Энергоэффективный дом

Термосифонная система нагрева воды. Принцип термосифона

Термосифонная система нагрева воды успешно используется в солнечных коллекторах. Более того, солнечный коллектор на принципе термосифона — самый простой и надежный для изготовления своими руками. При небольшом водоразборе это очень хорошее решение.

На чем построен принцип термосифона: пассивный теплообмен на основе естественной конвекции, которая заставляет жидкость и газ циркулировать без насоса.

Холодная вода имеет более высокую удельную плотность, чем теплая, поэтому холодная вода «тяжелее» и опускается вниз. Естественная конвекция начинается в тот момент, когда передача тепла к теплоносителю приводит к разности температур в контурах термосифонной гелиосистемы. Конвекция перемещает нагретую жидкость вверх в системе и одновременно заменяет менее нагретой.

Одна из возможных схем реализации термосифонной системы нагрева воды.

Резервуар для воды должен находиться выше коллектора, в противном случае цикл циркуляции пойдет в обратном направлении в темное время суток. Единственный серьезный недостаток термосифонных солнечных систем — сезонность. Но решение у этой проблемы есть: гелиосистемы на антифризе, с доработанной конструкцией и открытыми резервуарами. Такие системы заслуживают отдельной статьи.

Правильно сконструированная термосифонная система нагрева воды имеет минимальное гидравлическое сопротивление, так что вода легко перемещается под относительно низким давлением, создаваемым естественной конвекцией.

Ниже рассмотрим простой прототип термосифонной системы нагрева воды на основе солнечного коллектора. Это не самый эффективный метод использования солнечной энергии для нагрева воды и работает сравнительно медленно, но такой коллектор может смастерить любой. Итак, теория.

Прототип термосифонного солнечного коллектора

Список запчастей включает в себя рекомендуемые материалы, подобранные под температурный режим. Необходимо использовать термостойкие материалы, способные выдерживать длительное воздействие 80ºС: сшитый полиэтилен, ХПВХ, полипропиленовые переходники, высокотемпературные шланги из этилен-пропиленового каучука (EPDM резина). Напомню, это простейший и самый доступный материально вариант.

Ориентировочный список материалов для термосифонной гелиосистемы (размеры конвертированы с дюймов):

• Четыре балки 5х10 см 2.40 м.
• Пять балок 2,5х10 см 2.40 м.
• Два винта 2,5 см.
• Кровельные винты оцинкованные 7,6 см.
• Два листа металлического шифера 2.40 м.
• Термостойкая черная краска (селективная, для каминов и барбекю, подробнее здесь).
• Садовый шланг термостойкий (EPDM резина, до 90ºС) внутренним диаметром 7,5 см, 30 м.
• Пластиковые стяжки термостойкие, УФ-стойкие 20 см, 100 шт.
• Резервуар для воды на 200 л.
• Два латунных крана на шланг, 7,5 см, конфигурация на фото.
• Тефлоновая лента.
• Две полипропиленовых перемычки (bulkhead fittings) термостойких, 7,5 см.
• Два адаптера труба-шланг латунных, 7,5 см.
• Два хомута на шланг.
• Изоляция вспененная для труб, 90 см.

Каркас для коллектора

Каркас для термосифонной системы можно соорудить в виде А-образной рамы. Используйте балки и винты: установите переднюю ножку каждой опоры под требуемым углом наклона к панели коллектора (ваш угол широты хорошая отправная точка), и прикрепите заднюю ножку на противоположном углу для стабильности. Соедините две ножки (спереди и сзади) каждой из сторон горизонтальной перемычкой.

Соедините две задние ножки двумя балками. Установите три балки поперек опор, закрепите винтами.

Установите листы шифера на раму с помощью винтов. Верхний лист должен быть положен внахлест. Покрасьте панель термокраской, дайте полностью высохнуть.

Установка шланга термосифонной системы

Выложите и отметьте путь трубы на панели коллектора, снизу-вверх. Не допускайте ее перегибов. Шланга должно хватить на 8 витков на 120 см высоты панели. Не забудьте оставить несколько метров для подключения к резервуару.

Не допускайте провисания шланга.

Просверлите отверстия в шифере и закрепите трубу с помощью пластиковых стяжек. Интервал между стяжками около 30 см. Шланг должен быть в полном контакте с панелью для эффективной теплопередачи.

Подготовка резервуара для термосифонного коллектора

В бак необходимо врезать переходники для обеспечения герметичного соединения с шлангом. В переходники войдут латунные краны.

В резервуаре необходимо проделать отверстия под фитинги. Нижний слив сверлите как можно ближе к дну, верхний — около 1/3 от крышки бака. На резьбу крана намотайте тефлоновую ленту и вкрутите в переходник. Переходник вставьте в бак и закрутите его гайкой изнутри.

Подсоединение шланга и установка резервуара

Разместите бак на прочном постаменте, который позволяет кранам быть выше шлангов на коллекторе. Коллектор должен быть близко к резервуару. Укоротите трубу так, чтобы она не провисала. Подсоедините переходник и закрепите с помощью хомута. Подсоедините шланги к кранам, затяните стяжки на панели для лучшего соприкосновения с шифером. Отрез теплоизоляции наденьте на часть трубы с горячей водой вверху от бака к коллектору.

Нагрев воды термосифонным солнечным коллектором

Откройте краны и наполните резервуар, оставив 5 см свободного пространства под расширение воды. Убедитесь, что в контуре коллектора нет воздуха. Вода начнет нагреваться с первыми лучами солнца.

Модернизация прототипа

Эта простейшая термосифонная система не имеет даже постоянного подвода воды, что делает ее пригодной для использования в условиях полного отсутствия цивилизации или для каких-то садово-гаражных нужд. Но ведь это не предел.

Термосифон успешно применяют для горячего водоснабжения в домах и конструкция коллектора не имеет в себе ничего сверхсложного. Заводят резервуар в помещение и делают подвод водопроводной воды. Один из вариантов системы описан в этой статье.

Можно немного улучшить производительность и этой простой конструкции:

1. Термоизоляция бака дольше сохранит воду горячей.
2. Резервуар можно сделать из вышедшего из строя нагревателя.
3. Увеличить площадь коллектора.
4. Добавить в конструкцию маломощный насос и тэн для резервного нагрева.

Системы отопления: обзор популярных схем и особенности их эксплуатации

Казалось бы, что может быть сложного в конструкции климатической сети? По мнению большинства, это либо тепловой пункт системы отопления, либо индивидуальный котел, нагревающий жидкий теплоноситель. Затем вода или антифриз по трубам поступает в радиаторы отопления, где и происходит вторичный обмен тепловой энергией с воздухом в комнате.

Но за внешней простотой скрываются очень сложные инженерные решения, инструкция по эксплуатации и обслуживанию которых занимает не один десяток страниц.

Тепло в доме зависит от правильности монтажа и периодического обслуживания системы обогрева

Способы нагрева теплоносителя

Центральные теплопункты

С помощью централизованных котельных подогревается теплоноситель, который затем подается жителям городских квартир. Также такой тип отопления иногда организовывается в коттеджных поселках.

Климатические системы с централизованной подачей воды имеют следующие особенности:

• отопительное оборудование находится в специально оборудованном здании и греет воду, предназначенную для большого количества потребителей;
• для подачи жидкости адресатам используются теплотрассы, проложенные, как правило, в подземных каналах;
• регулировка всех параметров теплоносителя (температура, давление, физический и химический состав, скорость воды) производится тоже централизованно, повлиять на них конечный потребитель не может.

На фото – современная котельная, отапливающая городские квартиры

Автономные установки

В таких системах подогрев воды, которая затем направляется в радиаторы отопления, производится индивидуально для каждой квартиры или дома. С этой целью устанавливается собственный котел отопления. Выбирать его вы можете самостоятельно, исходя из мощности и типа используемого топлива.

Существуют следующие разновидности:

1. Газовые. Наиболее распространенный вариант. Используется природный газ, поставляемый по магистральным трубам либо хранящийся в баллонах или газгольдере. Отопительная система с газовым котлом является одной из наиболее экономичных, но устанавливать и обслуживать такое оборудование могут только сертифицированные специалисты.

Газовый котел для автономного отопления

1. Твердотопливные. Отличный и недорогой вариант для домов, к которым не подведен магистральный водопровод. В качестве топлива используется древесина, бурый уголь, торф и так далее. Существуют даже агрегаты, работающие на биомассе. С их помощью можно организовать максимально экологичное отопление.
2. Жидкотопливные. Отопительные системы, в состав которых включен жидкотопливный котел, работают полностью автономно и не требуют периодического вмешательства человека для загрузки топлива. Единственный недостаток – высокая цена солярки и необходимость оборудования вместительного хранилища для дизельного топлива.

Жидкотопливный котел не требует периодической закладки топлива в камеру сгорания

1. Электрические. Также могут использоваться для подогрева теплоносителя. Имеют отличные потребительские свойства и технические характеристики. Но топливо – электричество – стоит слишком дорого, потому система отопления не будет экономичной.

В основном электрические агрегаты используют в качестве дополнительного или резервного оборудования.

Обратите внимание! Для больших по площади домов или сооружений коммерческого назначения может монтироваться бифилярная схема обогрева, в состав которой входит не один, а два котла, обслуживающих различные контуры климатической сети.

Также в настоящее время ведутся инженерные разработки климатических систем, работающих на альтернативных источниках энергии. Наиболее перспективна термосифонная система отопления, использующая солнечный свет.

Однако развитие оборудования находится на таком уровне, что использовать эти устройства в качестве основных невозможно. Вырабатываемой тепловой энергии не хватит, чтобы обеспечить дом теплом.

Основной элемент термосифонной системы

Способы прокладки труб

Разобравшись с котлом, можно переходить к выбору схемы прокладки труб. Здесь сложностей возникнуть не должно.

Существует три основных разновидности:

1. Однотрубная. В этом случае по периметру комнаты прокладывается магистральная труба, в которую врезаются батареи. Схема установки последних может быть последовательной (теплоноситель протекает через каждый отопительный элемент, другого пути у него нет) и параллельной (вода течет по трубе и попадает в батареи с помощью отводных каналов, идущих к входному и выпускному патрубкам радиатора).

Способы врезки радиаторов в однотрубной системе отопления

1. Двухтрубная. Здесь прокладывается два канала – один для подачи горячей воды, другой – для возврата теплоносителя к отопительному оборудованию. Более гибкая система, которая позволяет точно регулировать температуру в комнатах и дает возможность ремонтировать или менять радиаторы без остановки работы всей системы обогрева.

Двухтрубная попутная схема прокладки труб

Двухтрубная схема имеет две разновидности:

• тупиковая система отопления – в этом случае пара магистралей идет до последней комнаты, где и соединяется перемычкой;
• попутная система отопления – магистрали с теплоносителем обходят все комнаты и возвращаются к котлу.

Вторая разновидность предпочтительнее: на ее производство уйдет меньше материалов.

Двухтрубная тупиковая схема прокладки труб

1. Коллекторная. Теплоноситель подается к коллектору, который распределяет его в каждую батарею отдельно. Наиболее гибкая система, но монтаж требует слишком больших денежных вложений.

Коллекторная схема разводки

Проблемы с отоплением и пути их решения

Общие поломки и текущее обслуживание

Как и ваша любимая Дэу Нексия или Тойота Прадо, сеть обогрева требует периодического технического обслуживания.

Помимо плановых технических работ, отопительная система может выйти из строя и по некоторым непредвиденным причинам:

• разгерметизируется или проржавеет расширительный бак или так называемая буферная емкость;
• гидроудар, возникший в системе обогрева, разрушит радиаторы;
• образуется большая протечка, которая может вызвать завоздушивание или полное опорожнение трубопроводов отопления;
• в результате внешнего физического воздействия будет повреждена труба или батарея отопления и так далее.

Обратите внимание! Если поломка возникла в нагревательном котле (особенно газовом), ни в коем случае нельзя устранять ее своими руками. Даже если просто вышли из строя управляющие контроллеры или термометр, высох герметик или начали пропускать гелевые уплотнители на патрубках, необходимо обратиться за помощью к профессионалам. Инструкция по эксплуатации теплового оборудования прямо запрещает самовольное вмешательство в работу устройства.

Самостоятельное обслуживание газового оборудования запрещено

Во избежание проблем при эксплуатации системы, желательно, чтобы конструирование или реконструкция, а также пусконаладка производилась специальной бригадой сантехников. В конце работы они составят акт приемки и акт осмотра системы, которые вы должны будете подписать, предоставят вам чертеж и паспорт климатической сети, а также дадут гарантию на проведенные работы.

При аварии, если вы зальете соседей, и проведенная экспертиза докажет, что поломка произошла из-за ошибок в монтаже, ущерб будет возмещать компания-подрядчик. Основанием для подачи иска в суд будут документы, о которых говорилось выше.

Самостоятельный монтаж желательно также проводить под контролем опытного специалиста, который уже занимался отоплением. Кроме того, не нужно экономить деньги на покупке материалов, берите только качественные трубы.

Например, хорошо себя зарекомендовали детали, реализуемые под торговой маркой Рехау. Хотя их цена достаточно высока, это отличный выбор, который не заставит вас разочароваться.

Трубы торговой марки Рехау

Текущее обслуживание систем отопления можно проводить самостоятельно. Наиболее распространенные проблемы и пути их решения приведены в таблице ниже.

Проблема	Решение
Перетоп в системе отопления	Подобная неприятность редко встречается при эксплуатации климатических сетей. Перетоп может произойти в квартирах, расположенных близко к централизованным теплопуктам и только в том случае, если были нарушены правила монтажа батарей.Когда патрубки соединены работающим байпасом, ни о каком перетопе можно не думать. Что касается автономных систем, то здесь температура регулируется лично вами с помощью электроники котлов.
Предотвращение гидроударов	Под этим термином понимается резкое повышение давления теплоносителя в системе, которое может привести к поломкам труб, фитингов и, чаще всего, радиаторов отопления. Справиться с проблемой достаточно легко.В автономной системе нужно медленно заливать теплоноситель в трубы, а в централизованной – оборудовать входные патрубки батарей термоклапанами, которые закрутить при пуске системы и отпускать потихоньку, чтобы вода небольшой струйкой заполнила батарею.
Подпитка системы	Если замкнутая система отопления оборудована расширительной емкостью открытого типа, необходимо постоянно следить за уровнем теплоносителя в ней. Жидкость имеет свойство испаряться, поэтому объем воды, циркулирующей по трубам, уменьшается.Нужно периодически восполнять потери. Для этого не обязательно лазить на чердак, недостаток теплоносителя можно определить и по манометру, установленному на приборной панели котла.
Очистка климатической сети	В процессе работы внутри радиаторов (особенно чугунных) образуются минеральные отложения, от которых нужно избавляться. Рассмотрим, как промыть систему отопления: для этого существуют химические и механические средства.Вы можете либо залить в систему специальный раствор, либо демонтировать отопительные элементы и очистить их с помощью специальных гидро- или пневмопистолетов. Чтобы защитить централизованную систему отопления от засорения мусором, желательно установить грязевик для подающей трубы.

Один из способов очистки радиаторов отопления

Совет! Многие владельцы автономных сетей спрашивают, что залить в отопительную сеть. Чаще всего в роли теплоносителя выступает вода, реже – специальный антифриз. Если вы хотите сэкономить, используйте воду.

Однако, перед этим желательно ее умягчить с помощью специального оборудования или растворов. Это поможет избежать образования накипи на трубах и увеличит срок между промывками системы.

Разгерметизация системы

Наибольшее количество неприятностей при эксплуатации отопительных сетей доставляет нарушение герметичности труб, фитингов, кранов, радиаторов и другого оборудования. Дело здесь не столько в устранении проблем, сколько в том, как найти утечку.

Если трубы проложены открыто, нужно лишь вооружиться фонариком и произвести ревизию. Но что делать, если подача и обратка замаскированы под стяжкой, а сверху еще и уложены мраморные плиты, на которые были потрачены огромные деньги?

Здесь можно дать только один совет – защищаться от протечек нужно еще на стадии монтажа. Для этого желательно использовать специальные трубы (металлопластиковые или из сшитого полиэтилена) и проследить за тем, чтобы ни одно соединение не было залито бетоном.

Будет очень обидно, если в трубах, проложенных под этим полом, возникнет протечка

Вывод

Периодическая очистка и подпитка системы отопления, устранение протечек и обслуживание котла позволят вам значительно увеличить срок службы климатической сети вашего дома. Более подробно с порядком эксплуатации инженерных сетей жилого здания мы можете узнать из видео в этом материале.

Оставить комментарий

Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение