Как подобрать распределительный коллектор для этажа и квартиры?

В. Поляков

Распределительный коллектор («гребенка » ) – устройство, которое объединяет потоки с разными гидравлическими характеристиками (расход и давление) и затем их распределяет, чтобы в динамике обеспечивать на выходе одинаковое давление. На что следует в первую очередь обращать внимание при выборе распределительного коллектора для этажа и квартиры?

Прежде всего, подводящий трубопровод к «гребенке » должен иметь достаточный диаметр (условный проход).

Потери давления в питающем трубопроводе коллектора определяется по формуле:

где λ – коэффициент трения; l – длина; G – массовый расход рабочей жидкости; ρ – плотность рабочей жидкости; d – внутренний диаметр трубопровода; v – скорость потока.

Это означает, что для одинакового расхода жидкости с постоянной плотностью потери давления по длине будут обратно пропорциональны внутреннему диаметру трубы в пятой степени. Чтобы уменьшить линейные потери давления в 100 раз (два порядка) нужно выбрать диаметр распределительного коллектора в 2,51 раза больше диаметра подводящего трубопровода, соответственно – для снижения на три порядка (в 1 000 раз) коллектор должен быть по диаметру больше в 3,98 раза. В таком случае разница в давлении между соседними выходными патрубками «гребенки» будет пренебрежимо мала.

Опираясь на формулу (1), можно рекомендовать следующие геометрические соотношения для «правильного» распределительного коллектора теплового пункта.

Диаметр коллектора D_к должен быть в три раза больше диаметра подводящего трубопровода D_п:

Поперечное сечение коллектора должно быть втрое больше суммы поперечного сечения выходных патрубков:

Расстояние между осями выходных патрубков распределительного коллектора должно быть больше или равно 3-кратному диаметру наибольшего из соседних отводов.

Диаграммы на рис. 1 иллюстрируют эти соотношения. В «гребенке » , где соблюдены рекомендованные соотношения, даже в динамике давление на выходных патрубках будет практически одинаковым. При этом скорость потока в самом коллекторе по сравнению с подводящим трубопроводом будет ниже примерно в 9 раз. В таком случае на самом распределительном коллекторе можно установить воздухоотводчик.

Рис. 1. Зависимость распределения давления на отводах от соотношения D_к/D_п

При несоблюдении рекомендаций по соотношению диаметра и проходного сечения коллектора с условным проходом отводящих патрубков будет наблюдаться разность давлений на выходах «гребенки » . То есть «гребенка» перестанет выполнять свою уравнительную (балансирующую) роль и превращается в последовательный «набор тройников».

Из-за стесненных условий, как правило, соотношение (2) для распределительной «гребенки» не выполняется. Без полноценного коллектора трудно выполнить равномерную балансировку ни для этажа, ни в квартире. Чтобы частично скомпенсировать «неправильность» соотношений диаметров и неспособность к полноценной гидравлической балансировке, для таких коллекторов важно правильно выбрать диаметр подводящего трубопровода согласно требованиям строительных норм и правил.

Согласно п. 6.6.15 ДБН В.2.5-67:2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» скорость рабочей среды в трубопроводах жилых домов не должна превышать 1,5 м/с. По этому параметру можно выбрать трубу из соответствующего материала, которая будет иметь нужный массовый расход, и рассчитать теплопропускание (таблица 1).

Таблица 1. Расходы и тепловые нагрузки для труб из различных материалов при скорости рабочей среды 1,5 м/с

При расчете расхода через распределительный коллектор для водоснабжения в квартире можно обратиться к данным таблицы 2. Здесь нужно опираться на количество и расходы в квартирных точках водоразбора.

Таблица 2. Расчетные расходы через коллектор водоснабжения

Подбор распределительного коллектора

Главное правило – диаметр коллектора ни в коем случае не должен быть меньше размера трубы подводящей линии. Чем больше диаметр распределительной «гребенки» – тем лучше для равномерности давления на точках разбора воды и/или теплоносителя.

Неправильный подбор «гребенки» (см. рекомендации выше), например, для водопровода, может вызвать скачки по расходу на разных приборах (см. рис. 2) и вызвать разбалансировку, например, на смесителе.

Рис. 2. Результат неправильного подбора коллекторов для холодного и горячего водоснабжения

Если на квартирном вводе горячей и холодной воды не установлены регулирующие клапаны, принудительно стабилизирующие давление в «гребенке», то для квартирных коллекторов особенно важно придерживаться правил последовательности подключения. Присоединять устройства, неравномерность расхода на которых слабо влияет на работоспособность или комфортность водоснабжения, нужно как можно «ниже» по течению воды в «гребенке». Первым следует подключать водонагреватель, затем – смесители, вслед за этим – стиральную и посудомоечные машины (убедившись, что отсечной клапан «нет воды» настроен на давление ниже, чем падение, вызванное изменением водоразбора), и в самом конце коллектора – патрубок сливного бачка (см. рис. 3).

Рис. 3 Пример подключения квартирного распределительного коллектора холодной воды

Пример подбора квартирного распределительного коллектора

Рассмотрим пример подбора квартирного коллектора по схеме подключения, показанной на рис. 3, то есть на четыре точки водоразбора. Таблица 2 регламентирует необходимый расход на уровне 0,28 л/с. Пусть подводящий водопровод к дому выполнен из стальной трубы 1/2″ (Ду = 15 мм), допускающей расход 0,29 л/с при скорости потока до 1,5 м/с. Подвод к «гребенке» осуществлен металлополимерной трубой 20×2,0 (3/4″). По данным производителя определяем, что допустимый расход через такую трубу 0,3 л/с, что превышает пропускную способность домового ввода (1/2″). Выбрав коллектор VTc.500NE с условным диаметром 1″ (Ду = 30 мм), проверяем общие рекомендации по выбору коллекторов (см. выше).

Площади поперечного сечения «гребенки» (см. табл. 3) и подвода (1/2″) различаются в 4 раза. При таком соотношении условных диаметров снижение потерь по длине «гребенки» (формула 1) составит 23 раза. Это неидеально (соотношение диаметров гребенки и подвода не [2,5…4]:1, а 2:1), но в данном случае это не критично: при соблюдении порядка подключения (см. рис. 3) распределительный коллектор для водоснабжения на 4 выхода сможет выполнять свою балансировочную роль в динамическом режиме работы.

Большой ассортимент распределительных коллекторов

В таблице 3 в качестве примера приведены коллекторы торговой марки VALTEC на разное число выходов, разработанные для подключения этажных и квартирных систем водоснабжения и отопления. Помимо водоснабжения, данные системы приспособлены как для радиаторного отопления, так и для низкотемпературных систем, например, «теплый пол» и обогрев открытых площадок.

Таблица 3. Коллекторы и коллекторные блоки VALTEC

Особую популярность приобретают распределительные коллекторы из нержавеющей стали, например, VTc.510.SS. Они успешно эксплуатируются в этажных распределительных узлах систем водяного отопления типовых многоквартирных зданий.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Расчет коллектора — читайте во всех подробностях

Чтобы обеспечить равновесие и стабильность, все элементы системы отопления должны подходить друг к другу по своей пропускной способности, которая зависит от сечения труб. Основной принцип, по которому должен рассчитываться коллектор отопления, гласит: распределительный гидроколлектор должен иметь площадь поперечного сечения корпуса, равную или большую суммарной площади сечений всех отводящих веток, а площадь сечения сборной гребенки – не меньше суммы площадей подводящих трубопроводов.

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

Онлайн расчет диаметра коллектора системы отопления

Калькулятор рассчитывает минимально необходимый внутренний диаметр сборно-распределительного коллектора, который может быть применен в системах отопления и теплоснабжения. Рекомендуется патрубки к коллектору приваривать сверху.

Подбор распределительного коллектора

Главное правило – диаметр коллектора ни в коем случае не должен быть меньше размера трубы подводящей линии. Чем больше диаметр распределительной «гребенки» – тем лучше для равномерности давления на точках разбора воды и/или теплоносителя.

Неправильный подбор «гребенки» (см. рекомендации выше), например, для водопровода, может вызвать скачки по расходу на разных приборах (см. рис. 2) и вызвать разбалансировку, например, на смесителе.

Рис. 2. Результат неправильного подбора коллекторов для холодного и горячего водоснабжения

Если на квартирном вводе горячей и холодной воды не установлены регулирующие клапаны, принудительно стабилизирующие давление в «гребенке», то для квартирных коллекторов особенно важно придерживаться правил последовательности подключения. Присоединять устройства, неравномерность расхода на которых слабо влияет на работоспособность или комфортность водоснабжения, нужно как можно «ниже» по течению воды в «гребенке». Первым следует подключать водонагреватель, затем – смесители, вслед за этим – стиральную и посудомоечные машины (убедившись, что отсечной клапан «нет воды» настроен на давление ниже, чем падение, вызванное изменением водоразбора), и в самом конце коллектора – патрубок сливного бачка (см. рис. 3).

Рис. 3 Пример подключения квартирного распределительного коллектора холодной воды

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 м2 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 м2 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 м2);
• 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 м3/ч.

Пример подбора квартирного распределительного коллектора

Рассмотрим пример подбора квартирного коллектора по схеме подключения, показанной на рис. 3, то есть на четыре точки водоразбора. Таблица 2 регламентирует необходимый расход на уровне 0,28 л/с. Пусть подводящий водопровод к дому выполнен из стальной трубы 1/2″ (Ду = 15 мм), допускающей расход 0,29 л/с при скорости потока до 1,5 м/с. Подвод к «гребенке» осуществлен металлополимерной трубой 20×2,0 (3/4″). По данным производителя определяем, что допустимый расход через такую трубу 0,3 л/с, что превышает пропускную способность домового ввода (1/2″). Выбрав коллектор VTc.500NE с условным диаметром 1″ (Ду = 30 мм), проверяем общие рекомендации по выбору коллекторов (см. выше).

Площади поперечного сечения «гребенки» (см. табл. 3) и подвода (1/2″) различаются в 4 раза. При таком соотношении условных диаметров снижение потерь по длине «гребенки» (формула 1) составит 23 раза. Это неидеально (соотношение диаметров гребенки и подвода не :1, а 2:1), но в данном случае это не критично: при соблюдении порядка подключения (см. рис. 3) распределительный коллектор для водоснабжения на 4 выхода сможет выполнять свою балансировочную роль в динамическом режиме работы.

Большой ассортимент распределительных коллекторов

В таблице 3 в качестве примера приведены коллекторы торговой марки VALTEC на разное число выходов, разработанные для подключения этажных и квартирных систем водоснабжения и отопления. Помимо водоснабжения, данные системы приспособлены как для радиаторного отопления, так и для низкотемпературных систем, например, «теплый пол» и обогрев открытых площадок.

Таблица 3. Коллекторы и коллекторные блоки VALTEC

Особую популярность приобретают распределительные коллекторы из нержавеющей стали, например, VTc.510.SS. Они успешно эксплуатируются в этажных распределительных узлах систем водяного отопления типовых многоквартирных зданий.

Читайте статьи и новости в -канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Заказ был отправлен, с Вами свяжется наш менеджер.

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 * √(202/4 * 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.