Расчет диаметра коллектора отопления

Использование магистральной разводки труб в системе отопления актуально лишь для небольших по протяженности магистралей. Если же схема рассчитана для большого дома – рекомендуется применять коллекторную систему подачи теплоносителя. Основными ее элементом является распределительная гребенка для отопления: монтаж, расчет, устройство, принцип работы необходимо изучить перед установкой.

Гребенка для отопления, распределительный коллектор.

Распределительный коллектор отопления

Если данную разводку представить в самом простом варианте, то:

Это трубопровод закрытый с одного конца и несколькими отходящими трубами, соединёнными с приборами отопления.

Число отходящих труб зависит от условий использования и количества радиаторов. Благодаря гребёнке, ток жидкости в трубах оптимизируется. Так же она сглаживает перепады давления в системе. Коллекторный распределитель используется в лучевой разводке из за наличия отдельных труб отвода и подвода теплоносителя для каждой батареи. Именно вследствие такого устройства обеспечивается равномерность прогрева радиаторов и возможность их отдельной регулировки. Помимо вышеперечисленных достоинств коллектор позволяет включить в общую систему доп. конструкции. (например: подогрев бассейна).

Распределительный коллектор отопления

Обобщая сказанное, можно выделить следующие положительные стороны распределительного коллектора:

1. Благодаря особенности конструкции обеспечивается равномерность прогрева радиаторов. Так же возможна регулировка температурного режима в каждом отдельном помещении. 2. Вся отопительная сеть будет защищена от гидроударов, что повлияет на срок её эксплуатации. 3. Возможность установки дополнительных устройств для увеличения её функциональности.

Так же различают два типа коллекторов по принципу работы. Бывают гребёнки для котельных и локальные.

  • В первом типе подающая часть осуществляет доставку жидкости в отдельные части системы отопления и поэтому оснащена, помимо кранов, циркуляционными насосами. Помимо этого в ней предусмотрены различные датчики: на давление, контроль температуры и гидрострелка.

    Распределительный коллектор отопления с циркуляционным насосом

Гидрострелка служит для полной замены остывшего теплоносителя горячим.

  • Второй тип имеет меньшие габариты и принцип его работы заключается в следующем: в отличие от первого типа здесь происходит разбавление теплоносителя. За постоянство температуры отвечает специальный датчик, срабатывающий в случае её понижения. Он даёт доступ горячей воде из котла, открывая специальный клапан. В итоге охлаждённая жидкость смешивается с горячей и становится оптимальной температуры. В замен гидрострелки здесь используется дополнительный циркуляционный насос. Для достижения повышенной эффективности системы отопления в одном доме, рекомендуется устанавливать оба типа гребёнок.

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.

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.

Изготовление воздушного солнечного коллектора

Поверхность черного цвета поглощает тепло солнца, передает его воздуху. Абсорбер нагревает через вентиляторы воздух в доме, таким образом, температура в здании становится выше.

Солнечный воздушный коллектор изготавливается в виде плоской панели с перфорированной или гофрированной поверхностью, или системы металлических труб, которые хорошо проводят тепло. Конструкцию лучше монтировать на южной стороне строения или на крыше. Воздух, как теплоноситель, имеет ряд преимуществ: нетоксичность, незамерзаемость.

Изготовление устройства включает несколько этапов.

Существуют также другие способы создания гелиосистемы. Например, из профнастила или пивных банок. Благодаря данной конструкции, в солнечный день в здании на 25-30 градусов теплее, чем снаружи, микроклимат в помещении становится лучше, так как постоянно поступает свежий воздух.

Воздушный коллектор считается самым дешевым способом обогрева помещения. Помимо жилых строений, его можно использовать для парников, сушки овощей, фруктов, древесины круглый год.

Рекомендуем прочитать по теме:

  1. Как можно обустроить воздушное отопление частного дома своими руками?
  2. Как самому почистить газовую колонку своими руками?

Плюсы и минусы коллекторного отопления

В последнее время система отопления загородного дома часто монтируется по схеме коллекторной поэтажной разводки или представляет собой ее комбинацию с однотрубными и двухтрубными системами. Коллекторы отличаются как положительными, так и отрицательными качествами.

Достоинства

Основными преимуществами, которыми обладает коллекторная схема, считаются удобство эксплуатации и управления системами такого типа. Применение коллектора приводит к тому, что:

Можно централизованно и независимо от других контурных систем управлять каждым элементом отдельного контура. Из одной точки дома Вы изменяете температуру или полностью отключаете прибор или группу приборов отопления в одной комнате по собственному желанию. Но температура в других помещениях дома не изменяется.

Так как каждый контур, идущий от коллектора, питает только один или несколько радиаторов в доме, диаметр трубы контура может быть небольшим. Подводку труб укладывают по прямой линии в стяжку между отопительным прибором и коллектором.

[nggallery id=42]

При необходимости коллекторная разводка дает возможность сформировать несколько контуров, имеющих разные параметры отопления (перепад давления и температуру). Для этих целей применяют так называемую «гидрострелку» – разновидность коллектора, которая представляет собой большую емкость с несколькими патрубками.

К ней подключают контуры отопления и разделяют потоки теплоносителя, обеспечивая независимость каждому контуру циркуляции. Задача гидрострелки – при работе одного контура исключить его гидравлические влияния на работу другого. В то же время от первого контура ко второму должно передаваться тепло.

Два контура можно подключить и более простым и дешевым способом, но в этом случае независимо друг от друга использовать каждый из них будет практически невозможно.

Недостатки

Схема коллекторной разводки предусматривает повышенный расход труб, намного превосходящий их количество при последовательном подключении. Разница в затратах двух систем меняется в большую сторону при увеличении площади дома и сложности конфигурации помещений.

Традиционная одно- или двухтрубная система отопления без всяких затруднений монтируется на стенах. Такая разводка при лучевом коллекторном отоплении выглядит крайне не эстетично.

Трубы в полу, которые укладывают в стяжку в качестве подводки, должны быть цельные. Любое сварное или резьбовое соединение – потенциальное место утечки. Это нужно учитывать при монтаже разводки, т. к. вскрытие монолитного бетона для устранения течи впоследствии обойдется слишком дорого.

Контур будет иметь большое суммарное гидравлическое сопротивление из-за использования труб малого диаметра. Необходима принудительная циркуляция. Система энергозависима, и любое отключение электроэнергии приведет к тому, что при работающем котле трубы в доме будут холодными.

Если в доме используется несколько независимых контуров отопления, придется устанавливать по одному циркуляционному насосу на каждый контур. Это — дополнительные расходы при монтаже и эксплуатации коллекторной системы отопления.

Чем самоделка лучше покупного варианта

Наладить нормальную работу автономного отопления в доме, высотой более 1 этажа – задача непростая даже для специалиста. Для этого оборудуют специальное помещение и начинают плясать от печки. Непосредственно за отопительным оборудованием монтируют коллектор для котельной разводки. Через него происходит разводка труб по этажам. В большом доме одного распределителя теплоносителя недостаточно, поэтому для каждого этажа нужен коллектор для дополнительной разводки по помещениям.

Подобрать в магазине оборудование, идеально соответствующее задачам именно вашего дома непросто. Коллектор для отопления своими руками, рассчитанный под мощность котла, который вы используете, длину контуров и отапливаемую площадь комнат и теплого пола, обеспечит комфортное проживание в доме в зимнее время. Кроме того, коллектор из стальной трубы, сделанный самостоятельно, обойдется намного дешевле покупного, тем более, если их нужно как минимум по одному на этаж.

Чем самоделка лучше покупного варианта?

В магазинах отопительного оборудования можно найти разнообразные модели уже готовых распределительных коллекторов. Не проще ли купить такое устройство, чтобы не тратить время и силы? Дело в том, что отопительная система каждого дома, особенно дома большого, имеет собственные уникальные характеристики.

Так выглядит самодельный распределительный коллектор по окончании работ и перед покраской. Стоимость такого устройства гораздо ниже, чем у модели промышленного производства

В системе солнечного отопления тоже используется принцип коллектора. О том, как сделать такую систему своими руками, читайте в нашей следующей статье: _otoplenie/

Чем самоделка лучше покупного варианта?

Нередко найти готовый коллектор, который подойдет идеально, просто невозможно, приходится устанавливать одновременно два коллектора. Следует учесть, что стоимость самодельного устройства может оказаться в несколько раз дешевле, чем расходы на один промышленный коллектор, не говоря уже о двух.

Может ли отопительная система работать без коллектора? Может, но не слишком хорошо. В конце концов владелец дома, уставший от бесконечных попыток отрегулировать отопление, встречает мастера и получает профессиональную рекомендацию: поставить распределительный коллектор.

Чем самоделка лучше покупного варианта?

Похожие записи: Как присоединить к отопительному коллектору магистрали, диаметр которых превышает сечение его выходных патрубков Обустраиваем солнечное отопление или как соорудить самодельный коллектор Принципы устройства коллекторной системы отопления: что такое коллектор и все про его обустройство

Технология монтажа коллекторной системы отопления теплым водяным полом

Схема монтажа

В стандартную схему таких систем помимо коллекторного узла, насоса и расширительного бака входит терморегулятор и узел подмеса.

Системы напольного обогрева являются низкотемпературными, параметры воды или антифриза в контурах поддерживаются в пределах 30-40 °С (при максимуме в 55).

При оптимальной настройке разница между температурой на подающей и обратной гребенке не превышает 10 °С, а понижение до нужного значения на входе достигается путем смешивания остывшего теплоносителя с горячим в узле подмеса.

Лучшие коллекторы в таких системах оснащены расходомерами, приборами регулировки расхода воды, кранами для перекрытия каждого контура и электроприводами, работающими в комплексе с термостатом.

При максимально возможных 12 контурах подключения лучшие результаты достигаются при обслуживании одним коллектором не более 8 отдельных петель водяного пола.

Требования к контуру обогрева стандартные:

При минимуме в 15 и максимуме в 100 м оптимальная длина петли составляет 50-60 м, но в принципе можно и делать до 80 метров при этом ставить более мощный насос Данный контур укладывается на площади не более 40 м2 с шагом в 10-35 см. Шаг раскладки сокращается в меньшую сторону при использовании водяного напольного отопления в качестве основного источника тепла, и увеличивается в теплых регионах или редком включении системы. Трубы укладываются спиралью (идеальный вариант для просторных помещений), змейкой (рекомендуемая схема для маленьких комнат) или двойными кольцами без пересечений друг с другом. Петлю делают цельной, с выводом концов за края бетона или систем фиксации. Основание первого этажа под трубами обязательно изолируется и утепляется. Коллекторные шкафы устанавливаются чуть выше кольца и оснащаются воздухоотводчиками как в подающей, так и обратной магистрали. В ходе монтажа трубы берегут от смещения и повреждения с помощью хомутов (фиксация к армосетке) или специальных матов с бобышками.

Технология монтажа коллекторной системы отопления теплым водяным полом

Перед заливкой стяжки система опрессовывается и оставляется заполненной как минимум на сутки. Опрессовку проводят при рабочей температуре теплоносителя и давлении в 1,5-2 от номинала, бетонирование – после проверки равномерности нагрева, герметичности и отсутствии потерь давления, исключительно в остывшем состоянии. Толщина стяжки поддерживается в пределах 5-7 см, при минимуме от 3.

Совет! Старайтесь рассчитать так, что бы все контура были относительно одинаковой длинны. Поиграть можно расположением коллекторного шкафа в центре дома. Конечно можно будет при разнице длин контуров регулировать расходомерами, но при большой разнице длин корректно отрегулировать не получиться. Совет! Обязательно при укладке теплого пола обзначте, за какое помещение отвечает каждый контур, подпишите каждый выход трубы к коллектору. Совет! Не в коем случае не укладывайте теплый пол с соединением в стяжке, только цельные трубы на один контур. Это важно!!!

Ошибки при проектировании и монтаже

Помимо описанных выше ошибок (нарушение порядка присоединения труб, замоноличивания участка соединения труб с гребенкой бетоном, низкая или чрезмерная мощность насоса, разное гидравлическое соединение в контурах) при монтаже коллекторных систем теплого пола допускаются типичные нарушения:

Игнорирование потребности в обосновании шага размещения и длины труб расчетом. Ошибки бетонирования (отсутствие демпферной ленты по периметру помещений, заливку системы без многократной проверки и опрессовки, недостаточная или чрезмерная толщина стяжки). Попытки компенсации большой (свыше 100 м) длины труб мощным насосом. Помимо лишних трат на его покупку и обслуживании эта ошибка чревата ускоренным износом труб и появлением шумов. Обратная ситуация (недостаточная мощность насоса) приводит к снижению эффективности прогрева полов. Отсутствие терморегулятора или экономия на воздухоотводчиках.

Многие спрашивают можно ли отопить дом только теплым полом! Отвечаю, при правильной теплоизоляции строения теплый пол отличное решение, которое будет вас радовать и экономить деньги при отоплении. Но скажу честно, деревянный дом или дом плохо утепленный, теплый пол не обогреет, более того он все время будет сильно теплым, что привнесет в вашу жизнь некий дискомфорт.

В своем доме я сделал отопление только теплым водяным полом и очень доволен результатом.

Монтаж

Печь-камин с водяным контуром в системе отопления

Определившись с моделью распределительного коллектора, можно приступать к его монтажу.

У распределительного коллектора могут быть основанием как круглые трубки, так и квадратные. Квадратные – лучше, из-за простоты конструкции.

Монтаж

Чтобы избежать ошибок во время монтажа, необходимо максимально точно следовать предписаниям следующей инструкции по установке распределительного коллектора своими руками:

  • схема, приготовленная изначально, должна быть неким руководством ко всем последующим работам, с учетом особенностей устройства;
  • каждое соединение должно производиться в полном соответствии схеме;
  • все соединения осуществляются за счет использования сварочного аппарата;
  • каждое место сварки необходимо тщательно зачистить и обезжирить;
  • после установки устройство необходимо протестировать на предмет герметичности, что делается при помощи плотного закрытия всех отверстий и залива горячей воды;
  • по окончанию работ над установкой распределительного коллектора его необходимо покрасить и просушить (зачастую готовые устройства в этом не нуждаются);
  • если во время проверок не было обнаружено проблем с конструкцией, можно считать работу оконченной.

Готовый коллектор, не введенный в систему отопления

Преимущества коллекторной системы отопления

Основные плюсы заключаются в удобстве управления конструкцией, в частности:

  1. Каждым элементом контура можно управлять независимо и централизованно. Это значит, что в доме хозяин задает температуру каждой комнаты, имеет возможность отключить радиатор или группу радиаторов от отопления вообще.
  2. Снижение расходов. За счет подачи теплоносителя только в одну батарею для формирования трубопровода пригодны трубы меньшего диаметра. Плюс возможность отключения батареи от подачи тепла – вместе получается неплохая экономия. Подводку чаще всего утапливают в стяжку с расчетом минимального отдаления от котла и радиатора.
  3. Можно обустраивать несколько контуров с разными параметрами прогрева, в том числе и с перепадами температурного режима, при этом используется гидрострелка.

Также при установке коллектора для системы отопления нужно учитывать недостатки:

Преимущества коллекторной системы отопления
  • увеличенный расход энергии;
  • сложности при оборудовании лучевой разводки и утоплении приборов в стяжку;
  • повышенное гидравлическое сопротивление в системе.

При обустройстве независимой подачи тепла в разные контуры возникает необходимость применения циркуляционных насосов для каждого контура, а это значит, что система становится энергозависимой.

Принцип действия коллектора

Основное назначение прибора – равномерная подача тепловых потоков из основной магистрали по контурам схемы и в радиаторы отопления, а также осуществление подачи обратки к котлу. Прибор выступает в качестве промежуточного распределительного узла и состоит из подающей и обратной гребенки. При этом подающий элемент отвечает за подачу теплоносителя к контуру, обратный – за возврат жидкости в котел.

От каждой гребенки отходят выводы для подключения контуров, ведущих к отопительным приборам. Распределительная гребенка системы отопления с выводами может дополняться запорной арматурой, которая помогает регулировать давление внутри контуров и при необходимости проведения ремонта или снижения интенсивности нагрева перекрыть подачу теплоносителя в отдельную ветку.

Преимущества коллекторной системы отопления

Принцип работы прост – тепловой коллектор для отопления дома передает теплоноситель по подающей гребенке в контуры, при этом внутри промежуточного узла скорость циркуляции теплоносителя снижается из-за увеличенного внутреннего диаметра конструкции, и это обеспечивает равномерное перераспределение по всем отводам.

Теплоноситель направляется через соединительные патрубки, попадает в отдельные контуры и транспортируется к радиаторам отопления или в сетку теплого пола. Затем конструкция прогревается, а жидкость перенаправляется по другой трубе к забирающей гребенке коллектора. Отсюда вода поступает к теплогенератору.

Что дает подобный способ разводки?

Такая схема обустройства водопровода или системы отопления предлагает пользователю важное преимущество – стабильное давление в каждой точке трубопровода.

Кроме того, эта схема дает возможность регулировать напор в отдельных элементах трубопровода из одной точки – коллекторного шкафа.

Первое преимущество избавляет пользователя от нестабильного напора, когда спуск воды в унитазе приводит к перегреву воды в душевой кабинке (вследствие падения давления в холодной трубе душа из-за потребности наполнить сливной бачок).

Второе преимущество позволяет регулировать температуру в каждой зоне жилища из одного места — коллекторного шкафа. Ведь пользователь может уменьшить напор подачи воды буквально в каждую батарею. Причем общий напор от этого не изменится.

Читайте также:  Как сделать двухтрубную систему отопления частного дома своими руками