Расчет диаметра коллектора отопления

Распределительный коллектор отопления служит для равномерного распределения энергии теплоносителя, циркулирующего по контуру отопительной системы, между отопительными приборами. Такой подход обеспечивает не только комфортные условия проживания, но и увеличивает срок службы системы в целом.

Устройство коллектора отопления

Его несложно понять, если рассмотреть наиболее простую модификацию изделия.

Как видно из рисунка, к такому коллектору можно подключить лишь 2 контура отопления.

Устройство коллектора отопления

Более сложные варианты. Например, на 3 отдельные «нитки».

Устройство коллектора отопления

Недостаток таких распределителей – невозможность регулировки подачи теплоносителя в каждый контур. Поэтому для жилого строения, в котором есть целый ряд разнотипных помещений, в которых необходимо поддерживать различную температуру, целесообразно использовать более совершенные модификации коллектора. На рисунках показаны некоторые варианты такого инженерного решения.

Устройство коллектора отопления

На фото ниже – коллектор со встроенными расходомерами.

Устройство коллектора отопления

Общие сведения

На сегодняшний день коллекторы, которые в народе называют гребенками, применяют для совокупного подключения ряда отопительных и сантехнических приборов. Внешне это устройство представляет цилиндрическую деталь с одним вводом и множеством отводов. Каждый отвод снабжается запорной арматурой. Принцип работы данного устройства следующий – вода или другая жидкость подается на ввод под давлением. Далее она распределяется по отводам, которые позволяют параллельно подключить несколько сантехнических приборов или, к примеру, несколько контуров системы теплого пола.

Общие сведения

Коллекторное подключение позволяет обеспечить равномерный напор воды во всех сантехнических приборах при их одновременном включении. В случае использования гребенок в системах отопления, обеспечивается равномерный нагрев всех отопительных приборов (радиаторов или контуров теплого пола).

Общие сведения

Схема использования коллекторов в системе теплого пола

Общие сведения

Собрать гребенку из полипропилена своими руками довольно просто, причем для этого понадобится лишь набор тройников и шаровых кранов.

Общие сведения

При этом устройство будет обладать рядом достоинств, таких как:

Общие сведения

Устойчивость к коррозии. Герметичность, так как фитинги надежно свариваются друг с другом. Долговечность – на полипропиленовых стенках фитингов практически не оседает накипь. Дешевизна, благодаря тому, что цена полипропиленовых труб и фитингов не высокая. Надежность, так как полипропилен является достаточно прочным материалом. Возможность выполнить ровно столько отводов, сколько требуется. Возможность использовать изделие как для системы водоснабжения, так и для отопления.

Общие сведения

По этим причинам многие специалисты предпочитают металлическим коллекторам устройства, собранные самостоятельно из полипропиленовых деталей.

Общие сведения

Общие сведения

Что такое распределительный коллектор?

Коллектор для системы отопления представляет собой гребенку из металла. В ней установлены выводы, которые будут соединять коллектор с приборами отопления. Такое устройство может быть безразмерным, и при увеличении количества приборов отопления можно просто его нарастить. Тем более что сделать это несложно.

К тому же коллектор снабжается различной запорной арматурой, которая и контролирует процесс, и регулирует подачу теплоносителя на отдельные контуры системы. К примеру, на выходе могут быть установлены два вида кранов:

  1. Отсекающие — с их помощью можно полностью перекрыть подачу теплоносителя.
  2. Регулировочные — они предназначены для регулировки объема и подачи горячей воды в систему.

Плюс ко всему в коллектор устанавливают воздуховыпускные и сливные клапаны. Часто именно здесь располагают счетчики контроля тепла — ведь это удобно, когда вся измерительная арматура расположена в одном месте.

Коллекторный блок из двух гребенок

Коллекторы обычно объединяют в коллекторный блок, который состоит из двух гребенок: для подачи теплоносителя и для обратки. Это обязательное условие. И каждая гребенка снабжается всей необходимой арматурой.

В частных домах из несколько этажей коллектор для систем отопления устанавливается на каждый этаж и отвечает за тепло внутри комнат этого этажа. Удобство такой схемы заключается в том, что иногда необходимо изменить температурный режим некоторых комнат, которые в дневное время не используются. К примеру, если на втором этаже расположены спальни. Тем самым можно контролировать расходы топлива. И это осуществимо потому, что каждый контур, снабженный коллектором, является автономным.

Читайте также:  Биокамин своими руками: пошаговая инструкция

Так можно отключить целый этаж, отдельную комнату или всего лишь одну батарею. То есть, контролировать тепло внутри всего дома с коллекторной группой намного проще и удобнее. При этом остальные приборы будут функционировать в нормальном рабочем режиме. Кстати, через коллекторы можно подключать не только радиаторы отопления, но и «теплый пол».

Во всей этой системе есть один очень важный момент — каждый радиатор нагревается равномерно, потому что к нему подходит отдельная труба с теплоносителем. Конечно, соорудить такую систему — значит выложить немалые средства, но эффективность работы такого отопления превосходит все ожидания. Да и экономическая сторона вопроса в процессе эксплуатации постепенно сведет к нулю все расходы, связанные с монтажом отопительной системы. Приплюсуем сюда и возможность быстрого ремонта любого контура или любого отопительного прибора. Стоит только отключить его или группу приборов на выходе из коллектора. Удобно и эффективно.

Как рассчитать коллекторную систему отопления

Несоблюдение этого требования при конструировании коллектора приведет к недостаточной интенсивности подачи теплоносителя, что сильно снизит качество отопления.

Формула расчета

В виде формулы правило площадей будет выглядеть так:

S0 = S1 + S2 + S3 + Sn,

где S0 – это площадь сечения гребенки,

S1-Sn – площади сечений отходящих веток.

Трубопроводы, входящие в гидроколлектор, в расчет не берутся.

Эту формулу можно привести в более понятный вид, вспомнив школьный курс геометрии. Сечение рассчитывается по формуле S = π * r², но для простоты и удобства расчет коллектора лучше производить через диаметр: S = π * d 2 /4. Следуя этой формуле, исходное равенство преобразуется в такую конструкцию:

π * d0 2 /4 = π * d1 2 /4 + π * d2 2 /4 + π * d3 2 /4 + π * dn 2 /4,

где d0 обозначает диаметр гребенки,

d1-dn – внутренние размеры отводящих веток.

Сократив число Пи и занеся все под знак квадратного корня, можно значительно упростить расчеты:

d0=2 * √(d1²/4 + d2²/4 + d3²/4 + dn²/4).

Так выводится универсальная формула, подходящая для того, чтобы рассчитать гидроколлектор любой сложности и конфигурации. Если все отходящие ветки отопления имеют одинаковый размер, равенство упрощается еще сильнее:

где N обозначает количество отводящих от гребенки веток.

Помимо размеров труб коллектора, нужно также учесть расстояния между ними. Так, расстояние между входной и выходной группами веток должно равняться шести диаметрам, а ветки отопительных контуров должны быть удалены друг от друга на три размера.

Выбор правильного диаметра труб

Разобрать схему расчета диаметра гребенки недостаточно для того, чтобы собрать эффективный гидроколлектор. Нужно также понять, какого диаметра должны быть трубы, чтобы баланс системы соблюдался. Основан подбор труб на их внутреннем диаметре, от которого зависит площадь сечения и пропускная способность, то есть количество воды, которое может пройти через систему отопления за единицу времени.

Считается, что для обеспечения комфортной температуры ветки, отходящие от коллектора, должны отдавать 1 кВт тепла на каждые 10 м 2 помещения. Обычно предусматривают 20% запас на случай чрезмерных заморозков, то есть нужно 1,2 кВт на каждые 10 м. Учитывая, что оптимальная скорость движения теплоносителя равна 0,4-0,7 м/с, а ее температура составляет 80 градусов, для помещения площадью 20 м 2 нужны трубы сечением около 10 мм. Расход воды, покидающей гидроколлектор, при этом составит 110 л/час.

Расчет всех этих цифр ведется по сложной формуле, заменить которую проще таблицей. С помощью таблицы легко можно соотнести размер помещения с необходимым размером трубопроводов, зная нужную тепловую мощность системы.

Упрощенная же схема расчета выглядит так: D = √354∙(0,86∙Q:Δt):V, где:

  • D – диаметр трубы в сантиметрах,
  • Q – тепловая мощность отопления в киловаттах (1,2 кВт на каждые 10 м 2 ),
  • Δt – разница температур на подаче из гребенки (80 градусов) и возврате (обычно 65-70 градусов),
  • V – скорость воды в м/с (0,4-0,7 м/с при оптимальном варианте).

Отдельно стоит отметить требуемую мощность насосного узла, устанавливаемого в гидроколлектор. Он заставляет воду циркулировать внутри системы отопления. Она основана на коэффициенте пропускной способности, которая, в свою очередь, зависит от расхода воды и диаметра труб и измеряется в м 3 /ч.

Пример расчета

Чтобы формула расчета коллектора была более наглядной и понятной, стоит рассмотреть примерную ситуацию. Допустим, есть дом площадью 100 кв. м., в котором установлено два контура отопления и один контур нагрева воды для бытового применения. Соответственно, в гидроколлектор будет входить три ветки. Нужно подсчитать необходимый размер гребенки, чтобы на все контуры системы хватало горячей воды.

Читайте также:  Как не платить за отопление в квартире?

Внутренний диаметр труб коллектора можно узнать из таблиц соответствия диаметров и материалов, из которых они сделаны, а можно посчитать самостоятельно с помощью простой линейки. Для примера примем размер равный 20 мм. Все три трубы системы у нас будут одинаковыми. Нужно подставить число 20 в выведенную ранее формулу, и тогда получается:

d0 = 2 * √(20 2 /4 * 3) = 2 * √300 ≈ 36 мм

Важно! Учтите, что если после извлечения корня получается дробное число, округлять его следует в большую сторону, чтобы размер гребенки наверняка подошел.

В представленном примере внутренний диаметр коллектора должен равняться как минимум 36 мм. Подобрать нужный материал трубы, формирующей гидроколлектор, можно из тех же таблиц, или проконсультировавшись в строительных магазинах.

Как рассчитать коллекторную систему отопления Расчет коллектора отопления включает в себя расчёт диаметра гребенки коллектора, количества и диаметра входных и выходных патрубков. Рассчитать коллектор отопления достаточно просто самостоятельно.

Разновидности коллекторов

На сегодняшний день рынок предлагает большое разнообразие коллекторных систем. Самые простые конструкции лишены регулировочной и другой аппаратуры – это даёт возможность покупателю (мастеру) самому решать, какое оборудование он будет в дальнейшем устанавливать. Есть и готовые к использованию коллекторные блоки, «нафаршированные» всевозможными элементами (шаровыми кранами, расходомерами, термодатчиками и т.п.). Это удобно, но дорого. К тому же может статься, что некоторые компоненты вообще не будут востребованы. Зачем же переплачивать?

Полипропиленовый Tebo с 3 выходами, c кранами, 25х20 мм.

Распределительные коллекторы отопления бывают с нижним, верхним или боковым подключением. Первый способ соединения наиболее популярен, так как позволяет максимально скрыть разводку и улучшить эстетичность помещения. В идеале коллектор заключается в нишу или специальный шкафчик, однако с таким расчётом, чтобы доступ к нему был свободным.

В больших домах с мощной и сильно разветвлённой отопительной системой «гребёнки» дополняют гидравлической стрелкой. По сути – это вертикальная труба с торцевыми заглушками, предназначенная для выравнивания параметров рабочего давления и предотвращения гидравлического удара. С одной стороны к стрелке подводится контур отопительных приборов, а с другой – контур котла. При такой схеме каждый контур рекомендуется оборудовать собственным циркуляционным насосом, иначе подобная новация вряд ли будет оправдана.

Никелированный Valtec, 3 вывода.

Распределительные коллекторы отопления изготавливаются из следующих материалов:

  • латунь;
  • нержавеющая сталь;
  • полимер.

Латунные «гребёнки», пожалуй, самые оптимальные с точки зрения соотношения цена/качество. Изделия из «нержавейки» — самые экологичные и долговечные, но и самые дорогостоящие. Полимерные аналоги относительно недороги, но по всем параметрам уступают вышеупомянутым собратьям.

Коллектор Uponor латунный, 2 вывода.

Uponor латунный, 2 вывода, обратка.

Как отрегулировать коллекторную систему отопления

Каждый владелец квартиры или жилого дома предпочитает, чтобы отопительная система работала бесперебойно и с максимальной эффективностью. Для достижения этой цели используются различные способы, среди которых большинство потребителей выбирает распределительные коллекторы. Это устройство пропорционально распределяет тепловые потоки, которые выделяет теплоноситель, благодаря чему отопительная система функционирует максимально продуктивно. Помимо этого разные виды коллекторов для отопления характеризуются своими особенностями и имеют множество преимуществ, о которых следует узнать подробнее.

Как отрегулировать коллекторную систему отопления

Производители

Этот нюанс является одним из ключевых, хотя при выборе составляющих для водопроводной системы мало кто обращает внимание на фирму. А через некоторое время система оказывается источником проблем и требует частого ремонта. Все же лучше потратить немного времени на изучение производителей, которым стоит доверять, чем в будущем постоянно заниматься ремонтом или заменой коллектора. К наиболее востребованным фирмам относятся:

  • Итальянская компания Far, продукция которой хорошо известна российскому потребителю. Несмотря на доступную ценовую политику, коллекторы Far обладают достойным качеством. Например, модель на два отвода предлагается за 1000 рублей. Три отвода уже будут стоить около полутора тысяч. Практически самый дорогой экземпляр обойдется в 2,4 тысячи рублей.

Коротко о главном

Оснащение коллекторного блока должно соответствовать требованиям к функциональности системы. Коллекторное устройство обеспечивает равномерный нагрев отопительных элементов и постоянную температуру в помещении. Изготавливается из следующих материалов: полипропилена, латуни и стали.

Читайте также:  Как утеплить кирпичный дом снаружи: виды утепления

Состоит коллектор из системы, к которой подключают резьбовые элементы, фитинги или регулировочные вентили. Монтаж коллектора производится в специальный шкаф или же применяют кронштейны.

Наряду с ним используют смесительный узел.

Долговечность гребёнок напрямую зависит от материала и качества изготовления. Можно приобрести готовый укомплектованный распределительный блок или самостоятельно смонтировать его из отдельных элементов.

Автоматические смесители

Трехходовые смесительные клапаны – устройства, позволяющие автоматически снижать/регулировать температуру в подающей магистрали, подмешивая в нее остывший теплоноситель из обратки. Дело в том, что котел посылает на все контуры отопления теплоноситель с одинаковой температурой. Теплые полы при этом имеют строгие требования к соблюдению температурного режима, а температура в контуре отопительных радиаторов, как правило, выше, чем в контуре теплых полов. Смесительные клапаны позволяют во всех контурах системы достичь заданной температуры.

Автоматические смесители

Для чего нужен

При монтаже водонапорных систем существует правило: суммарный диаметр всех отводков не должен превышать диаметр подающей трубы. Применительно к отопительному оборудованию это правило выглядит так: если диаметр выходного штуцера котла равен 1 дюйму, то в системе допускается два контура с диаметром труб ½ дюйма. Для небольшого дома, отапливаемого только с помощью радиаторов, такая система будет работать эффективно.

На деле же, отопительных контуров в частном доме или коттедже бывает больше: теплые полы. отопление нескольких этажей, подсобных помещений, гаража. При их подключении через систему отводков, давление в каждом контуре будет недостаточным для эффективного нагрева радиаторов, и температура в доме будет не комфортной.

Поэтому разветвленные системы отопления выполняют коллекторными, этот прием позволяет произвести регулировку каждого контура отдельно и выставить нужную температуру в каждом помещении. Так, для гаража достаточно плюс 10-15ºС, а для детской необходима температура около плюс 23-25ºС. Кроме того, теплые полы не должны нагреваться более 35-37 градусов, иначе по ним будет неприятно ходить, а напольное покрытие может деформироваться. С помощью коллектора и запорной температуры можно решить и эту проблему.

Видео: применение коллекторной системы для отопления дома.

Коллекторные группы для систем отопления продаются в готовом виде, при этом они могут иметь разную комплектацию и количество отводов. Можно подобрать подходящий коллектор в сборе и установить его своими руками или с помощью специалистов.

Однако, большинство промышленных моделей универсальны и не всегда подходят под потребности того или иного дома. Их переделка или доработка может существенно увеличить затраты. Поэтому в большинстве случаев проще собрать его из отдельных блоков своими руками, учитывая особенности конкретной отопительной системы.

Коллекторная группа для системы отопления в сборе

Конструкция универсальной коллекторной группы показана на рисунке. Он состоит из двух блоков для прямого и обратного тока теплоносителя, оснащенных нужным количеством отводов. На подающем (прямом) коллекторе установлены расходомеры, на обратном расположены термоголовки для регулирования температуры обратной воды в каждом контуре. С их помощью можно установить требуемую скорость потока теплоносителя, которая будет определять температуру в отопительных радиаторах.

Коллекторный распределительный узел оснащен манометром, циркуляционным насосом и воздушными клапанами. Подающий и обратный коллекторы объединены в один блок кронштейнами, которые также служат для крепления блока к стене или шкафу. Цена такого блока — от 15 до 20 тысяч рублей. и если часть отводов будет не задействована, установка его будет явно нецелесообразной.

Правила монтажа готового блока показаны в видео.

Гребёнка — коллекторный узел

Самые дорогостоящие элементы в коллекторном распределительном блоке — расходомеры и термоголовки. Чтобы избежать переплаты за лишние элементы, можно купить коллекторный узел, так называемую «гребёнку», и установить необходимые регулирующие приборы своими руками только там, где это необходимо.

Гребёнка представляет собой латунные трубки диаметром 1 или ¾ дюйма с определенным количеством отводков с диаметром под трубы отопления ½ дюйма. Между собой они также соединены кронштейном. Отводки на обратном коллекторе оснащены заглушками, позволяющими установить термоголовки на все или на часть контуров.

С целью экономии коллектор для систем отопления можно собрать из отдельных элементов самостоятельно или полностью сделать своими руками.