Как рассчитать коллектор для теплого пола
Коллектор (с точки зрения отопления) – устройство, которое распределяет подачу теплоносителя. Проще говоря, это труба, к которой производят подвод отопительных контуров. Данная система имеет множество контуров из-за гидравлического сопротивления, которое не допускает прокладки одной сплошной трубой.
В данной статье мы поговорим о том, как рассчитать коллектор для теплого пола.
Для расчета теплого пола необходимо определить цель установки системы. Будет это основной источник отопления или дополнительный, использующийся в комплексе с радиатором. В зависимости от выбора будет определяться необходимая мощность системы.
Также нормы обогрева указаны в строительных нормативных документах, где говорится:
- В жилых помещениях температура пола должна быть до 29 градусов.
- Температура пола может повышаться до 35 градусов в местах, граничащих с окнами и внешними стенами, для компенсации теплопотерь помещения.
- Температура в 33 градуса регламентируется для помещений с повышенной влажностью, например, ванная комната.
Для определения мощности системы и количества выходов коллектора, необходимо рассчитать количество используемых контуров и их длину. Для этого используется формула:
Рассмотрим на примере помещения с отапливаемой площадью в 10 м2. Шаг укладки трубы составляет 0,15 м, а длина соединяющей трубы – 6м. L= 10 / 0,15 *1,1+(6*2) = 85,3
В случае установки теплого пола на небольших площадях будет достаточно одного контура. В больших за площадью помещениях, пол делят на маленькие участки в соотношении 1:2, где длина помещения превышает ширину в два раза.
Количество допустимых подключений петель к коллектору определяется его пропускной способностью и диаметром. Тепловая нагрузка, на которую рассчитан коллектор, указывается в паспорте изделия. Рассмотрим пример, где коэффициент пропускной способности равен 2,23м3/ч, тогда можно подобрать насос который будет выдерживать нагрузку в 10 – 15 Вт.
Каждый контур несет свою нагрузку в зависимости от длины и диаметра трубы. Поэтому необходимо определить тепловую нагрузку каждого контура. Если площадь теплого пола составляет 10 м2, а теплоотдача на каждом метре площади – 70 Вт, то 10*70 = 700 Вт. В результате смесительный узел сможет обеспечить при максимальной нагрузке работу 15000/700 = 21 контура площадью в 10 м2. Это в теории. На практике стоит использовать меньшее количество контуров минимум на 2. Стоит обратить внимание на количество выходов , при выборе самого коллектора.
В случае, когда большая разница в длине трубы, на контуре, рекомендуем использовать автоматику, в комплекте со смесительным узлом компании Uponor. Автоматика компании Uponor, позволяет балансировать систему теплого пола автоматически, что убирает человеческий фактор. Расчет солнечного коллектора для отопления дома и ГВС
Обновлено: 15 мая 2022.
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.
1 Расчет реальной мощности солнечного коллектора
2 Сколько нужно солнечных коллекторов для отопления дома?
3 Подключим горячее водоснабжение?
4 Советы по отоплению дома гелиоколлекторами
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
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
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 расчета солнечного коллектора для ГВС проста:
Pw = 1,163 x V x (T – t) / 24
Обозначения:
- 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.
- 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!
Хотите получить помощь мастера, специалиста в этой сфере? Переходите на портал поиска мастеров Профи. Это полностью бесплатный сервис, где вы найдете профессионала, который решит вашу проблему. Вы не платите за размещение объявления, просмотры, выбор подрядчика.Если вы сами мастер своего дела, то зарегистрируйтесь на Профи и получайте поток клиентов.
Ваша прибыль в одном клике!Как рассчитать солнечную энергию
Эта статья покажет вам, как рассчитать энергию, вырабатываемую солнечными коллекторами, и как это соотносится с размером бака, который вам нужен. Он также покажет вам, на что обращать внимание при выборе солнечного коллектора для вашего проекта и стоимости за БТЕ.
Наши коллекторы похожи на чайник! Зная выходную мощность ваших коллекторов, вы можете легко определить, сколько горячей воды они могут производить, и определить, какой объем бака вам понадобится для солнечной системы.
Как рассчитать солнечную энергию
Большинство солнечных водонагревательных панелей тестируются различными испытательными агентствами, и составляется график и отчет, показывающий производительность панелей, как показано ниже для наших коллекторов.
Этот отчет об испытаниях был представлен в NRCan и одобрен для поощрения и грантов в области горячего водоснабжения жилых и коммерческих помещений.
В большинстве стран мира единицы энергии используются в ваттах и джоулях, однако в Канаде и Северной Америке системы водяного отопления измеряются в БТЕ. Большинство солнечных коллекторов, которые годами использовались в Европе, имеют отчеты об испытаниях в «Ваттах».
SRCC и CSA — это буквы, которые очень свободно разбрасываются по солнечной промышленности. Однако программа поощрения правительства Канады по солнечной энергии включает в себя множество коллекционеров, которые были протестированы различными агентствами по всему миру. Если они прошли испытания в соответствии со стандартом CSA F 378-87, они имеют право на участие в программе стимулирования ecoENERGY.
Полный список одобренных коллекторов можно найти здесь — одобренные ecoENERGY коллекторы . Мы перечислены примерно на 7 компаний из нижней части списка эвакуированных труб.
Испытанная МАКСИМАЛЬНАЯ мощность наших солнечных коллекторов составляет 1762 Вт. Обратите внимание на наклон графика вниз вправо.
Выходная мощность всех коллекторов падает таким образом, это связано с эффективностью теплопередачи, когда Дельта Т (разность температур) увеличивается, т.е. когда температура снаружи очень низкая, а температура воды внутри высокая, эффективность коллекторов падает. Наклон этого графика различен для всех коллекторов. И плоские коллекторы, и вакуумные трубчатые коллекторы ведут себя одинаково, но в целом график для плоских коллекторов более крутой (т.е. менее эффективен, когда на улице холодно). Наклон этого графика встроен в данные для каждого коллектора, которые используются в Retscreen для расчета выходной мощности коллекторов.
Чем лучше коллектор изолирует температуру снаружи, тем эффективнее он работает, когда на улице холодно.
Сколько стоит 1762 Вт?
Ваш чайник в вашем доме будет иметь мощность от 1000 до 2000 Вт (1 или 2 кВт)
Следовательно, для сравнения, наши панели эквивалентны чайнику! Сейчас это звучит немного, но представьте себе, сколько будет стоить нагреть ваш 50-галлонный резервуар для воды с помощью чайника в течение следующих 20 лет.
Солнечные коллекторы будут нагревать воду в течение многих лет и десятилетий, используя бесплатную энергию солнца. Вот почему коллекторы с вакуумными трубками настолько эффективны для нагрева воды.
“Есть ложь, наглая ложь и статистика”
Наши коллекторы прошли испытания в испытательном центре TUV в Германии, который соответствует стандарту CSA F378-87 для использования в Канаде. SRCC — это американский испытательный центр, который сообщает о тепле, выделяемом в БТЕ. Наши сборщики также проходят тесты SRCC, но весь процесс занимает около 18 месяцев и стоит около 50 000 долларов. У нас уже есть сертификаты, одобренные NRCan и программой ecoENERGY, SRCC будет дополнительной сертификацией. В конце концов, не имеет значения, какой испытательный центр используется.
Данные SRCC используются некоторыми производителями коллекторов для очень умного маркетинга. Я не буду называть компанию, но эта компания продает плоские солнечные коллекторы. Толпа плоских пластин любит всем говорить, что коллекторы с плоскими пластинами намного лучше, чем коллекторы с вакуумными трубками.
Быстрый визит на сайт SRCC может показать это утверждение как полную ерунду, официальные данные не подтверждают это утверждение.
На веб-странице SRCC есть отчеты, показывающие тепло, производимое десятками и десятками различных солнечных панелей. (Эта страница может долго загружаться)
Подлый маркетинговый флаер, который у меня есть от производителя плоских плит, любит цитировать “Посмотрите, сколько BTU производят наши сборщики” из раздела отчета “Теплый климат”. Эти условия «теплого климата» хороши, если вы живете на Гавайях, а не в Канаде. Эта ссылка покажет, как вакуумированный трубчатый коллектор может производить в 12 раз больше тепла, чем плоский коллектор. Прочитайте это для получения дополнительной информации .
Таким образом, в конечном итоге все сводится к стоимости за БТЕ.
Например, другие компании в Канаде продают солнечные коллекторы с вакуумными трубками, заявляя, что их максимальная выходная мощность составляет около 650 Вт! Они продаются по цене около 1000 долларов за коллектор на 20 трубок.
Поскольку наши коллекторы производят 1762 Вт, а мы продаем их по цене 1100 долларов США, тепловая мощность наших коллекторов почти в 3 раза выше.
Последнее, что мы слышали, плоские коллекторы стоят около 1250 долларов каждый, обычно они всегда устанавливают 2 плоских коллектора, чтобы вы могли получать тепло в зимние месяцы, поэтому вы платите 2400 долларов только за коллекторы.
Когда вы получите расценки на солнечную систему нагрева воды, помните об этом факте, система с плоским коллектором может быть немного дешевле в установке, но она может производить гораздо меньше тепла. Если вы не знаете, что вакуумные трубчатые коллекторы производят больше тепла, то очевидно, что более дешевая система будет хорошо выглядеть, но не будет производить столько тепла.
В конце концов, мы нашли только один надежный способ узнать, как коллектор будет работать в вашем климате, и это использовать RETSCREEN – см. здесь .
Сколько горячей воды будут производить солнечные панели Latitude51.
В этом разделе приведены основные математические операции, показывающие, как рассчитать нагрев воды. Это может не представлять интереса для большинства из вас, но это даст людям, занимающимся самостоятельными работами, некоторую информацию о том, почему вам нужно как минимум 50 галлонов хранилища для каждого установленного коллектора.
Определение 1) Ватт равен 1 джоулю энергии в секунду. Он измеряет скорость преобразования энергии.
Определение 2) Чтобы нагреть 1 литр воды на 1 градус Цельсия, требуется приблизительно 4200 Дж.
Определение 3) 1 БТЕ примерно равна 1055 Дж. Следовательно, 10 000 БТЕ = приблизительно 10,5 миллионов джоулей.
Связь энергии с нагревом воды.
Практически у каждого в доме есть электрический чайник. Например, это может быть чайник мощностью 2 кВт (2 киловатта или 2000 Вт). температуру на 90 градусов С
На сколько джоулей нагреть воду?
Джоули = 4200 x 1 (литр) x 90 (градусы Цельсия)
= 378 000 Дж
Чайник мощностью 2 кВт (2000 Вт – Помните ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1) выше, 1 Вт = 1 Дж энергии в секунду.
)
Итак, 378 000 Дж разделить на 2000
= 189 секунд, чтобы закипятить чайник.
Солнечные батареи и вода для бытовых нужд
Если каждый солнечный коллектор latitude51, согласно климатическим данным Retscreen для Калгари, будет производить в среднем 38 000 БТЕ в день. 38 000 БТЕ = около 40 миллионов джоулей энергии в день.
Если у вас есть бак на 50 галлонов США (или 200 литров), для нагрева воды в баке с 10°C до 54°C (54°C = примерно 130°F, на которую обычно устанавливается ваш водонагреватель)
Уравнение такое же, как и выше…
Джоули = 4200 x 200 литров x Разница температур в градусах Цельсия
= 4200 x 200 x (54 – 10) около 40 миллионов джоулей в день в среднем. Вот почему мы рекомендуем, чтобы каждая панель имела примерно 50 галлонов или 200 литров для хранения, потому что одна панель нагревает резервуар до температуры душа за один день.
Помните, что это среднее число, летом панели производят больше тепла, и к полудню температура в 50-галлонном резервуаре будет намного выше 130 градусов по Фаренгейту.
Зимой каждый сборщик будет производить чуть меньше. Летом температура в резервуаре может легко достигать 180 градусов по Фаренгейту. Вот почему необходимо правильно подобрать размер системы, потому что, как только она достигнет +180 градусов по Фаренгейту, должен быть способ сброса избыточного тепла для охлаждения вашего система.
Помните, что когда вы уезжаете в отпуск, в доме никто не пользуется водой. Ваш танк станет очень горячим! Вот почему вам нужно правильно подобрать размер системы, резервуар без возможности отключения тепла может быть очень опасным.
Различные солнечные коллекторы от разных производителей производят разное количество тепла. Возможно, вам придется скорректировать расчеты.
*****
Обновление – с тех пор, как мы написали эту статью в феврале 2010 года, были добавлены и изменены некоторые новые правила.
Более подробную информацию см. в этой статье.
*****
Определение размеров солнечной батареи – Солнечная система горячего водоснабжения Руководство по размерам
Определение размеров солнечной батареи – Солнечная система горячего водоснабжения Руководство по размерам | СолнцеЗемля`
Перейти к навигации Перейти к содержимому
Запросить цену
Средняя температура колодезной воды для Северной Америки
Независимо от типа конструкции системы, первым шагом при выборе размера солнечной батареи является определение нагрузки по горячей воде.
Как только станут известны потребности в БТЕ/день, размер массива можно будет подобрать в соответствии с нагрузкой. Приведенная ниже таблица представляет собой руководство по выбору параметров солнечной системы горячего водоснабжения, в ней приведены средние значения дневного расхода в GPD (галлонах в день) для широкого спектра коммерческих применений. Эти среднесуточные показатели основаны на рекомендациях ASHRAE и опыте подрядчиков.
| Приложение | Средний дневной розыгрыш |
|---|---|
| Мотели: | |
| 20 штук или менее | 20 галлонов в день/шт. |
| 60 шт. | 14 галлонов в день/шт. |
| 100 шт. или более | 10 галлонов в день/шт. |
| Квартиры: | |
| Блок с одной спальней | 20 галлонов в день/шт. |
| Спальня с двуспальной кроватью | 35 галлонов в день/шт. |
| Номер с тремя спальнями | 45 галлонов в день/шт. |
| Блок с четырьмя спальнями | 55 галлонов в день/шт. |
| Общежития | 13 GPD/студент |
| Начальные школы | 0,6 балла в день/учащийся |
| Младшие и средние школы | 1.8 GPD/студент |
| Служба общественного питания: | |
| Полноценный ресторан и кафетерий | 2,4 галлона в день за порцию |
| Фаст-фуд, забегаловки, деликатесы | 0,7 галлона в день за порцию |
Преобразование расхода горячей воды в БТЕ
Чтобы использовать дневной расход, рассчитанный по таблице выше, мы должны перевести его из галлонов в день в БТЕ в день. Это преобразование основано на том факте, что требуется 8,34 БТЕ (британских тепловых единиц) энергии, чтобы поднять 1 галлон воды на 1 градус Фаренгейта.
ему придется поднимать каждый галлон воды, поступающей из водопроводной/колодезной воды, до типичной желаемой уставки 135 F. В зависимости от региона страны средняя температура водопроводной/колодезной воды может достигать 42¡F в северном штате Мэн. до 77¡F в южной Флориде. Чтобы определить энергию, необходимую для нагревания каждого галлона воды, мы просто вычисляем разницу температур между водопроводной/колодезной водой и заданной температурой, а затем умножаем эту разницу на 8,34. Таким образом, для нагревания галлона воды в северном штате Мэн потребуется в среднем 776 БТЕ (8,34 БТЕ/галл-F*[135 F – 42 F]), и только 484 БТЕ (8,34 БТЕ/галлон-F*[135 F – 77 F]) в южной Флориде.
Расчет площади коллектора, необходимой для удовлетворения потребности в горячей воде
Оптимальный размер солнечной батареи достигается путем согласования нагрузки с выходной мощностью солнечной батареи в ясный летний день. Сопоставляя выходную мощность системы с ясными летними днями, вы гарантируете, что система работает с максимальной производительностью, не переходя в условия стагнации, которые могут сократить срок службы компонентов.
Системы калибровки в соответствии с этими линиями обычно дают долю солнечной энергии 60-70%.
Мощность коллектора в ясный летний день почти соответствует мощности категории C рейтинга SRCC OG-100. Наши окрашенные коллекторы абсорбера имеют производительность в ясный летний день 1035 БТЕ/кв. футов, а производительность нашего абсорбера из черного хрома составляет 1070 БТЕ/кв. футов. Используя эти выходные данные, мы можем легко рассчитать площадь коллектора, необходимую для нагревания галлона воды. Это соотношение количества коллекторов, требуемое на галлон вытяжки, можно рассчитать как:
Размер R =1,15*8,34*(135-T сеть/скважина )/Q коллектор Где Q коллектор – выход коллектора 1,07 БТЕ/кв5 или 1,07 БТЕ/кв. футов. Коэффициент 1,15 в начале уравнения означает превышение размера массива на 15% для учета реальных потерь в трубопроводах и резервуаре-накопителе, а также умеренных неравномерностей потока, возникающих между берегами в коммерческих массивах.