Схемы солнечного ГВС в ситуации «Коллектор находится далеко от дома и требуется высокое давление горячей воды (по давлению холодной воды)»

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Если Коллектор должен располагаться далеко от дома (20-100 м), требуется использование двух Баков, что было описано в начале Главы 3: первый Бак располагается около коллектора, и его вода периодически (1-3 раз в сутки) перекачивается во второй Бак, который располагается в доме

Использование системы двух Баков увеличивает стоимость солнечной ГВС (по сравнению со схемами 2-1 и 2-2, которые используются для случая «Требуется высокое давление горячей воды тоже, но Коллектор располагается рядом с домом»), примерно на 100 EUR, поскольку:

- Нужно устанавливать дополнительный насос и электрический таймер. Это около 50 EUR

- Оба Бака должны соединяться парой труб (или черных резиновых шлангов), и их длина будет по несколько десятков метров

- Тепловые утечки из этих труб могут потребовать увеличения производства тепла солнечными устройствами

Дальше схемы для случаев, если:

А) Между Коллектором и «Баком коллектора» не устанавливается насос (используется «гравитационная циркуляция» нагреваемой воды);

Б) Коллектор – на воде (а не на антифризе)

4-1) Схема c обоими герметичными Баками:

Оба этих Бака (с объемом по 30-200 литров) должны выдерживать давление до 2-5 бар, и температуру до 100-120 град. Целесообразно, чтобы хозяин дома сам дал эти баки; это может быть старая стальная бочка, баллон для газа, старый электрический бойлер и т.п. В противном случае, хозяин должен оплатить изготовление этих баков (сваркой из стальных листов), что может обойтись в 60-100 EUR

1, 2 – Трубы между Коллектором и Баком (Они должны иметь трубчатую теплоизоляцию (как для серых труб отопления)). Их длина – до нескольких метров, а их соединение с Коллектором производится через гибкие шланги для свободы движения коллектора

3, 4, 5, 6, 8 – Шаровые краны

7 – Труба подачи холодной воды в Бак дома

9 – Труба подачи горячей воды из Бака дома

10 – Латунный (стальной, чугунный) тройник. Он устанавливается на нижнем выходе Коллектора, и труба 2 соединяется с ними через упомянутый гибкий шланг

11, 17 - Тройники

12 – Предохранительный клапан (как для электробойлеров) = обратный клапан + подрывной клапан

13 – Клапан для выпуска воздуха из Бака

14, 15 – Шланги (или трубы), которые соединяют Бак коллектора и Бак дома. Это могут быть черные резиновые шланги (марки «ВГ») или серые полипропиленовые трубы (как для систем отопления). В обоих этих случаях трубы (шланги) требуют защиты от солнца

16 – Насос, который перекачивает воду (из Бака коллектора в Бак дома) по шлангу 14. Это насос того типа, который обычно используется в домашних системах отопления как циркуляционный насос. Переключение скоростей этого насоса будет тоже нужным (это будет описано ниже)

Особенности конструкции:

- Очевидно, оба Бака должны быть снабжены толстой теплоизоляцией (15-30 см) со всех их сторон из стекловаты и / или полиуретановой пены (на ее баллоне должна быть написана температурная устойчивость 100 град; больше не бывает). Бак коллектора работает при высоких температурах, которые могут достигнуть 110-120 град; поэтому его теплоизоляция из пенополистирола разрешается только на его наружных слоях. Бак дома работает на более низких температурах

- Бак дома (а также насос 16 и краны 6, 8) лучше располагать в помещении для защиты от морозов. Бак коллектора может быть расположен на специальной башне (на 0,5-1 м выше коллектора) или на крыше рядом стоящего помещения

- Насос 16 снабжается таймером, который 1-3 раз в сутки включает насос 16 по 5-15 минут, в результате чего вода Бака коллектора перемешивается с водой Бака дома. Это приводит к тому, что температура воды в обоих Баках оказывается примерно одинаковой (это есть механизм передачи тепла от Бака коллектора к Баку дома)

Особенности эксплуатации:

Рабочее положение кранов: краны 3, 4, 6, 8 должны быть открытые; кран 5 должен быть закрытый

Холодная вода добавляется в Бак дома автоматически (через трубу 7) по мере ухода горячей воды из Бака через трубу 9

Нужно обратить внимание на утечки тепла из шлангов 14, 15. Первой причиной этих утечек является объем воды, который остается в шлангах 14, 15 после выключения насоса 16 (очевидно, что эта вода потеряет свое тепло до следующего включения насоса 16). Вторая причина – утечки тепла через стенки этих шлангов во время работы насоса 16

Утечки тепла из-за первой причины зависят от следующего:

- Длина шлангов 14, 15. Если расстояние между Баками есть 30 метров, в шлангах остается около 6 литр горячей воды в случае, если они есть черные резиновые шланги размера «12 мм» или серые трубы размера «20 мм». Очевидно, каждое включение насоса 16 это потеря тепла этих 6 литр (это 5-10 % производства нашей ГВС на протяжении солнечного дня); если будет 2 шт. включений насоса 16 в сутки, мы будем терять 20-30 % солнечного тепла в мае-сентябре и намного больше в остальные месяцы. Очевидно, эти потери пропорциональны длине шлангов 14, 15

- Внутренний диаметр шлангов 14, 15: если использовать черные резиновые шланги с внутренним диаметром 6-8 мм, это уменьшит тепловые утечки в 2,5-4 раз по сравнению с предыдущим примером. Но скорость потока воды по ним будет заметно меньше, что увеличит утечки тепла из-за второй причины

- Утечки тепла пропорциональны количеству включений насоса 16 на протяжении суток. Если это 1 включение в сутки, целесообразно делать его примерно в 15.00 осенью и зимой, и в 16-17 часов вечера весной и летом. Второе включение целесообразно добавлять в период между 7.00 и 9.00. Третье включение (если оно нужно) лучше добавлять между 13.00 и 14.00

Тепловые утечки из-за второй причины зависят от частоты и продолжительности включений насоса 16. Продолжительность включения насоса 16 должна быть такой, чтобы насос 16 пропустил через себя воду обоих Баков 1-3 раз. Хороший метод уменьшения этих утечек тепла – это небольшая теплоизоляция шлангов 14 и 15 (кроме того, это защит их от воздействия солнца)

Если тепловые утечки (из-за обеих причин) оказываются большие, необходимо увеличивать производительность солнечного ГВС (т.е. устанавливать дополнительные секции солнечных устройств) для компенсации этих утечек

Схема 4-1 будет идеально работать в мае-сентябре, но в другие месяцы могут быть проблемы. В это время имеет смысл изменить работу солнечного ГВС, например, перейти только на одно включение насоса 16 в сутки. Кроме того, можно отключать во время несолнечных периодов тот электрический таймер; его можно опять будет включить на время длинных солнечных периодов этих месяцев. В периоды этого отключения нужно будет включать насос 16 вручную вечером в случае солнечного дня

Работа солнечного ГВС в морозные периоды имеет те же проблемы. Кроме того, это требует защиты от замерзания шлангов 14, 15 (например, это может быть обеспечено снятием шлангов 14, 15 во время морозов с их временными установками после солнечного дня для включения насоса 16). В противном случае, шланги 14, 15 можно будет использовать только во время дневных потеплений при условии, что их теплоизоляция снята

Кроме того, в конце солнечного дня (во время морозов) нужно произвести следующие операции (для слива воды из Коллектора и труб 1, 2 через следующие действия):

Шаг 1: Перемешать горячую воду из Бака коллектора с водой Бака дома (через включение насоса 16)

Шаг 2: Закрыть краны 3, 4 (чтобы вода не сливалась из Бака)

Шаг 3: Открыть кран 5 (который выпустит воду из труб и Коллектора)

Шаг 4: Наклонить Коллектор (чтобы слить остатки воды из Коллектора)

Шаг 5: Повернуть Коллектор на максимально низкий угол (чтобы солнце не попадало на Коллектор, который остался без воды)

Если нужно (если есть риск замерзания Бака коллектора до следующего солнечного дня), можно также удалить остатки воды из Бака коллектора; для этого нужно открыть кран 4 (при закрытых кранах 6, 8)

Слив воды также желателен перед аномальными заморозками. Если коллектор замерзнет и его придется снимать (чтоб перенести в теплое помещение), соединение Коллектора с шлангами труб 1, 2 должно быть разъемным («американки», хомуты, др.)

Заполнение системы водой (в начале солнечного дня после морозов) делается через последовательность следующих действий (предполагается, что Бак коллектора заполнен водой, шланги 14 и 15 есть установленные, краны 6, 8 и 5 есть открытые, а краны 3 и 4 есть закрытые):

Шаг 1: Открыть кран 3 (при открытом кране 5). В результате этого вода идет из Бака (через трубу 1) в Коллектор и выливается из него через кран 5 на землю. Это нужно, чтобы слить «ржавую» воду из Коллектора. Кран 5 закрывается, как только вся ржавая вода уйдет

Шаг 2: Открыть кран 4

Шаг 3: (если это нужно) Вытеснить остатки воздуха из Коллектора. Для этого нужно временно включить насос 16: это приведет к вытеснению всего воздуха из Коллектора (в его Бак) и вытеснению воздуха из Бака коллектора в Бак дома. Насос 16 нужно выключить, как только весь воздух (из Коллектора и его Бака) окажется в Баке дома. После этого нужно временно открыть кран 13, чтобы выпустить весь воздух из Бака дома

Шаг 4: (если это нужно) Повернуть Коллектор на «рабочий угол солнца»

Бак коллектора заполняется водой через последовательность следующих действий (краны 3 и 4 должны быть закрытые):

Шаг 1: (если это нужно) Установить шланги 14 и 15

Шаг 2: Открыть краны 6 и 8. В результате этого вода (из Бака дома) заполняет Бак коллектора, а его воздух сжимается в верхней части Бака коллектора

Шаг 3: Временно включить насос 16, чтобы вытеснить воздуха из Бака коллектора в Бак дома. Насос 16 нужно выключить, как только весь воздух (из Бака коллектора) окажется в Баке дома

Шаг 4: Временно открыть кран 13, чтобы выпустить весь воздух из Бака дома

Но если Бак коллектора есть стальной и незащищен изнутри, вода в нем окажется ржавой

4-2 Схема c обоими негерметичными Баками (и третьим герметичным Баком):

В этой схеме Бак коллектора и Бак дома являются негерметичными, а в воду Бак дома погружен третий бак, который является герметичным, и его вход подключен к холодной воде. Очевидно, эта холодная вода (которая заходит и хранится в Герметичном баке) нагревается от горячей воды Бака дома; выход из Герметичного бака дает нагретую таким образом воду в систему горячего водоснабжения дома

Как и в схеме 4-1, есть насос, который согласно программе таймера 1-3 раз в сутки перемешивает воду Бака коллектора и Бака дома. Но схема 4-2 оказывается заметно дешевле (чем 4-1), поскольку:

- Бак коллектора и Бак дома являются более дешевыми (поскольку они имеют право быть негерметичными), хотя необходимость третьего Герметичного бака уменьшает экономию лишь до нескольких десятков EUR

- Шланги 14 и 15 могут быть дешевыми садовыми шлангами

- Несколько деталей оказываются ненужными: (согласно рисунку из 4-1) предохранительный клапан 12, клапан 13 и несколько шаровых кранов

Кроме того, схема 4-2 есть более безопасная, поскольку:

- Температура воды в Герметичном баке не может превысить 100 градусов

- Схема 4-1 имеет риск разгерметизации горячего водоснабжения из-за возможных повреждений шлангов 14, 15, труб 1, 2, обоих Баков или Коллектора

- Схема 4-1 может иметь сложную процедуру заполнения водой герметичного Бака коллектора, чтобы ржавчина с его внутренних стенок не перешла в воду

Но в то же время схема 4-2 может оказаться менее удобной для потребителей, поскольку Герметичный бак имеет небольшой объем горячей воды (20-50 литров), и она может нагреваться (от тепла воды Бака дома) неудобно долго

3, 4, 5, 6 – Шаровые краны

7 – Труба холодной воды

9 – Труба горячей воды

10, 11 – Латунные (стальные, чугунные) тройники. Эти тройники устанавливаются на нижнем выходе Коллектора

12 – Шланг для временных установок от крана 6 до тройника 11

14, 15 – Шланги (или трубы), которые соединяют Бак коллектора и Бак дома

16 – Насос, который перекачивает воду (из Бака дома в Бак коллектора) по шлангу 15. Это насос того типа, который обычно используется в домашних системах отопления как циркуляционный насос. Переключение скоростей этого насоса будет тоже нужным (это будет описано ниже)

17 – Обратный клапан, который пропускает воду только в сторону Бака коллектора

18 – Возможный обратный клапан, который не пропускает воду из шланга 15, но пропускает уличный воздух в сторону шланга 15

Насос 16 снабжается таймером, который 1-3 раз в сутки включает насос 16 по 5-15 минут. В эти периоды насос 16 перекачивает горячую воду (из Бака дома в Бак коллектора) по шлангу 15. Как только Бак коллектора окажется переполненным, вода начнет выливаться из него по шлангу 14 в Бак дома. Таким образом, вода Бака коллектора перемешивается с водой Бака дома, в результате чего температура воды в обоих Баках оказывается примерно одинаковой (это есть механизм передачи тепла от Бака коллектора к Баку дома)

Разница высот между Баками должна быть достаточно большой (около 1 м и больше дно Бака коллектора должно быть выше дна Бака дома), чтобы обеспечить нужную скорость движения воды по шлангу 14 под действием этой разницы. Скорость насоса 16 выбирается такой, чтобы вода успевала уходить из Бака коллектора (через шланг 14) и не переливалась через его край

Добавление холодной воды в систему обоих негерметичных Баков делается через временное открытие крана 6: вода поступает (в Бак коллектора) из трубы 7 через шланг 12. Кран 6 должен располагаться в месте, откуда видно уровень воды в Баке дома; кран 6 нужно сразу закрыть, как только Бак дома окажется полностью наполненным. Шланг 12 может временно устанавливаться (раз в несколько недель) для выполнения этой операции… Кроме того, шланг 12 может идти от какого-то насоса, питающегося от скважины, колодца, бака с водой

Нужно обратить внимание на возможно большие утечки тепла из шлангов 14, 15. Первой причиной этих утечек является объем воды, который остается в шлангах 14, 15 после выключения насоса 16 (очевидно, что эта вода потеряет свое тепло до следующего включения насоса 16). Вторая причина – утечки тепла через стенки этих шлангов во время работы насоса 16

Утечки тепла из-за первой причины зависят от следующего:

- Длина шлангов 14, 15. Если расстояние между Баками есть 30 метров, в шлангах остается около 6 литр горячей воды в случае, если они есть садовые шланги размера «1/2 дюйм» или серые трубы размера «20 мм». Очевидно, каждое включение насоса 16 это потеря тепла этих 6 литр (это 5-10 % производства нашей ГВС на протяжении солнечного дня); если будет 2 шт. включений насоса 16 в сутки, мы будем терять 20-30 % солнечного тепла в мае-сентябре и намного больше в остальные месяцы. Очевидно, эти потери пропорциональны длине шлангов 14, 15

- Внутренний диаметр шлангов 14,15: если использовать черные резиновые шланги с внутренним диаметром 6-8 мм, это уменьшит тепловые утечки в 2,5-4 раз по сравнению с предыдущим примером. Но эти шланги есть более дорогие, и поток воды по ним будет заметно меньше, что увеличит утечки тепла из-за второй причины

Но существует хороший метод уменьшения (во много раз) тепловых утечек из-за первой причины: это сделать так, чтобы вода уходила из шлангов 14, 15 (в Бак дома) после выключения насоса 16. Для этого нужно сделать так, чтобы эти шланги имели наклон (в сторону Бака дома) по как можно большей своей длине. Очевидно, в этом случае вода стечет из шланга 14 в Бак дома. Для обеспечения ухода воды из шланга 15 необходимо установить на него обратный клапан 18: как только насос 16 выключится, клапан 18 пропустит уличный воздух внутрь шланга 15, что даст возможность воде стечь из него в Бак дома. Изгиб 19 шланга 15 тоже целесообразен, поскольку уровень воды в шланге 15 установится по уровню воды в Баке дома (шлангу 14 аналогичный изгиб не нужен, если он входит в Бак вверху)

Схема 4-2 будет идеально работать в мае-сентябре, но в другие месяцы могут быть проблемы. В это время имеет смысл изменить работу солнечного ГВС, например, перейти только на одно включение насоса 16 в сутки. Кроме того, можно отключать тот электрический таймер во время несолнечных периодов; его можно опять включить на время длинных солнечных периодов этих месяцев. В периоды этих отключений нужно включать насос 16 вручную вечером в случае солнечного дня

Работа солнечного ГВС в морозные периоды имеет те же проблемы, а также требует защиты от замерзания насоса 16 и шлангов 14, 15. Кроме того, в конце солнечного дня (во время морозов) нужно произвести следующие операции (для слива воды из Коллектора и труб 1, 2 через следующие действия):

Шаг 1: Передать горячую воду из Бака коллектора в Бак дома (через включение насоса 16)

Шаг 2: Закрыть краны 3, 4 (чтобы вода не сливалась из Бака коллектора)

Шаг 3: Открыть кран 5 (который выпустит воду из труб и Коллектора)

Шаг 4: Наклонить Коллектор (чтобы слить остатки воды из Коллектора)

Шаг 5: Повернуть Коллектор на максимально низкий угол (чтобы солнце на попадало на Коллектор, который остался без воды)

Если нужно (если есть риск замерзания Бака коллектора до следующего солнечного дня), можно также удалить остатки воды из Бака коллектора; для этого нужно открыть кран 4

Заполнение системы водой (в начале солнечного дня после морозов) делается через последовательность следующих действий:

Шаг 1: Установить шланг 12

Шаг 2: (если в Баке коллектора нет воды) Заполнить Бак водой на 30-80 %. Во время этого действия: краны 3, 5 должны быть закрытые, а кран 4 должен быть открытый. Заполнение водой Бака делается через временное открытие крана 6 (в результате этого холодная вода поступает в Бак через шланг 7 и трубу 2)

Шаг 3: Закрыть кран 4 и открыть кран 3

Шаг 4: Временно открыть кран 5. В результате этого вода идет из Бака (через трубу 1) в Коллектор и выливается из него через кран 5 на землю. Это нужно, чтобы слить «ржавую» воду из Коллектора. Кран 5 закрывается, как только вся ржавая вода уйдет

Шаг 5: Открыть кран 6 на несколько секунд (чтобы вытеснить весь воздух из Коллектора через трубу 1)

Шаг 6: Открыть кран 4

Шаг 7: (если это нужно) Временно открыть кран 6, чтобы заполнить водой Бак коллектора и Бак дома

Шаг 8: Удалить шланг 12

Шаг 9: (если это нужно) Повернуть Коллектор на «рабочий угол солнца»

Приложение 1: Взаимодействие солнечного ГВС с обычным ГВС (газовым или электрическим):

Конечно, можно придумать много схем, как соединить такое солнечное ГВС с электробойлером или газовым котлом (или колонкой)

Но лучше не рискуйте так делать. Посмотрите, как взрывается электробойлер (как это сделали «Разрушители мифов»): https://www.youtube.com/watch?v=wLf-WGQyueY

Приложение 2: О негерметичном Баке (для схем 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1, 3-1, 3-2, 3-3, 4-2):

Это может быть один из следующих вариантов:

- Бак из пластика, в т. ч. какая-то стандартная емкость: большой бутыль, ванная, др.

- Бак, сваренный из стального листа толщиной 2-4 мм

- Бак из какой-то стандартной металлической емкости, например бочка, большой бутыль

- Бак из нержавеющей стали (но стоимость такого бака может оказаться сравнимая со стоимостью остальной солнечной ГВС)

- Бак на основе полиэтиленовой пленки (он будет описан ниже)

Будет лучше, если Бак даст хозяин. Но (чтобы не потерять клиента и время) имеет смысл предложить ему «временный бак» (описан ниже), который он потом может заменить на «свой» вариант, когда он у него будет

Бак должен получить толстую теплоизоляцию (от 15 см до 30 см толщины) со всех сторон

Низ бака лучше теплоизолировать пенополистиролом (Бак просто ставится на листы пенополистирола с общей толщиной 15-30 см). Если Бак располагается на улице, нужно его закрепить от ветра: через дополнительные крепления, через склеивание листов пенополистирола и Бака

Верх Бака можно теплоизолировать стекловатой, которая защищается (полиэтиленовыми пленками) от попадания паров воды Бака и попадания дождевой воды

Теплоизоляция стен Бака может быть сделана пенополистиролом и / или стекловатой

Пенополистирол и стекловата могут быть старыми, но не мокрыми

Кроме того, Бак можно покрыть пленками для улучшения внешнего вида и защиты от ветра, дождя, снега, росы, др.

Это есть Бак на основе полиэтиленовой пленки (вид сбоку):

Его теплоизоляция:

- Дно и стенки – это листы пенополистирола. Они скрепляются обычной полиуретановой пеной (из баллончиков). Если объем бака большой (больше 80-100 литров) или склеивание пеной не очень интенсивное, нужно укрепить стенки бака от «раздувания» под давлением воды: это делается деревянными рейками (4 шт. реек закрепляются на наружной поверхности всех 4-х стенок бака на 20-30 см ниже верхнего края бака)

- Верх – это стекловата. Ее лучше упаковать в полиэтиленовую пленку в виде «подушки», которая кладется на верх Бака

Кроме того, этот бак состоит из двух полиэтиленовых пленок: одна пленка покрывает дно и стенки бака, а вторая пленка кладется на воду. Края обоих пленок скручиваются в валик, который фиксируется прищепками, закрепленными на веревке, которая идет по всем четырем сторонам верха бака

Описанный бак является не только дешевым, но и:

- Это может быть бак любого нужного объема

- Обычно под конец сезона в баке собирается много грязи из-за осадка воды. В этом случае можно просто установить новую «Нижнюю полиэтиленовую пленку» вместо мытья бака

Этот бак может быть временный: хозяин может установить этот бак на 1-2 сезона. Для поиска оптимального объема бака и / или пока хозяин не найдет пластиковый или стальной бак нужного объема

Бак на основе полиэтиленовой пленки имеет специфические входы-выходы труб (шлангов)

Один из вариантов соединения трубы (шланга) с таким баком изображен на следующем рисунке: шланг (или труба) заходит в бак через его верх, точнее через стык верхней и нижней полиэтиленовых пленок:

Это очень простое и дешевое соединение, и оно разрешает легко менять «Нижнюю полиэтиленовую пленку», но это соединение имеет следующие недостатки:

- Проблемы с заполнением водой трубы (шланга): воздух, скопившийся вверху шланга (трубы), может сделать движение воды проблемным

- Проблемы с герметизацией прохода трубы (шланга) через стык этих пленок: дырки этого стыка являются нежелательными проходами для пара из бака

- Проблемы внешнего вида

«Переливной выход» (это шланг 8 на схемах Глав 1..4) соединяется с «Баком на основе полиэтиленовой пленки» через следующее устройств (оно устанавливается на 3-6 см ниже верхнего края пенопласта Бака):

Та «гайка» должна герметизироваться на резьбе «штуцера» (фумкой или специальным герметиком-клеем)

Если Бак устанавливается на чердаке, может быть смысл поднять его над уровнем пола чердака (вплоть до максимальной высоты под крышей). Это может быть деревянная конструкция, которая опирается на пол или подвешивается к деревянным деталям крыши. Кроме того, Бак (точнее деревянный щит для его опоры) может подвешиваться к крыше чердака на стальных проволоках. Каждая натянутая стальная проволока диаметром 1 мм может держать 10-12 кг веса (увеличение ее диаметра в 2 раза увеличивает допустимую нагрузку в 4 раза) при 3-кратном запасе прочности. Но склонность стальной проволоки к ржавению требует увеличить запас прочности до 5-10 (не более 4-6 кг нагрузки для натянутой проволоки диаметром 1 мм)

Если Бак должен устанавливаться на специальной Башне возле солнечного устройства, эта Башня может быть сделана из стального проката (уголок и др.). Более дешевый вариант (но менее долговечный) – изготовление Башни из деревянных реек. Еще более дешевые альтернативы Башни:

- Установка Бака на крыше находящегося рядом строения (сарай, летний душ, др.)

- Установка Бака на ветках находящегося рядом дерева или на его обрезанном стволе

Будет лучше, если хозяин сделает Башню сам, поскольку обычно в хозяйстве есть много материалов, из которых она может быть сделана

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 92; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!