Расчет солнечного коллектора для отопления дома и ГВС

Использование гелиоколлекторов для системы теплоснабжения – способ существенно сэкономить на отоплении дома. Солнечное излучение бесплатно и доступно всем, а стоимость гелиосистем постоянно снижается. Правильный расчет солнечного коллектора для отопления дома позволит избежать лишних затрат на оборудование и организовать эффективную систему обогрева здания.

Большинство производителей, поставщиков и установщиков делают лишь приблизительный расчет солнечных коллекторов, но мы опишем все детально. В статье мы пошагово расскажем, как выполнить расчет гелиосистем для отопления, чтобы полностью обеспечить дом теплом зимой. Пусть вас не пугает количество формул – для подсчета потребуется обычный калькулятор. Ваши вопросы и мнение вы можете оставить в комментариях.

Расчет реальной мощности солнечного коллектора

Производители указывают максимальную мощность гелиоколлектора при полном освещении при направлении на юг и ориентации перпендикулярно солнцу в полдень. Но не всегда можно так направить панели, особенно если их устанавливать крыше дома.

Ниже приводим формулы, которые универсальны и могут использоваться как для подсчета количества коллекторов, так для подсчета общей площади в квадратных метрах.

Подсчет эффективности гелиоколлектора по направлению

Рассчитать базовую тепловую производительность солнечного плоского или вакуумного коллектора можно по следующей формуле:

Pv = sin A x Pmax x S

Значения:

• Pv – мощность солнечного коллектора;
• A – угол отклонения плоскости гелиоколлектора от направления на юг;
• Pmax – средний уровень инсоляции в вашем регионе в холодное время года.

Даже если солнце не скрыто облаками, в течении дня уровень инсоляции меняется, от чего зависит производительность коллектора. Усредненные данные видно на этом графике:

Данные на иллюстрации по дневному уровню инсоляции усредненные, но позволяют понять разницу между количеством тепловой энергии, которую можно получить в разное время года.

Максимальный уровень инсоляции зимой в среднем в 3-4 раза меньше, чем летом. Количество солнечной энергии, которую может получить гелиоколлектор за сутки зимой в 5-7 раз ниже (в зависимости от широты) чем летом.

Расчет производительности гелиоколлектора по углу установки

Оптимальный угол установки солнечного коллектора для отопления дома зимой – так, чтобы он был перпендикулярен солнечным лучам в 10 часов утра. Так он может собрать максимум тепловой энергии на протяжении светового дня.

Иногда не получается этого сделать (при установке на крыше, монтаже на стандартных опорах). Из-за отклонения от оптимального угла энергоэффективность коллектора может измениться. Рассчитать ее можно по такой формуле:

Pm = sin(180 — A — B) x Pv

Последние публикации:

Значения:

• Pm – производительность гелиоколлектора;
• A – угол между коллектором и плоскостью земли;
• B – высота солнца над горизонтом в 10 часов утра;
• Pv – найденная ранее мощность.

Если у вас есть возможность ориентировать солнечный коллектор так, чтобы он был перпендикулярен солнцу, тогда:

Pm = Pv На фотографии обозначен угол наклона солнечного коллектора, который нужно использовать при вычислениях.

Особенности плоских панелей

Плоский гелиоколлектор имеет небольшие теплопотери через заднюю стенку, которые составляют в среднем 5 Вт на квадратный метр. Поэтому от полученного ранее значения реальной мощности P надо отнять 5 Вт на каждый квадратный метр площади.

Уровень поглощения солнечного излучения плоского гелиоколлектора ниже 100%. Это нужно учесть при подсчете его тепловой мощности. Если панель поглощает только 95%, то ее реальная мощность:

P = Pm x 0.95 х S

Значения:

• Pm – мощность коллектора из формулы выше;
• P – реальная производительность коллектора;
• S – площадь коллектора.

Производительность вакуумного коллектора

Производители вакуумных коллекторов могут указывать мощность коллектора без учета расстояния между трубками. Чтобы определить, какова реальна площадь поверхности трубок и производительность вакуумного коллектора, воспользуемся формулой:

P = Pm x D / L

Последние публикации:

Обозначения:

• P – реальная производительность солнечного коллектора;
• Pm – мощность коллектора, рассчитанная ранее;
• D – диаметр вакуумных трубок;
• L – расстояние между трубками.

Термодинамические солнечные панели

С таким типом коллекторов все гораздо сложнее. Сейчас они не слишком распространены, производители экспериментируют с материалами и селективным покрытием. Разные модели отличаются уровнем поглощения и теплопотерями.

В целом, термодинамические солнечные панели имеют право на жизнь. Но мы бы не рекомендовали обустраивать отопление с их помощью. На рынке мало эффективных моделей, а те, которые есть, продают по завышенным ценам.

Сколько нужно солнечных коллекторов для отопления дома?

Независимо от того, какая система отопления установлена в доме, теплопотери у него будут одинаковыми. Для точного просчета лучше обратиться к специалистам, но для получения примерных данных можно использовать онлайн-сервисы http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_teplopoter_online.

Разделив полученные данные на значение P, вычисленное по последней формуле, вы узнаете, сколько гелиоколлекторов или квадратных метров коллекторов вам необходимо чтобы обеспечить отопление дома зимой.

Отдельно стоит напомнить, что в холодное время года есть нюансы с эксплуатацией гелиоколлекторов. Узнать об этом больше можно в статье «Как работает солнечный коллектор зимой – эффективность, проблемы и их решение».

Основная проблема змой — чистить коллекторы от холода.

Подключим горячее водоснабжение?

В дополнение к отоплению, к коллекторной солнечной системе можно подключить горячее водоснабжение. Для этого подсчитаем, сколько тепловой энергии вам необходимо тратить каждый день. Формула проста:

Pw = 1,163 x V x (T – t) / 24

Обозначения:

Последние публикации:

• Pw – количество тепла, необходимое для подогрева воды;
• V – средний объем горячей воды, расходуемый за сутки;
• T – температура, до которой нужно подогреть воду;
• t – температура, с которой вода поступает в систему.

Чтобы рассчитать необходимое количество дополнительных коллекторов для ГВС – разделите это значение на производительность солнечного коллектора P, полученное по последней формуле.

Советы по отоплению дома гелиоколлекторами

• Плоские солнечные коллекторы эффективнее в теплое время года, а вакуумные трубки – зимой. В зависимости от модели и производителя разница может достигать 50%. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье «Солнечный коллектор – плоский или вакуумный?».
• На случай непредвиденной ситуации стоит иметь альтернативные источники тепловой энергии – конвекторы, газовый или твердотопливный котел, тепловой насос.
• Обычно коллекторы поставляются вместе с отдельными баками-накопителями. Выгоднее будет приобрести отдельно плоские или вакуумные панели и один или два больших резервуара с хорошей теплоизоляцией. Чем меньше объем бака, тем быстрее он остывает.
• Для организации эффективного отопления стоит иметь большой бак накопитель, в котором в светлое время суток коллекторы будут нагревать воду, а ночью она будет расходоваться на обогрев здания.
• Наличие качественного контроллера в системе отопления позволит поддерживать заданную температуру, регулировать циркуляцию, устанавливать температурные режимы, задавать таймер включения.
• Для автономного отопления дома солнечными коллекторами необходимо купить большое количество оборудования, оплатить его монтаж и подключение. Если вам это не по карману – можно использовать гелиоколлекторы как вспомогательную систему отопления.
• Хорошей экономии можно достичь если использовать солнечные коллекторы в паре с тепловым насосом. Они будут нагревать воду, а тепловой насос – подогревать ее до необходимой температуры.
• Если здание плохо утеплено, то использовать солнечные коллекторы эффективнее с водяным теплым полом. Он отдает максимум тепла в помещение, а не стенам, как радиаторы отопления.

Как видим, расчет солнечных коллекторов для отопления дома довольно прост. Конечно, специалист должен будет посчитать множество других нюансов, но они не смогут существенно повлиять на конечный результат. В некоторых случаях обогрев здания коллекторами нецелесообразен, но в качестве дополнительного источника бесплатного тепла, гелиоколлекторы незаменимы.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

расчёт и установка распределительной гребенки

В случае когда предполагается разветвленная система отопления, включающая в себя теплые полы, радиаторы, нагрев воды для домашних нужд, специалисты рекомендуют устанавливать распределительный коллектор отопления. Чем сложнее способ обогрева дома, тем больше необходимо различных устройств для его корректной работы. Именно для этого нужен гидравлический коллекторный узел, который поможет собрать все механизмы воедино и наладить их совместную работу.

Для чего нужен коллектор

Базовые функции коллектора на отопление:

• Распределение теплоносителя для различных контуров;
• Возврат охлажденного обратного потока в нагреватель;
• Удаление из системы воздуха;
• Выравнивание давления;
• Очистка теплоносителя от ржавчины и накипи;
• Возможность отключать элементы контура;
• Аварийное отключение отопления.

Гидравлический узел незаменим в загородных домах, в которых несколько этажей и на каждом предусмотрен отдельный отопительный контур. Гидроколлектор устанавливается, например, в подвальном помещении и регулирует обеспечение жилого дома теплом в каждой комнате. Если понадобится ремонт на отдельном участке системы, то на гребенке отопления просто перекрывается нужный вентиль.

Вид и принцип работы коллектора на отопление

h3_2

По большому счету, коллектор на отопление – это металлическая двухтрубная гребенка, у которой множество выводов, чтобы подключить нужное устройство. Одна труба регулирует подачу теплоносителя, другая – сбор обратки.

Размер гребенки может варьироваться в зависимости от количества контуров. Большой плюс в том, что в случае чего, при необходимости распределительный коллектор отопления можно усовершенствовать, нарастить секции для выводов, подключить дополнительные трубы.

Совет! Чтобы иметь возможность модернизировать гидравлический узел своими руками, необходимо изначально отвести для него площадь с «запасом». Это также пригодится в случае ремонта системы. При проектировании нужно разрабатывать чертеж с учетом удобного доступа к гребенке.

Конструктивные особенности гребенки отопления

Устройство коллектора – это фактически две гребенки (подающая и обратная). Что может входить в его конструкцию:

• Непосредственно гребенки;
• Расходомеры;
• Термоголовки;
• Терхходовые клапана;
• Гидрострелка;
• Воздухоотводчик;
• Краны;
• Запорные вентили;
• Оцинкованные кронштейны.

В зависимости от сложности узла и количества контуров комплектация и устройство могут меняться. Основные детали – это распределительная гребенка системы отопления, вентили и краны. Могут пригодиться и расходомеры, принцип работы которых – визуальная регулировка расхода теплоносителя, особенно для систем, в которых несколько контуров.

Коллектор можно сконструировать своими руками, для чего понадобятся полипропиленовые детали (трубы, тройники и т.п.) и набор запорной арматуры, а также любое другое устройство на усмотрение хозяев жилья. Полипропиленовые трубы нужно спаять. Можно использовать простейшую гребенку из нержавейки с отводами на одной стороне. Однако следует понимать, что, на первый взгляд, простая конструкция может потребовать сложного ремонта через небольшой промежуток времени или полной замены, что повлечет крупные расходы.

Совет! Не стоит экономить на гребенке отопления, так как это основа узла, лучше выбрать многофункциональную гребенку и поставить заглушки на ненужные патрубки и выходы, чем бесконечно ремонтировать своими руками коллектор.

Расчет узла

Прежде чем составить чертеж узла, необходимо рассчитать количество отопительных контуров: радиаторных, теплого пола, нагрева воды для бытовых нужд. У каждого контура имеется подача и обратка теплоносителя, соответственно, рассчитывается схема с двумя гребенками и необходимым количествам патрубков входа и выхода.

Далее нужно сделать предварительный чертеж гребенки. Принцип расчета диаметра гребенки подразумевает использование общепринятой формулы (как пример используется 4-х контурный узел):

D0 = D1 + D2 + D3 + D4, где

D0 – диаметр трубы гребенки,

D1…4 – диаметры сечения отводящих патрубков.

Формула универсальна и при изготовлении коллектора своими руками.

Затем составляется окончательная схема узла, где точно указана каждая группа трубопровода и дополнительные устройства.

Коллектор для отопления желательно устанавливать в специальном шкафу. Назначение шкафа – скрыть узел, закрыть несанкционированный доступ и предоставить возможность декорировать помещение без препятствий.

Модель шкафа может быть наружной или встроенной. Исходя из составленного чертежа, нужно рассчитать ширину гребенки плюс размеры дополнительных устройств (гидравлический насос, гидрострелка и т.д.), затем определиться с высотой расположения гребенки – это будет минимальная высота шкафа. Обязательно нужно прибавить к полученным размерам до 50 см и выбирать шкаф согласно этим параметрам либо сделать его своими руками.

Выбор места и установка

Коллектор для комбинированной системы отопления нужно устанавливать в сухом месте, любое устройство в его комплектации имеет в составе металл и нельзя подвергать его опасности коррозии. Принцип работы узла – забор теплоносителя, распределение и сбор, поэтому логично монтировать коллектор для отопления рядом с котлом.

Стена, на которой будет установлен шкаф, должна быть выровнена, чтобы в дальнейшем не производились грязные работы по оштукатуриванию. Если планируется встроенный узел, то в стене необходимо заранее вырезать отверстие по размерам будущего шкафа и установить его. При монтаже наружного узла, в зависимости от вида шкафа, можно сначала установить гребенку и подвести к ней трубы контуров либо первично монтировать коробку и затем уже своими руками собирать коллектор.

Последовательность действий по установке узла своими руками:

1. Монтаж трубопровода;
2. Установка шкафа;
3. Сборка узла;
4. Проверка работы системы.

Для проведения дальнейших ремонтных работ узел необходимо закрыть, чтобы избежать попадания грязи на соединения.

Расчет солнечного коллектора для отопления

В процессе выбора устройства в отопительных целях расчет солнечного коллектора является важным условием. Необходимо выбрать правильное оборудование, чтобы гелиосистема функционировала оптимально. Ведь опыт показывает, что выбор солнечных коллекторов для отопления не всегда производится с учетом необходимых критериев.

На какие критерии должен опираться расчет солнечного отопления?

1. Традиционный генератор теплоты не может быть заменен солнечной системой.
2. Солнечная система должна стать частью единой системы теплоснабжения наряду с классическим генератором отопления.
3. Возможности гелиосистем, которые функционируют в качестве отопления, без фактора аккумулирования с точки зрения сезонности будут ограничены.
4. Важно брать во внимание и то, что в летние месяцы солнечная система простаивает в течение довольно долгого времени. В связи с этим фактору парообразования нужно уделить отдельное внимание еще в процессе проектирования и монтажа солнечной системы.

Расчет солнечного коллектора: два важных момента в определении параметров солнечных систем

1. Доля замещения тепловой нагрузки.

Как правило, доля замещения тепловой нагрузки – это ни что иное, как желание самого потребителя, а точнее его, зачастую, завышенные ожидания. Не последнюю роль в этом играет фактор рекламы. В связи с этим реальная доля замещения отопительной нагрузки альтернативной солнечной энергией зачастую высчитывается некорректно, без учета реальных возможностей.

2. Площадь здания, которую нужно отапливать.

Данный критерий предполагает достаточно обширные тепловые нагрузки в течение года. В данном случае расчет солнечного отопления ориентируется на интервал площади солнечного коллектора, которая рекомендуется на квадратный метр необходимой для отапливания площади. А это, в конечном итоге, предполагает изменение гелиополя.

В качестве основы для определения параметров часто используется тепловая нагрузка в летний период. Рассчитывается площадь коллектора, которая умножается на коэффициент 2 и 2,5. Результат умножения – это диапазон, в котором и должна находиться площадь солнечного коллектора, используемого с целью отопления.

Говоря о рентабельности при расчете солнечного коллектора для отопления, нужно обращать внимание на три критерия: капитальные затраты, издержки потребления энергии и коэффициент аннуитета. В конечном итоге рассчитывается и стоимость теплоты, которую удалось получить с помощью солнечной системы.

При этом важно, чтобы в расчет брались реальные данные, например, при функционировании систем летом. Также не стоит забывать и о возможном росте цен на энергию.

Одним словом, важно понимать, что солнечное отопление обеспечивает около 30-50% тепла в декабрьское и январское время, остальную же энергию необходимо получать, используя традиционные источники. Доля тепла от традиционных источников будет возрастать и в пасмурные дни (в такие дни солнечная система дает в два-три раза меньше тепла).

Расчет коллектора отопления — заказать услуги по составлению расчета коллектора системы отопления на YouDo

Расчет коллектора отопления – ответственный этап на пути к созданию комфорта в помещении. Какие бы современные технологии ни появлялись на рынке отопительных услуг, водяное отопление не сдает своих высоких позиций. Данный вид обогрева является:

• Практичным
• Надежным
• И очень эффективным

И, конечно, важная часть, которую имеет вся отопительная система – коллектор, успешно заменяющий двухтрубные конструкции. Произвести расчет коллектора системы отопления и диаметра прибора самостоятельно довольно сложно. Именно поэтому мы предлагаем доверить решение этой задачи специалистам, зарегистрированным на платформе YouDo. Исполнители нашего сервиса недорого и профессионально произведут расчет. Стоимость услуги доступна всем. Заказать услуги можно уже сейчас.

Для чего служит коллектор?

Отопительная система часто нуждается в установке данного элемента. Деталь повышает:

• Долговечность
• Удобство эксплуатации
• Пригодность системы к ремонту

Устройство часто называют «распределительной гребенкой отопления». Коллектор может быть разного диаметра. Элемент оснащен выводами для присоединения отопительных приборов. Их число может варьироваться. Возможно дополнить коллектор большим количеством отводов. Расчет коллектора позволяет найти оптимальное решение. Кроме того, на элементе часто бывают клапаны для слива воды и выпуска воздуха, а также тепловые счетчики. Устанавливают агрегат в систему в виде блока с обратной и подающей гребенками. Они имеют краны и вентиляторы выпуска.

Как работает система с коллектором?

Весьма просто:

• Котел разогревает теплоноситель до определенной отметки
• Теплоноситель попадает в гребенку, где и происходит распределение между приборами отопления
• В радиаторе происходит частичное охлаждение жидкости. Далее она идет в обратную гребенку, а потом – в котел

Процесс помогает радиаторам равномерно разогреваться. Учесть все эти детали помогает расчет коллектора.

Оптимальные типы домов для установки коллекторной системы

Расчет системы отопления дает возможность учесть, в каком доме стоит проводить отопление данного типа. Так, систему чаще всего устанавливают в частных домах или малоэтажных коттеджах. Конечно, следует заранее произвести расчет диаметра коллектора и учесть, что цена установки будет довольно высокой, однако это единственный минус. Услуги по монтажу лучше всего заказать у профессионалов. Цена может варьироваться в зависимости от сложности проекта.

Помните, что коллекторная разводка не способна работать, если отсутствует циркуляционный насос. Помимо этого, понадобятся трубы в большом количестве (предварительно стоит выполнить их подбор).

Стоит сделать акцент на месте установки прибора. Если здание многоэтажное, то на каждом этаже должно быть место (чаще всего его хотят сделать в стене). Проектирование ниши нужно выполнить в том мечте, где нет повышенной влаги. Создание также предполагает учесть ее диаметр и диаметр устройства. 

Проектирование системы также допускает размещение на стене, если речь идет о подсобке или коллекторном шкафчике. Создание правильной системы – это гарантия отсутствие протечек, надежность и комфорт в помещении.

Составление проекта мы предлагаем доверить сотрудничающим с нами специалистам. Подбор нужных параметров занимает, как правило, мало времени, а значит, составление будет выполнено в кратчайшие сроки.