Расчёт и установка коллектора для отопления

Классификация

Поскольку устройство раздаточного узла не слишком сложное, выделить какие-то принципиально отличные его виды не удастся. Хотя производители предлагают классифицировать гидрораспределители по назначению: для монтажа в котельной, для теплых полов или подключения батарей отопления. На самом деле принцип работы коллектора при этом не меняется, и разница может заключаться только в количестве «зубцов» гребенки (2-12), а также особенностях материала ее изготовления:

1. Сталь – распространенный вариант, выдерживающий напор до 10 атм. Отличается демократичной ценой и обилием подделок на рынке, особенно в среде нержавеек.

2. Медь – спокойно держит до 30 атм при сумасшедшем нагреве в +600 °С, но далеко не всякая отопительная система сможет с ней «подружиться». Если в контуре есть алюминиевые элементы, от такого коллектора придется отказаться.

3. Полимеры – самый дешевый и слабый вид гребенок, который изготавливается из полипропилена. Они работают в обвязке с давлением, не превышающим 6 атм, и подходят только для теплых полов.

4. Латунь – дорогой и надежный металл для отопительной техники. Не боится коррозии и выдерживает напор до 14 атм.

Дополнительные вспомогательные устройства несколько расширяют ассортимент гребенок, увеличивая их функциональность. Это могут быть элементы контроля, запорная арматура, смесители, встроенные датчики и автоматические системы управления. Чем сложнее распределительный коллектор отопления, тем выше его цена. С другой стороны, все это оборудование, так или иначе, придется купить отдельно, и лучше, чтобы оно уже поставлялось в комплекте – подогнанное по размеру и не требующее самостоятельной установки.

Как произвести расчет без калькулятора

Зимой не очень приятно находиться и засыпать в холодной комнате, а тепло создает нормальные условия для жизни и благотворно отразится на здоровье. Перед началом монтажа отопительной системы необходимо провести расчет диаметра трубы для отопления. Если этот расчет будет сделан правильно, то при минимальных энергетических затратах производительность будет высокой.

Чтобы такого не случилось, стоит грамотно и качественно провести все пункты от первого до последнего и выбрать оптимальный диаметр (символьное обозначение ∅) труб. Чаще всего используются системы с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Как настроить гребенку отопления?

Регулирование системы отопления выполняется вручную по таким параметрам:

По расходу и температуре теплоносителя. Первый показатель определяется по расчетам либо по проектным данным и устанавливается способом изменения скоростного режима насоса для циркуляции теплоносителя. Организовывать контроль за показателями расхода греющей воды допускается с использованием установленного расходомера.

Температурный режим задается ручным способом при настройке показателя термостата. Допускает применение авторегулировки, для этого потребуется установить сервоприводы на каждый контур отопления. После чего параметры можно корректировать дистанционно, взаимодействуя с термодатчиками.

Распределительная гребенка системы отопления настраивается по следующему алгоритму :

1. Температуру в контуре настраивают на трехходовом шаровом клапане. Это возможно выполнить ручным способом, установив необходимую температуру жидкости поворотом регулировочного механизма на термостате. Наиболее часто в схеме задействуют термостатическую головку с выносным первичным датчиком и импульсной трубкой.
2. Количественный вариант регулировки на коллекторе, возможно, выполнить как ручным методом, так и автоматическим. Поворачивая колпачок на клапане отдельного контура, и контролируя показание расходомера, добиваются расчетного расхода теплоносителя, в случае, когда он известен. В противном случае настройку выполняют опытным путем, контролируя работу системы в течение нескольких дней, желательно это выполнять для разных температур наружного воздуха.
3. Автоматическая регулировка заключается в монтаже вместо колпачков особых сервоприводов, способных дистанционно работать с термостатами во всех комнатах.

Предпочтительнее, когда расчеты и наладку будут выполнять специалисты с использованием особых программных приложений и измерительных приборов. Для того чтобы гидравлический режим был выдержан, площади сечения входного и выходного коллектора должны совпадать, как и их общая пропускная способность.

Распределительная гребенка системы отопления должна согласоваться с максимальной тепловой мощностью системы теплоснабжения объекта.
Производительность гребенки указывается в техдокументации подготовленной заводом-изготовителем устройства. Например, распределительная гребенка отопления Дн 100 мм используется для системы с тепловой мощностью не более 60 кВт, что достаточно для отопления объекта в 600 м2. При тепловой нагрузке в 120 кВт, размер гребенки должен быть не менее Дн 120 мм. только в этом случае можно не допустить разбалансировку отопительной сети.

Расчет мощности циркуляционного насоса рассчитывается по удельному расходу горячей воды в системе теплоснабжения. Каждый электронасос по отопительным контурам рассчитывается отдельно. Данные, полученные в процессе подсчетов, нужно округлять в большую сторону и к полученному результату потребуется прибавить запас по мощности – 15%.

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

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

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.

Двухтрубный контур в частном доме

Для начала немного обобщим. Возьмём для примера расчет диаметра труб из полипропилена для отопления в частном доме. В основном для контура применяют изделия сечением 25 мм, а отводы к радиаторам ставят 20 мм. Благодаря тому, что размер труб для отопления в частном доме, использованных в качестве патрубков к батареям меньше, происходят следующие процессы:

скорость теплоносителя растет; улучшается циркуляция в радиаторе ; батарея прогревается равномерно, что важно при нижнем подключении. Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм. Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм

Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм.

Чтобы убедиться в вышеуказанных данных, можно провести расчет диаметра труб для отопления частного дома самостоятельно. Для этого потребуются следующие значения:

Зная количество отапливаемых квадратных метров, мы можем рассчитать мощность котла и какой диаметр трубы выбрать для отопления. Чем мощнее нагреватель, тем большего сечения изделия можно использовать с ним в тандеме. Для обогрева одного квадратного метра помещения потребуется 0,1 кВт мощности котла. Данные справедливы если потолки составляют стандартные 2,5 м;

Показатель зависит от региона и утепления стен. Суть в том, что чем больше теплопотери, тем мощнее должен быть нагреватель. Чтобы обойти сложные вычисления, которые в приблизительном расчете неуместны, просто нужно добавить 20% к мощности котла, рассчитанной выше;

скорость воды в контуре.

Допускается скорость теплоносителя в диапазоне от 0,2 до 1,5 м/с. При этом в большинстве расчетов диаметра труб для отопления с принудительной циркуляцией принято брать среднее значение в 0,6 м/с. При такой скорости исключается появление шума от трения теплоносителя об стенки;

насколько остывает теплоноситель.

Для этого от температуры подачи отнимают температуру обратки. Естественно, точных данных вы не можете знать, тем более что находитесь на этапе проектирования. Поэтому оперируйте средними данными, которые составляют 80 и 60 градусов, соответственно. Исходя из этого, теплопотери составляют 20 градусов.

Теперь сам расчет как подобрать диаметр трубы для отопления. Для этого возьмем формулу, в которой изначально есть две постоянные величины, сумма которых составляет 304,44.

Условный проход контура, возведённый в квадрат = 304,44 х (квадратура помещения х 0,1 кВт + 20%) / теплопотери теплоносителя / скорость потока.

Последнее действие – это извлечение корня квадратного из полученного результата. Для наглядности посчитаем, какого диаметра трубы использовать для отопления частного дома с одним этажом площадью 120 м 2 :

304,44 х (120 х 0,1 + 20%) / 20 / 0,6 = 368,328

Теперь вычислим корень квадратный из 368,328, что равно 19,11 мм. Перед тем как выбрать диаметр трубы для отопления, еще раз делаем акцент на том, что это так называемый условный проход. У изделий из разного материала отличается толщина стенок. Так, например, у полипропилена стенки толще, чем у металлопластика. Раз уж мы в качестве образца вяли полипропиленовый контур, продолжим рассматривать этот материал. В маркировке этих изделий указывается наружное сечение и толщина стенок. Методом отнимания узнаем нужную нам величину и подбираем в магазине.

Соотношение наружного и внутреннего диаметра полипропиленовых труб

Для удобства воспользуемся таблицей.

По результатам таблицы можно сделать вывод:

• если достаточно номинального давления в 10 атмосфер, то подходит наружное сечение трубы для отопления в 25 мм;
• если требуется номинальное давление в 20 или 25 атмосфер, то 32 мм.

Виды и принцип работы

Коллекторные устройства различаются по материалу из которого они изготовлены — латунь, пластик или нержавеющая сталь. А также по виду клапана:

1. С двухходовым — особенность конструкции состоит в непрерывном подогреве теплоносителя. Подача нагретой воды осуществляется постоянно, а запорная арматура регулирует её объём. В итоге, поверхность прогревается равномерно, при этом не возможен перегрев системы. Но такая модель не подходит для комнат, площадь которых больше 200 м2.
2. С трёхходовым — универсальное оборудование, рекомендовано для помещений большого размера. По технологии допускается установка с сервоприводом (предлагаем узнать более подробно все о сервоприводах) и различной автоматикой. Клапан способен создавать оптимальное рабочее давление, производить регулировку температурного уровня и количества подаваемого теплоносителя.

Виды

Кроме того, коллекторы бывают 4 видов:

1. Простой — трубка с запорной арматурой, имеющая внутреннею и наружную резьбу. Модель дешёвая, но отсутствует функция для настройки системы. Для установки такого коллектора на тёплых полах, требуются дополнительные элементы.
2. Оснащённый выходами с вентиля для регулировки, и клапанами для подсоединения контуров — китайское устройство. Не редко конструкция протекает, но ремонт не сложен, достаточно поменять прокладку. Расстояние между подающей и обратной трубой не совпадает с евростандартами, поэтому требуются различные приспособления.
3. С регулирующими кранами и евроконусами — дорогая модель. В ней нет шаровых кранов, но есть фитинги и настроечные вентиля, на них можно установить сервопривод, который будет осуществлять регулировку температуры в магистрали.
4. С расходомерами — они расположены на подающей трубе коллектора, а на обратной размещены гнёзда для сервоприводов. Такой прибор предназначен для тёплых полов имеющих различную длину контуров, наличие расходомеров позволяет регулировать объём теплоносителя в каждом контуре.

 Любая модель оборудована отводами для спуска воды и воздуха.

Принцип работы

Общий принцип функционирования узла, вне зависимости от вида клапана (двух или трёхходовой), заключается в распределении потока воды по петлям греющего пола, которая циркулирует под воздействием насоса. Количество теплоносителя поступающее в каждую ветку регулируется механически или автоматически — сервоприводом.

Процесс работы выглядит так:

1. Теплоноситель нагретый до 60 — 80 градусов подаётся от источника в гребёнку через термостатический клапан;
2.  От распределителя поступает поток охлаждённой воды из обратки;
3. Запорная арматура имеет головку, которая регулирует температуру жидкости;
4. Смешанные два потока подаются в смесительный насос, затем происходит распределение воды по трубопроводам.

В каких случаях приемлема коллекторная система отопления

Стандартного решения при составлении схемы коллекторной системы нет, общепринятые стандарты планировки тоже отсутствуют. Подбором оборудования должны заниматься специалисты, учитывая конкретные задачи, которые требуется решать.

Не следует игнорировать мнение специалистов: такая система не может быть рекомендована для отопления в многоэтажных домах.

Варианты отопительной системы в многоэтажных домах

Проблема в том, что отопление в квартире обеспечивается подачей теплоносителя как минимум двумя стояками. Обязательное же условие рассматриваемой системы — подключение всех радиаторов к одному стояку.

Оставив один источник поступления тепла, потребуется перекрыть остальные, т.е. заварить их. Вся нагрузка сосредоточится на оставленном стояке, при этом в пределах конкретно взятой квартиры произойдет образование замкнутой гидравлической цепи.

Все находящиеся на верхних этажах радиаторы будут отрезаны от централизованной системы отопления и теплоноситель в них поступать не будет. Естественно, жильцы верхних этажей выразят недовольство и будут требовать в принудительном порядке восстановления прежних коммуникаций.

Можно установить коллектор ниже уровня тёплого пола — например, в подвале?

Бывают случаи, когда распределительно-смесительный узел приходится монтировать не на этаже укладки тёплого пола, а ниже, допустим, если котельная находится в подвале, или вы просто не хотите портить интерьер в квартире.

Такая разводка допустима, установка коллектора производится в той же последовательности, что и обычно. Есть только одна проблема — не возможна автоматическое стравливание воздушных масс из магистрали, если воздухоотводчик размещён на гребёнке.

Выход — монтаж воздухоотводчика на трубе обратки между гребёнкой и петлями пола, а перед ним устанавливается запорное приспособление с отсечным клапаном. Обязательно наличие доступа к воздухоотводчику.

Тёплый водяной пол относится к современной системе отопления, отлично подходящей для обустройства в частных домов. При грамотном монтаже «пирога» пола и коллектора, конструкция способна обеспечить комфортные условия в помещении.

Особенности

Современные жилые строения отличает многопрофильная система подачи воды. Распределительный коллектор – это труба большого диаметра, имеющая несколько выходных отверстий. Его монтируют в систему подачи холодной и горячей жидкости. Подобный агрегат имеет запорную арматуру на каждом отводе: это могут быть шаровые краны (с их помощью открывают и закрывают кран) или регулировочные конструкции (допускается регулировка подачи жидкости). Второй вариант более комфортный и практичный.

Гребенка оснащена кранами, с их помощью перекрывают подачу воды отдельно к каждому из имеющихся в доме агрегатов. При последовательном построении трубопровода приходится полностью закрывать специальный вентиль, обычно находящийся около входа в жилище или в подвальном помещении.

Сфера применения

Подобный распределительный агрегат применяется в отопительных и вентиляционных конструкциях, с системой «теплый пол», он участвует в нагреве жидкости для бытовых нужд жильцов, подогреве бассейнов.

Преимущества и недостатки

Помимо того, что коллектор позволяет равномерно распределять жидкость в водопроводной системе, он обладает и другими полезными для жильцов особенностями:

• дает возможность всему оборудованию, находящемуся в доме, работать независимо друг от друга, напор жидкости при этом не теряется;
• осуществляется подача воды ко всем приборам в здании;
• исчезает проблема резкого спада температуры жидкости при включении другого прибора;
• уменьшает неравномерность подачи воды (устанавливается на стояках с горячей и холодной водой, которые распределяют потоки по отдельным трубопроводам к каждому прибору);
• способствует равномерному обогреву помещений;
• позволяет осуществить скрытую прокладку систем водопровода или отопления (благодаря этому удастся не испортить заранее продуманный интерьер помещения);
• не требуется дополнительных соединений между распределительным коллектором и санитарно-техническим прибором;
• обеспечивает доступ к трубопроводам любого оборудования, что облегчает обслуживание системы разводки (все коммуникации расположены в одном месте);
• не боится воздействия коррозии, поэтому прослужит не один десяток лет;
• обладает высокими гидравлическими свойствами;
• снабжен специальными крепежами.

Распределительный коллектор безопасен в эксплуатации. Жильцам дома не грозит прорыв трубопровода, так как подобный прибор стабилизирует поток жидкости.

Для многоэтажных строений выбирают поэтажную разводку труб. В этом случае от стояков трубы направляют к гребенкам, а потом к приборам потребителей. Расстояние от каждого коллектора до оборудования должно быть примерно одинаковым.

Коллектор для воды – эффективный и простой в применении прибор. К нему можно присоединить теплосчетчик центрального отопления.

К недостаткам системы с гребенкой на отопление и воду относят высокую стоимость (одних только труб понадобится в несколько раз больше, чем для последовательной разводки) и сложный монтаж (сделать своими руками такую конструкцию очень сложно).

Отопление от солнца: за и против

Если говорить об использовании солнечной энергии для отопления, то нужно иметь в виду, что существуют два разных устройства для преобразования солнечной энергии:

• Солнечные батареи. Они вырабатывают исключительно электрический ток. А вот его уже вы можете использовать для обеспечения работоспособности любого электрооборудования, в том числе и не работу отопительных приборов.

• Солнечные коллекторы. Эти устройства нагревают жидкость (теплоноситель) и их можно напрямую подключать к системе отопления, а также с их помощью греть воду для бытовых нужд.

Оба варианта имеют свои особенности. Хотя сразу нужно сказать, какой бы из их вы ни выбрали, не спешите отказываться от той системы отопления, которая у вас есть. Солнце встает, конечно, каждое утро, но вот не всегда на ваши солнечные элементы будет попадать достаточно света. Самое разумное решение — сделать комбинированную систему. Когда энергии солнца достаточно, второй источник тепла работать не будет. Этим вы и обезопасите себя, и жить будете в комфортных условиях, и сэкономите.

Если желания или возможности ставить две системы нет, ваше солнечное отопление должно иметь, как минимум, двукратный запас по мощности. Тогда точно можно сказать, что тепло у вас будет в любом случае.

Достоинства использования солнечной энергии для отопления:

• Безопасный и абсолютно «чистый» источник энергии.
• Снижение затрат на отопление и ГВС.
• Вы независимы от состояния экономики: солнце светит всегда, и в кризис, и в период расцвета.

• Денег солнце за свою энергию не требует. Другое дело, что государство может обложить налогами владельцев гелиоустановок. Но пока такого не случилось — солнечная энергия бесплатна.

Недостатки:

• Зависимость количества поступающего тепла от погоды и региона.
• Для гарантированного отопления потребуется система, которая может работать параллельно с гелиосистемой отопления. Многие производители отопительного оборудования предусматривают такую возможность. В частности европейские производители настенных газовых котлов предусматривают совместную работу с солнечным отоплением (например, котлы Baxi). Даже если у вас установлено оборудование, у которого такой возможности нет, можно согласовать работу отопительной системы при помощи контролера.
• Солидные финансовые вложения на стартовом.
• Периодичное обслуживание: трубки и панели нужно очищать от налипшего мусора и мыть от пыли.
• Некоторые из жидкостных солнечных коллекторов не могут работать при очень низких температурах. В преддверии сильных морозов жидкость приходится сливать. Но это касается не всех моделей и не всех жидкостей.

Теперь рассмотрим подробнее каждый из типов солнечных нагревательных элементов.

Принцип функционирования распределителя

Основное предназначение распределительного коллектора – равномерно раздавать тепловые потоки, поступающие из основной магистрали, по контурам системы и за счет циркуляционного оборота возвращать остывшую жидкость к котлу.

При этом отдельные ветки системы, подключенные к коллектору, становятся независимыми друг от друга.

Прибор являет собой промежуточный распределительный узел, ключевыми элементами которого выступают две взаимосвязанные части:

• подающая гребенка – отвечает за подачу теплоносителя;
• обратная – выполняет функцию отвода остывшего теплоносителя к генератору тепла.

Вместе они образуют коллекторную группу. От каждой гребенки отходит по несколько выводов для подключения контуров, ведущим к отопительным приборам.

Каждый вывод устройства может быть оснащен выпускными вентилями и отсекающим либо регулировочным краном.

Их наличие дает возможность регулировать давление внутри каждого контура и в случае надобности отсоединения ветки для ремонта, например, перекрывать поток теплоносителя.

Чтобы повысить производительность системы и получить возможность контролировать все отопительные процессы в каждой комнате обогреваемого дома, корпус распределительной гребенки задействуют также в качестве платформы под установку:

• воздуховыпускных клапанов;
• водосливных клапанов;
• расходомеров;
• счетчиков тепла.

Принцип работы коллекторной системы довольно прост. Разогретая теплогенератором жидкость поступает в подающую гребенку.

Внутри промежуточного сборного узла скорость движения жидкости замедляется благодаря увеличенному внутреннему диаметру устройства, она перераспределяется между всеми отводами.

Количество выводов на распределителе может быть любым, а в случае надобности конструкцию всегда можно нарастить дополнительными отводами

Зная расход теплоносителя, равный мощности теплогенератора, и скорость движения воды, несложно найти необходимую площадь сечения. Только предварительно следует перевести литры в удобную для расчетов единицу мм3.

Через соединительные патрубки, сечение которых меньше диаметра трубы коллекторного узла, теплоноситель поступает в отдельно проложенные контуры и двигается к радиаторам или к сеткам теплого пола.

Благодаря такому распределению должным образом прогревается каждый элемент, снабжаемый теплоносителем равной температуры.

Внутренний диаметр коллектора определяется расчетным путем так, чтобы скорость передвижения теплоносителя внутри него была не больше 0,7 м/с

Достигнув батареи и отдав полученное при нагреве тепло, жидкость направляется по другой трубе в противоположном направлении к распределительному блоку. Там она поступает на обратную гребенку, откуда перенаправляется к теплогенератору.

Для загородного коттеджа система с использованием коллектора по праву считается самой эффективной и надежной.

Единственное, что может останавливать рачительного хозяина– стоимость. Ведь обустройство такой системы обойдется дороже, чем устройство обычной системы тройникового типа.

Такое конструктивное решение, предполагающее обустройство отдельных подающих труб, создает условия для равномерного разогрева радиаторов