Коллектор отопления в котельной, коллекторная группа теплого пола

Виды и различия солнечных коллекторов

На сегодняшний день распространение среди промышленно изготавливаемых солнечных коллекторов получили два вида систем:

плоские солнечные панели;
вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы.

Плоская солнечная панель

Является распространенным типом солнечного коллектора, используемого в современных системах гелиоэнергетики. Широкое распространение данный тип получил вследствие относительной дешевизны и простоты, как устройства, так и эксплуатации. Недостатком плоских солнечных коллекторов является значительное (до двух раз) понижение КПД в условиях отрицательных температур наружного воздуха.

Конструкция плоского солнечного коллектора.

Конструктивно представляет собой панель с площадью поглощающей поверхности 2-2,5 м2, выполненную из алюминиевых или стальных сплавов. Лицевая часть выполнена в виде листа специального гелиостекла, что обеспечивает максимальное поглощение энергии солнечного света и минимальные потери энергии с отраженными и рассеянными лучами. Непосредственно под гелиостеклом расположен поглотитель, выполняемый в виде плоской трубки из медных или алюминиевых сплавов, имеющих высокий коэффициент теплопередачи.

Трубка, как правило, имеет радиальное оребрение, что значительно повышает коэффициент теплопередачи поглотителя. На поглотитель наносится покрытие с высоким коэффициентом поглощения в спектрах теплового излучения, что повышает общий КПД коллектора. Под поглотителем располагается слой тепловой изоляции, уменьшающий тепловые потери системы в окружающую среду. Необходимая тепловая мощность солнечного коллектора достигается включением нескольких панелей в единую солнечную батарею или коллектор.

Вакуумный (вакууммированный) трубчатый коллектор

Дорогостоящий вид солнечного коллектора вследствие сложного изготовления и ряда преимуществ перед плоскими солнечными панелями. Конструктивно представляет собой ряд парных стеклянных труб, спаянных между собой, из пространства между которыми откачан воздух. Вакуум в пространстве между трубками является прекрасным тепловым изолятором и предотвращает тепловые потери в окружающую среду от теплоносителя. В меньшую трубу вводится медная, алюминиевая или стеклянная трубка поглотителя. Трубы верхней частью вводятся в распределитель, в котором циркулирует теплоноситель. Вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы по типу распределителя подразделяются на два типа: с плоской тепловой трубой и прямоточные.

Коллекторы с плоской трубой

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с плоской тепловой трубой — конструкция.

Представляют собой рекуперативный теплообменник, расположенный в распределителе. В этом случае теплопередача от нагретого теплоносителя вакуумной трубы к теплоносителю циркуляционного контура теплоснабжения здания происходит через стенку и теплоносители этих контуров не смешиваются. Преимущества перед прямоточными коллекторами состоят в сохранении высоких показателей работы при температуре окружающей среды до -45оС, возможности замены отдельной вакуумной трубки, вышедшей из строя, без разбора коллектора и прекращения его работы, а также в возможности регулирования угла установки каждой вакуумной трубки в пределах одного коллектора.

Прямоточные коллекторы

Прямоточный вакуумный трубчатый солнечный коллектор — конструкция.

Объединяют циркуляционный и обогревающийся контур. В распределителе проходят подающий и циркуляционный трубопроводы, к которым непосредственно присоединяются вакуумные трубки. Теплоноситель подается в распределитель по подающему трубопроводу, из которого попадает в вакуумную трубку, где проходит обогрев. Нагретый теплоноситель возвращается в обратный трубопровод и уходит непосредственно на нужды теплоснабжения. Преимущества прямоточных коллекторов перед вакуумными состоят в отсутствии промежуточной стенки между теплоносителями, что снижает тепловые потери и в возможности устанавливать коллектор на любых поверхностях под любыми углами, поскольку циркуляция теплоносителя в пределах всего коллектора будет осуществляться насосом.

Особенности установки и стоимость

Прежде всего, нужно выбрать место для монтирования коллектора. Лучше всего поставить это оборудование таким образом, чтобы оно располагалось на минимальном удалении от регулируемых отопительных контуров.

По высоте, установка должна быть выше отопительных труб. В противном случае, будет сложно стравить воздух, который может быть в трубах. Для размещения аппаратуры нужно смонтировать специальный шкаф.

Он может быть открытым или закрытым. В первом случае, это практически металлический каркас, во втором — это пластиковый или деревянный шкафчик. Удобнее всего оборудовать для этой цели нишу в стене.

Важной частью является регулировка вентилей. При продаже, к устройству прилагается схема их регулировки, которая выполнена в виде специальной таблицы

Гребёнка для теплого пола Giacomini . Для проведения этой операции нужно с каждого вентиля снять колпачок (сделать это, естественно, надо до подключения воды к коллектору)

Затем, специальным шестигранным гаечным ключом закрутить его полностью. После этого, в соответствии с таблицей, открыть вентиль на нужное число оборотов.

Для проведения этой операции нужно с каждого вентиля снять колпачок (сделать это, естественно, надо до подключения воды к коллектору). Затем, специальным шестигранным гаечным ключом закрутить его полностью. После этого, в соответствии с таблицей, открыть вентиль на нужное число оборотов.

Проведённая регулировка позволит работать гребёнке надёжно и сбалансировано в течение долгого времени.

Приведём примерные цены для различных конфигураций:

Рекомендуется покупать изделия, которые относятся к известному и надёжному брендовому производителю. Это позволяет заменять или дополнять части со стопроцентной совместимостью.

Если в квартире установлено несколько отопительных систем для тёплого пола, то может понадобиться и несколько гребёнок.

Достоинства

Коллекторный метод имеет своих поклонников как среди профессионалов, так и среди обывателей.

Это связано с положительными особенностями, которые гарантирует такой способ отопления.

Тепло распространяется равномерно. Априори положено, чтобы температура, поступая в трубы из коллектора, не падала. В связи с этим достигается равномерный прогрев и поддержание температуры во всех приборах, подключенных к системе. При этом всегда есть возможность понизить температуру, если это необходимо.
Возможность настройки. При желании можно не только регулировать температуру, но и полностью отключать какое-либо из ответвлений. Например, если в одной из комнат не нужен обогрев, то можно просто отключить радиатор, тем самым предотвратив холостую отдачу тепла. Это особенно удобно, если вы живете в большом доме, например, в 3-х этажном особняке, и не всегда пользуетесь всеми комнатами. Регулировка осуществляется из коллекторного шкафа.

Простота ремонта. Если какая-либо из деталей системы сломается, вам не придется отключать всю систему (речь не идет о поломке самого коллектора). Достаточно будет перекрыть подачу тепла в поврежденное ответвление.
Эстетическая привлекательность. Подключая коллектор, вы получаете возможность расположить трубы где угодно, а не только над радиатором. Многие пользуются этим обстоятельством и делают трубы скрытыми, пряча их под плинтус или за фальшстену.

Способы изготовления

Перед тем как взяться за изготовление самодельного коллектора, нужно выбрать материал и подготовить необходимый инвентарь. Например, для изготовления модели из стали вам понадобится сварочный аппарат. Но не спешите выбирать полипропилен. Для того чтобы соединить полипропиленовые детали, понадобится особое устройство, с помощью которого делают сварку таких труб. Иногда легче достать обыкновенный сварочный аппарат, чем для пластика.

Расчет и распределение контуров

С самого начала необходимо понять, сколько отопительных контуров вам понадобится. Нужно учесть каждый имеющийся отопительный прибор, поэтому придется оценить каждую комнату по нижеприведенному списку.

Чтобы ничего не забыть, воспользуйтесь следующим перечнем:

наличие системы «теплый пол»;
помещения, в которых должна быть более высокая или более низкая температура по сравнению с остальными комнатами;
этажное отопление;
отопление каждого крыла.

Правила изготовления коллектора для отопления таковы: расстояние между отводками – 10-15 мм, расстояние между подающим и обратным коллекторами – 25-30 см.

Диаметр труб должен равняться 12,7 мм. Сам коллектор делают диаметром 25,4-38,1 мм в зависимости от того, какой установлен котел.

Из полипропилена

Чтобы сделать коллекторный узел из полипропилена своими руками, придется использовать остатки труб и фитинги.

Вам понадобится:

труба диаметром 32 мм;
тройники 32/32/16 мм.

На одной стороне необходимо установить тройник. К нему нужно подсоединить сверху воздухоотвод, а снизу – кран для слива. С другой стороны крепят вентиль и трубу. Труба может быть подающей или отводной в зависимости от назначения коллектора. Подающая труба идет к котлу.

Оставшийся отвод диаметром 16 мм нужно снабдить вентилем или расходомером в зависимости от того, какой коллектор – для подачи воды или отвода. На этом работа окончена, и остается только закрепить полученные коллекторные системы на стене при помощи кронштейнов.

Узел из латунных фитингов

Если готовый коллектор из латуни стоит довольно дорого, то на самодельный получится потратить гораздо меньше денег. Для сооружения подобной конструкции понадобятся тройники и фитинги. Их соединяют друг с другом, используя в качестве прокладочного материала льняную паклю или жидкий фиксатор. Детали необходимо соединять, руководствуясь схемой сборки. Пример можно увидеть на картинке ниже.

После того как коллектор будет собран, его необходимо протестировать. Сделать соединение правильно сложно, поэтому высока вероятность возникновения протечек.

Из профильной трубы

Сделать коллектор из труб с разным сечением сложнее всего, поскольку здесь потребуются сварочные работы. Эту модель можно назвать самой «навороченной». Она подходит для отопления больших площадей, может иметь множество разводок под трубы. Часто подобные образцы снабжают гидрострелкой.

Нужны будут следующие образцы:

профильная труба 8х8 см или 10х10 см;
круглая труба.

Расчет сечения трубы выполняется в специальных программах. Необходимо задать требуемую тепловую мощность отопления, скорость воды, разность температур при подаче и возврате.

В данном случае нужно будет построить схему, учитывая количество контуров. Помните, что расстояние между разводками должно быть около 15 см, а между коллекторами – не менее 20 см. Типовая схема выглядит подобным образом.

Далее необходимо разметить трубу с прямоугольным сечением по схеме, а затем проделать отверстия под разводку при помощи газового резака. Приварите заранее заготовленные небольшие части труб с резьбой к отверстиям. Блок готов, осталось приварить к нему кронштейны, подготовить и покрасить.

3 Эффективность в зимнее время

Отопительная система наиболее актуальна в зимний период, поэтому потенциальных покупателей солнечных коллекторов для отопления дома интересует, будут ли эти устройства столь же эффективны зимой. Есть несколько главных опасений, которые озвучиваются людьми:

1. Панель засыплет снегом, и она не будет работать.
2. Холодный воздух приведёт к полному улетучиванию тепла с абсорбера.
3. Повреждение панели градом.

Эти конструкции вполне работоспособны даже зимой, поэтому все опасения беспочвенны. Да, снег может задерживаться на коллекторах, но только на панелях, выполненных в форме плоской пластины. На трубках вакуумных приборов иногда образуется изморозь, но такие случаи редки. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер, то он сдует весь снег и абсорбер останется чистым.

Теплопотери из-за зимнего холода куда более актуальны для плоских моделей. Их эффективность зимой может стать в пять раз ниже первоначальной. Вакуумные варианты более совершенны и обладают прослойкой, которая сберегает до 95% тепла. Современные оптимизированные коллекторы могут даже в самые сильные холода довести воду до кипения.

Насчёт ударопрочности панелей тоже не стоит волноваться: они, как правило, сделаны из хорошо защищённых от внешнего воздействия материалов. Существуют видео, на которых заснят процесс бомбардировки стальными шариками и другими прочными предметами. После их просмотра становится понятно, что бояться воздействия града не нужно.

В каких случаях приемлема коллекторная система отопления

Стандартного решения при составлении схемы коллекторной системы нет, общепринятые стандарты планировки тоже отсутствуют. Подбором оборудования должны заниматься специалисты, учитывая конкретные задачи, которые требуется решать.

Не следует игнорировать мнение специалистов: такая система не может быть рекомендована для отопления в многоэтажных домах.

Варианты отопительной системы в многоэтажных домах

Проблема в том, что отопление в квартире обеспечивается подачей теплоносителя как минимум двумя стояками. Обязательное же условие рассматриваемой системы — подключение всех радиаторов к одному стояку.

Оставив один источник поступления тепла, потребуется перекрыть остальные, т.е. заварить их. Вся нагрузка сосредоточится на оставленном стояке, при этом в пределах конкретно взятой квартиры произойдет образование замкнутой гидравлической цепи.

Все находящиеся на верхних этажах радиаторы будут отрезаны от централизованной системы отопления и теплоноситель в них поступать не будет. Естественно, жильцы верхних этажей выразят недовольство и будут требовать в принудительном порядке восстановления прежних коммуникаций.

Установка гребенки в отопительную систему

Первоочередная задача – проверка распределительного коллектора на герметичность соединений. Установка реализуется по проектной схеме. В зависимости от материала, используемого для изготовления основного блока, определяются условия подключения.

В сложные системы, где насчитывается много контуров различного назначения, необходимо устанавливать вертикальную трубу – гидрострелку. С ее помощью реализуется выравнивание давления, распределение прямого и обратного потоков теплового носителя

Выбор технологии подключения полностью зависит от модификации применяемого прибора.

Кроме выдержки уровня, при монтаже необходимо следовать и таким правилам:

котлы электрического и газового типа подсоединяются к верхним или нижним патрубкам;
в торцевой части конструкции монтируется циркуляционный насос;
подключение контуров может быть осуществлено вверху или внизу гребенки;
приборы косвенного обогрева и котлы, функционирующие на твердом топливе, должны подсоединяться в распределительную группу сбоку;
весь гидроразделительный узел для системы теплый пол размещается в защитном коробе — так снижается риск повреждения составляющих элементов коллектора.

На финишном этапе необходимо произвести контрольный запуск отопления для своевременного определения скрытых или явных недостатков сделанной конструкции.

Особенности гребенки распределительного коллектора для воды

Для повышения комфорта применения горячей и холодной воды используются сантехнические коллекторы с отсекающими кранами. Устройство обеспечивает разделение воды на несколько потоков. Благодаря тому, что диаметр входного отверстия превышает данное значение для выходного патрубка на 20-40%, при одновременном открывании нескольких кранов снижение потока воды и давления не происходит.

Коллекторная схема является более удобной и комфортной в эксплуатации, чем традиционная. Однако ее стоимость будет в несколько раз превышать цену обычной системы. Например, распределительный коллектор для воды Pexay стоит 5-10 тыс. руб.

Коллекторы изготавливаются из нержавеющей стали, латуни, полипропилена или сшитого полиэтилена. Трубы для системы водоснабжения могут крепиться с помощью резьбовых соединений, посредством евроконусов, с применением компрессионных фитингов. Используется также комбинированный вариант, который предполагает соединение на резьбе для больших диаметров и пайку или компрессионные фитинги для малых.

Распределительные коллекторы для водоснабжения могут быть оснащены 2-6 отводами. Изделие имеет два крепления для стыковки, которые соответствуют диаметру трубы, подающей воду. Они также используются для соединений нескольких элементов в составной блок без применения дополнительных переходников.

Для повышения комфорта применения горячей и холодной воды используются коллекторы с отсекающими кранами.Обратите внимание! Коллекторная система водоснабжения позволяет отключить одного из потребителей воды с целью проведения ремонтно-восстановительных работ, не затрагивая остальных.

При выборе материала для изготовления коллектора следует учитывать тип подающей трубы. Лучше, если они будут выполнены из одного материала

Здесь следует принять во внимание, что полиэтиленовые изделия соединяются компрессионными фитингами, а полипропиленовые – посредством пайки. Перед коллектором следует установить фильтр, прибор учета и обратный клапан

На заметку! Для облегчения монтажных работ и обеспечения надежного соединения элементов необходимо, чтобы коллектор для водоснабжения, трубы и фитинги были изготовлены одним производителем.

Устройство и предназначение

Коллектор представляет собой объемную гребенку.

Он работает так:

внутрь поступает вода;
через специальные выходы она разносится по трубам.

Аналогичным образом работает коллектор, собирающий охлажденную воды из нескольких труб в одну и в дальнейшем перенаправляющий ее в общий котел. К такой группе в сборе можно подключить разные отопительные приборы, независимо от их технических параметров.

Размер распределительного коллектора зависит от количества контуров – труб, присоединяющихся к нему. В подавляющем большинстве случаев самое большое количество контуров – 12. Коллектор тогда состоит не из одной гребенки, а из двух – по 6 контуров на каждой. Если необходимо получить большее число контуров или единичную, а не парную гребенку, то некоторые производители занимаются изготовлением коллекторов на заказ.

Трубчатые гелионагреватели

В системах нагрева одна из первостепенных задач — обеспечить сохранность тепла и не допустить его потерь. Для этого используются разные утеплители и среды, предупреждающие рассеивание тепловой энергии. Самый эффективный теплоизолятор — вакуум. Этот принцип и использован в трубчатых или, как их еще называют, вакуумных солнечных коллекторах. Но вакуумные гелиоколлекторы могут быть четырех модификаций. Они имеют разный тип стеклянной трубки и разные тепловые каналы.

Так выглядят трубчатые гелиоустановки

Типы трубок

Сегодня в основном используются два типа трубок: коаксиальная (труба в трубе) или перьевая. Коаксиальная трубка по строению напоминает термос: две колбы герметично спаяны между собой одним из концов, между стенками — разреженное пространство — вакуум. На стенку второй колбы нанесен поглощающий слой. В нем солнечные лучи преобразуются в тепловую энергию. Внутренняя стенка колбы нагревается, от нее нагревается воздух внутри колбы, а от него в свою очередь нагревается теплоноситель, который циркулирует по тепловому каналу. Из-за сложной системы передачи тепла нагреватели с такими трубками имеют не очень высокий КПД. Но используются они чаще. По тому причине, что работать могут в любое время, даже в сильные морозы и имеют небольшие теплопотери (из-за вакуума), что улучшает их эффективность.

Коаксиальная трубка

Перьевая трубка — это всего одна колба, но с большей толщиной стенки. Внутрь вставляют тепловой канал, который для улучшения теплоотдачи снабжают плоской или чуть извилистой пластиной из адсорбирующего материала. После чего трубка вакуумируется. Этот тип имеет более высокий КПД, но стоит намного дороже коаксиальных. К тому же более сложная замена при выходе трубки из строя.

Перьевая трубка — внутри пластина, напоминающая перо

Виды тепловых каналов

Сегодня распространены два типа тепловых каналов:

Heat-pipe
U-type или прямоточный канал.

Схема работы теплового канала Heat-pipe

Система Heat-pipe — это полая трубка с массивным наконечником на одном конце. Это наконечник изготовлен из материала с хорошей теплоотдачей (чаще всего медь). Наконечники соединяются в единую шину — манифолд (manifold). Их тепло отбирает циркулирующий через манифолд теплоноситель. Причем циркуляция теплоносителя может быть организована по одной или двум трубам.

Внутри трубки находится легко кипящее вещество. Пока температура невысокая, оно находится в жидком состоянии в нижней части теплового канала. По мере нагрева начинается его кипение, часть вещества переходит в газообразное состояние, поднимается вверх. Разогретый газ отдает тепло металлу массивного наконечника, охлаждается, переходит в жидкое состояние и по стенке стекает вниз. Затем он снова нагревается и т.д.

В трубчатых коллекторах с прямоточным каналом используется более привычная схема теплообмена: имеется U-образная трубка, по которой движется теплоноситель. Проходя по ней, он нагревается.

Теплообменники U-типа показывают лучшую производительность, но их главный недостаток — они являются неделимой частью системы. И при повреждении одной трубки в солнечной панели менять придется всю ее полностью.

Теплообменники Heat-pipe типа менее эффективны, но используются намного чаще из-за того, что система получается модульной и любая поврежденная трубка меняется очень просто. Просто из манифолда достается одна, на ее место ставится другая. Как это происходит, вы можете увидеть в видео. Как ни странно, но так собирается вакуумная трубка для солнечных коллекторов. И противоречия тут нет. Просто использована коаксиальная колба и вакуум находится между ее стенками, а не вокруг теплового канала.

Отдельным видом солнечных трубчатых коллекторов являются установки прямого нагрева. Их еще называют «мокрой трубкой». В этой конструкции между двумя колбами циркулирует вода, она и нагревается от их стенок, затем поступает в резервуар. Эти установки просты и дешевы, но не могут работать под повышенным давлением или при отрицательных температурах (вода замерзает и разрывает колбы). Этот вариант для отопления непригоден, можно использовать для нагрева воды в теплый сезон.

Коллекторы для отопления