспечивают более равномерную подачу солнечной энергии в течение всего года. Угол наклона, равный местной широте, обеспечивает близкое к максимальному круглогодичное увеличение солнечной энергии и обычно подходит для солнечного нагрева воды.Обычно приемлемо монтировать коллекторы заподлицо на скатной крыше — и как можно ближе к оптимальной ориентации — чтобы снизить затраты на установку и улучшить внешний вид. Карты и таблицы солнечных ресурсов США размещены в Центре данных по возобновляемым ресурсам NREL.

Во-вторых, повреждение может быть вызвано замерзанием воды в проточных каналах коллектора или в соединительном трубопроводе. Существует несколько стратегий защиты от замораживания. Наиболее распространенным является циркуляция раствора пропиленгликоля (никогда не используйте токсичный этиленгликоль) и воды в коллекторном контуре непрямой системы.Другая стратегия состоит в том, чтобы слить воду из коллектора обратно в сливной резервуар, размер которого позволяет вместить всю жидкость контура коллектора. Такая конфигурация с обратным сливом имеет дополнительное преимущество, заключающееся в защите системы от чрезмерных температур, если потребление горячей воды снижается из-за сезонного использования, реконструкции или отпуска. Там, где замерзание не является обычным явлением, функция контроллера, которая обеспечивает циркуляцию воды в коллекторном контуре, когда температура приближается к нулю, в сочетании со значениями защиты от замерзания может быть адекватной, но может значительно снизить чистый выигрыш энергии.

Еще одним шагом является создание регулирующего клапана и возможности байпаса. Клапан темперирования очень важен для обеспечения подачи воды с постоянной температурой в краны, даже когда накопление солнечной энергии значительно превышает заданное значение водонагревателя. Байпасный трубопровод и клапаны позволяют обычной системе обеспечивать горячую воду, если солнечная система отопления не работает по какой-либо причине.

Наконец, необходимо проводить периодическое обслуживание всех систем. Проверьте наличие явных повреждений, например, сломанного стекла коллектора или мокрой изоляции труб.Проверьте pH и точку замерзания теплоносителей. Сравните датчики контрольной температуры с термометрами, чтобы убедиться, что датчики работают. Также не забудьте проверить правильность работы насоса и других функций системы. Чтобы выполнить простой комплексный тест, проверьте температуру резервуара для предварительного нагрева — после солнечного дня в нем должно быть жарко. Более подробные количественные тесты можно найти в руководствах по проектированию ASHRAE. Для получения дополнительной информации см. Страницы «Ввод в эксплуатацию здания» и «Техническое обслуживание, ориентированное на надежность».

В частности, при интеграции солнечной системы водяного отопления в более крупный строительный проект обязательно:

  • Включить солнечные батареи на крыше с выходом на южную сторону в архитектурную программу и конструктивный дизайн
  • Спроектировать крышу, чтобы выдержать дополнительный вес солнечных водонагревательных панелей, включая их физический вес и ветровую нагрузку
  • Рассмотрите интегрированные солнечные тепловые конструкции крыши
  • Минимизировать проникновение в крышу
  • Обеспечить достаточно места в помещении для нагревательного оборудования для размещения резервуаров для солнечного отопления, насосов и оборудования
  • Обеспечить проход для водопровода и проводки от крыши до помещения с оборудованием
  • При включении обогрева помещения вместе с подогревом воды, интегрируйте солнечную тепловую систему с системой отопления здания через теплообменник для обогрева помещения

Для больших систем более низкая стоимость обычно достигается за счет установки солнечных коллекторов на незатененном участке земли рядом со зданием и рядом с отопительным оборудованием для предотвращения потерь.

Отличное руководство по проектированию и установке промышленных солнечных водонагревателей было выпущено в 1980-х годах компанией ASHRAE на основе опыта использования активной солнечной энергии в рамках программы «Солнечная энергия в федеральных зданиях». Эти три тома охватывают проектирование, установку и подготовку к эксплуатации и техническому обслуживанию вручную и доступны в Solar Rating and Certification Corporation.

Эксплуатация и обслуживание

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание каждой солнечной системы водяного отопления оцениваются в половину от 0.5–2% от начальной стоимости в год, в зависимости от типа и конструкции системы. Oamp; M аналогичен тому, который требуется для любого контура водяного отопления, и может быть предоставлен персоналом объекта с привлечением экспертов, если что-то выйдет из строя. Регулярно плановое ТО включает:

  • Проверка солнечных коллекторов и рам на предмет повреждений и определение местоположения сломанных или протекающих трубок для замены
  • Проверка правильности положения всех клапанов
  • Проверка и уход за изоляцией труб и защитными материалами для минимизации потерь и поддержания защиты от замерзания
  • Проверка затяжки монтажных разъемов и ремонт любых изогнутых или корродированных монтажных компонентов
  • Определить, затеняют ли массив какие-либо новые объекты, такие как рост растений, и переместить их, если возможно
  • Ежегодная очистка массива простой водой или мягким средством для мытья посуды (не используйте щетки, любые типы растворителей, абразивов или агрессивных моющих средств)
  • Проверка всех соединительных трубопроводов на герметичность и ремонт поврежденных компонентов
  • Проверка сантехники на предмет коррозии
  • Наблюдение за рабочими показателями температуры и давления для обеспечения правильной работы насосов и органов управления
  • Обеспечение работы насоса в солнечный день, а не ночью
  • Использование инсоляционного измерителя для измерения падающего солнечного света и одновременного наблюдения за температурой и выходом энергии на лицевой панели контроллера.Сравните эти показания с исходной эффективностью системы (дополнительные тесты см. В руководствах ASHRAE).
  • Проверка индикаторов состояния лицевой панели контроллера и сравнение индикаторов с измеренными значениями
  • Документирование всех операций по эксплуатации и техническому обслуживанию в рабочей книге и предоставление этой рабочей книги всему обслуживающему персоналу
  • Ежегодная промывка резервуара для хранения питьевой воды от отложений
  • Промывка и заливка теплоносителя каждые 10 лет
  • Промывка системы для удаления накипи из-за плохого качества воды при необходимости (только части системы с питьевой водой)
  • Замена расходуемого анода в резервуаре для хранения по мере необходимости.

Дополнительное обслуживание может включать замену отключенных датчиков температуры, замену конденсаторов и двигателей насоса, устранение утечек или повреждений от замерзания, а также замену стекла, разбитого в результате града или вандализма. В какой-то момент — обычно более 10 лет — может потребоваться замена резервуара.

Особые соображения

Особые соображения, которые следует учитывать при проектировании и установке солнечных систем горячего водоснабжения, включают доступ к солнечным батареям, права на использование солнечной энергии и соответствующие нормы и стандарты.

Доступ к солнечной энергии и права на солнечную энергию

Законы о доступе к солнечной энергии защищают право потребителя устанавливать и эксплуатировать системы солнечной энергии в доме или офисе, включая доступ собственности к солнечному свету. Доступ к солнечному свету относится к способности одного объекта недвижимости продолжать получать солнечный свет через границы участка без препятствий со стороны ближайшего дома или здания, ландшафта или других препятствий. Наиболее распространенные типы законов о доступе к солнечной энергии — это сервитут и права на использование солнечной энергии.

Солнечный сервитут дает владельцам солнечных энергетических систем право на постоянный доступ к солнечному свету без препятствий со стороны соседской собственности и предотвращает будущую застройку собственности, которая может ограничить доступ к солнечной энергии.Соглашения об установлении солнечного сервитута должны быть составлены в письменной форме и подлежат тем же требованиям регистрации и индексации, что и другие имущественные права. Большинство договоров об установлении солнечного сервитута предусматривают следующие элементы:

  • Описание . Размеры сервитута, включая вертикальные и горизонтальные углы и необходимые часы солнечного света, в течение которых близлежащие здания, растительность или другие сооружения не могут препятствовать попаданию прямого солнечного света в солнечную энергетическую систему.
  • Ограничения .Ограничения, накладываемые на ландшафтный дизайн и растительность, конструкции и другие объекты, которые могут ухудшить или затруднить прохождение солнечного света через сервитут и повлиять на работу солнечной энергетической системы.
  • Условия . Условия, если таковые имеются, в соответствии с которыми сервитут может быть пересмотрен или прекращен.

Права на использование солнечной энергии обеспечивают защиту домов и предприятий, ограничивая или запрещая частные ограничения (например, договоренности и подзаконные акты соседства, постановления местных органов власти и строительные нормы) на установку систем солнечной энергии.Около дюжины штатов приняли законы о правах на солнечную энергию, которые ограничивают ограничения, которые могут накладываться соглашениями соседства и / или местными постановлениями на установку солнечного оборудования. Законы различаются по положениям о защите солнечного оборудования, типам покрываемых зданий, применимости к новому и существующему строительству и обеспечению соблюдения прав. Расплывчатые или отсутствующие положения в законах о правах солнечной энергии привели к судебным искам и задержкам в ряде штатов.

Использование солнечного нагрева воды в соответствии с директивами администрации:

  • Правительственный указ 13693 «Планирование обеспечения устойчивости федерального правительства в следующем десятилетии»
  • Закон об энергетической политике 1992 года (EPAct) предписывает агентствам:
    • «включают возобновляемые источники энергии [например, солнечное нагревание воды] наряду с мерами по повышению энергоэффективности» (раздел 542 Закона о национальной политике в области энергосбережения),
    • «демонстрируют новые технологии и включают экологические преимущества, такие как сокращение выбросов парниковых газов, в критерии отбора демонстрационных технологий» (Раздел 549),
    • «включают рекомендации по рентабельным проектам использования возобновляемых источников энергии» (Раздел 550).
  • Закон об энергетической политике 2005 г. (EPACT), который требует, чтобы федеральные предприятия удовлетворяли 30% своих потребностей в горячей воде за счет солнечной энергии, при условии, что это будет экономически эффективным в течение всего срока службы системы.
  • Указ Президента № 13514, который расширяет требования к снижению энергопотребления и производительности EISA 2005 и последующих нормативных актов.

Установить все солнечное водонагревательное оборудование в соответствии с отраслевыми стандартами, в том числе:

Дополнительные ресурсы

Сертификат установщика солнечного отопления

Североамериканский совет сертифицированных специалистов по энергетике (NABCEP) предоставляет добровольную сертификацию установщикам слуховых аппаратов на солнечных батареях.Сертификация установщика солнечного отопления — это добровольная сертификация, которая обеспечивает набор национальных стандартов, по которым установщики солнечного отопления, обладающие навыками и опытом, могут выделиться среди своих конкурентов. Сертификация обеспечивает определенную степень защиты общественности, давая им возможность оценивать компетентность практикующих специалистов.

Программы сертификации оборудования

Solar Rating and Certification Corporation (SRCC) — независимая некоммерческая торговая организация, которая создает и внедряет программы сертификации солнечного оборудования и стандарты рейтинга.SRCC сертифицирует сборщиков и публикует рейтинги производительности и уравнения эффективности сборщиков (необходимые для прогнозирования производительности системы в целом) в соответствии со своим стандартом OG-100. SRCC разработала рейтинг и программу сертификации солнечных водонагревательных систем, сокращенно OG300, для повышения производительности и надежности солнечных продуктов. Сводка сертифицированных SRCC рейтингов солнечных коллекторов и водонагревательных систем, в которой перечислены характеристики сертифицированной продукции, доступна бесплатно.

Сайтов

  • Управление энергетической информации выпускает очень подробные отчеты о солнечной энергетике и использовании солнечного нагрева воды, включая Отчет о деятельности производителей солнечных коллекторов.
  • Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) предоставляет обширную информацию о солнечном нагреве воды, включая отличные карты и таблицы солнечных ресурсов в США и во всем мире.
  • Ассоциация производителей солнечной энергии предлагает каталог производителей, дистрибьюторов, подрядчиков и консультантов по проектированию для производства горячей воды с использованием солнечной энергии. Есть также несколько государственных глав ОВОС, которые являются полезными ресурсами и источниками региональных участников торгов по проектам.
  • Solar Rating & Certification Corporation — это некоммерческая организация, которая предоставляет авторитетные рейтинги производительности, сертификаты и стандарты для солнечной тепловой продукции с целью защиты и предоставления рекомендаций для потребителей, поставщиков стимулов, правительства и отрасли.
  • Solar-Estimate — это бесплатная государственная служба, предлагающая инструменты для оценки солнечной энергии и поддерживаемая Министерством энергетики и Комиссией по энергетике Калифорнии.
  • Министерство энергетики США, Федеральная программа управления энергопотреблением, выпустило несколько публикаций, включая Федеральное технологическое предупреждение о солнечном водонагревании