Как рассчитать коллекторную систему отопления

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.

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.

Коллекторы для отопления — монтаж, расчет и установка своими руками

Как установить?

Перед тем, как установить водораспределительный узел для холодного и горячего водоснабжения, дайте точный ответ на следующие вопросы и предусмотрите следующие моменты:

• Сколько потребителей воды на объекте? Количество отводов коллектора должно совпадать или быть чуть больше, чем потребителей. Лишние отводы закрываются заглушками.
• Какой тип труб будет использоваться для монтажа водопровода? Необходимо приобрести устройства предназначенные, именно, для труб из выбранного материала.
• Заранее прикиньте положение всех инженерных элементов в пространстве сантехшкафа (можно сделать разметку на стене). Учтите что, перед распределительной гребенкой устанавливаются счетчик и фильтр для воды. Удобное расположение всех приборов облегчает проведение профилактических и ремонтных работ.
• Приобретите надёжное крепление — плохо закреплённый распределительный узел может привести к разгерметизации соединений и повреждению трубопровода.
• Перед монтажом убедитесь, что под рукой есть все необходимые расходники: уплотнительный материал, прокладки, переходники.

Монтаж водораспределительного узла происходит в следующей последовательности:

1. Установите вводную запорную арматуру на стояк водоснабжения.
2. Установите счетчик, фильтр и обратный клапан.
3. Подключите коллектор и надежно зафиксируйте его на стене
4. Смонтируйте водопровод к каждому потребителю. Зафиксируйте трубы при помощи креплений.

Такой алгоритм работы позволит избежать ошибок. Независимо от того, нужен коллектор для водоснабжения или отопления, его монтаж одинаков. Такая разводка требует больше времени, мастерства и денежных затрат, однако окупается быстро и обеспечивает комфорт в дальнейшем использовании. Коллекторы уместны не только в коттеджах и больших домах, но и в квартирах.

Роль коллектора в отоплении

При обустройстве водонапорного узла необходимо придерживаться правила: общая сумма диаметров всех ответвлений не должна быть больше диаметра подающей магистрали.

Применим этот закон и к системе отопления, но выглядеть будет следующим образом: выходной штуцер котла диаметром 1 дюйм допускается к применению в двухконтурной системе с трубами диаметром ½ дюйма.

Для дома, с небольшой кубатурой, что отапливается исключительно радиаторами, такого рода система считается производительной.

Для подсобных помещений достаточно будет установить температурный режим в 10-15 °C, для жилых комнат комфортным будет режим до 23 °C, в контурах теплых полов – не больше 37 °C, иначе основное покрытие может деформироваться

На практике, частный коттедж оснащен более модернизированной отопительной схемой, где обустраиваются дополнительные контуры:

• система теплый пол;
• обогрев нескольких этажей;
• помещений подсобного типа и т. д.

При подключении ответвления уровень рабочего давления в контурах становится недостаточным для качественного нагревания всех радиаторов соответственно и режим комфортной атмосферы будет нарушен.

В таком случае для разветвленной отопительной магистрали обустраивают балансировочный узел с помощью распределительного коллектора. Применяя этот метод, можно компенсировать остывание нагретого теплоносителя, что свойственно традиционным одно- и двухтрубных схем.

Посредством оборудования и запорной арматуры производится настройка необходимых показателей температуры теплоносителя для каждой из линий.

Назначение отопительного коллектора

Отсутствие распределительного коллектора в системе водяного отопления может привести к тому, что вода в разные контуры системы может поступать неравномерно. В результате у вас будет горячий пол и холодные радиаторы, или наоборот.

Это может происходить от того, что к одному выходному патрубку бойлера может быть подключено несколько контуров отопительной системы. Жидкость протекает по таким соединениям неравномерно, в результате чего части помещений не будет хватать тепла. А ведь именно от количества теплоносителя, проходящего по трубам, объема и скорости его перемещения и зависит эффективность системы теплоснабжения.

трубы, отходящие от бойлера

Некоторые владельцы домов пытаются решить эту проблему установкой дополнительных насосов и регулирующих клапанов. Но это только усложняет систему и не всегда приводит к равномерному распределению теплоносителя.

Как распределяется теплоноситель в частном доме?

Возьмем для примера отопительную систему для частного дома площадью в 100 квадратов. Прибором для нагрева воды будет являться настенный газовый котел, имеющий один выходной патрубок с диаметром ¾ дюйма.

В доме у нас имеется два отопительных контура и один контур, нагревающий воду для бытового использования косвенным нагревом. Все контуры построены из труб с диаметром в 1 дюйм. Как рассчитать и построить эффективную систему теплоснабжения?

Первым делом уясняем для себя, что основной причиной некачественного теплоснабжения является элементарная нехватка теплоносителя в системе. А вот основной причиной такой нехватки является чрезмерно узкие распределительные трубопроводы.

Таким образом, повысить эффективность тепловой системы, то есть увеличить диаметр распределительных труб можно двумя способами:

• При использовании котлов со встроенными насосами к ним подключают гидрострелку (распределитель потоков). При этом на каждом контуре потребления тепла необходимо установить собственный циркуляционный насос. Но такое устройство будет работать только в небольшом здании. При повышении отапливаемых площадей его эффективность и надежность резко падает.
• Наиболее надежным способом станет подключение к источнику тепла водяного распределительного коллектора.

Наиболее совершенный вид распределительного коллектора называется кампланарным. С его помощью эффективно решается проблема соединения труб разного диаметра и объема размещаемого теплоносителя.

распределительный гидроколлектор на 4 контура

Рассмотрим, как своими руками создать системы распределения теплопотоков.

Зачем нужен коллектор, принцип работы

Устройство данного сантехнического прибора очень простое. По сути, это кусок трубы большого диаметра, оснащенный резьбовыми штуцерами для подключения контуров водяной системы. Длина гребенки отопления зависит от числа присоединений, основная линия обычно подводится к торцу.

Что происходит в коллекторе, куда поступает вода из 2…10 параллельных ветвей:

1. Из нескольких магистралей в сборный трубопровод попадает теплоноситель с различными параметрами – температурой, скоростью течения, расходом за единицу времени.
2. В большом проходном сечении гребенки скорость движения воды снижается, уменьшается гидравлическое сопротивление.
3. Смешиваясь в главной камере, разные потоки обретают на выходе одинаковую температуру и скорость.

Схема работы коллекторной трубы для сбора теплоносителя

Итак, задача коллектора – сбор теплоносителя, выравнивание его параметров и отправка обратно в котел по основной линии. Без гребенки не обойтись, когда нужно свести в один трубопровод несколько магистралей с разным расходом воды, гидравлическим сопротивлением и протяженностью. Попробуйте соединить такие ветви на тройниках — 2–3 контура сразу перестанут нормально работать.

Распределительный коллектор отопления действует аналогичным образом, только в обратном направлении. Вода от котла, медленно протекающая через основную камеру, расходится в требуемом количестве по второстепенным линиям.

Одна голая труба с отростками малополезна без сопутствующей арматуры – кранов, клапанов и прочих элементов. Коллекторный узел в сборе помогает решить несколько важных задач:

• регулировать количество теплоносителя по каждой ветви, балансировать их между собой;
• путем подмеса снижать температуру подаваемой воды и поддерживать ее на заданном уровне;
• опорожнять систему, сбрасывать воздух;
• автоматически управлять микроклиматом каждого помещения, используя комнатные терморегуляторы.

Самые востребованные модели

1. Oventrop Multidis SF.

Дюймовая гребенка отопления предназначена для организации обогрева водяным теплым полом. Изготавливается из инструментальной стали, отличающейся высокой износостойкостью. Основные характеристики:

• допустимое давление в контуре – 6 бар;
• температура теплоносителя – +70 °С.

Серия выпускается с вентильными вставками М30х1.5, а также может оснащаться расходомером для подключения контуров, расположенных в разных помещениях. Бонус от производителя – шумоизолированные хомуты крепления. Количество одновременно обслуживаемых веток – от 2 до 12. Цена, соответственно – 5650-18800 рублей.

Для работы с высокотемпературными приборами Oventrop предлагает использовать распределительный коллектор системы отопления из нержавейки Multidis SH с краном Маевского. Конструкция выдерживает уже 10 бар при +95-100 °С, пропускная способность гребенки – 1-4 л/мин. Впрочем, у изделий на 2 контура показатели немного слабее. Стоимость гидрораспределителей Oventrop SH колеблется в диапазоне 2780-9980 рублей.

Сантехники: Вы будете платить за воду до 50% МЕНЬШЕ, с этой насадкой на кран

• HKV – латунный коллектор теплого пола. Держит напор в 6 бар в диапазоне +80-95 °С. Rehau в исполнении D дополнительно оснащается ротаметром и краном для заливки системы.
• HLV – распределительная гребенка отопления, предназначенная для радиаторов, хотя ее характеристики идентичны описанию HKV. Разница лишь в комплектации: здесь уже предусмотрен евроконус и возможность резьбозажимного соединения с трубами.

Также производитель Rehau предлагает купить отдельные гребенки Rautitan с тремя выходами под монтаж трубопровода при помощи надвижных гильз.

Распределительный коллектор отопления из стали с антикоррозионным покрытием. Работает в системах с температурой до +110 °С при напоре 6 бар и прячется в специальный теплоизолирующий кожух. Пропускная способность каналов гребенки – 3 м3/ч. Здесь выбор конструкций не слишком богат: возможно подключение только от 3 до 7 контуров. Стоимость таких гидрораспределителей составит от 15 340 до 252 650 рублей.

Коллекторы из нержавейки выпускаются еще более скромным ассортиментом – на 2 или 3 контура. При тех же характеристиках их можно приобрести за 19670-24940 рублей. Самая функциональная линейка Meibes – это серия RW, где в комплекте уже идут различные соединительные элементы, термостаты и ручные вентили.

• F – на подаче встраивается расходомер;
• BV – имеет четвертные краны;
• С – предусматривает наращивание гребенки через ниппельное соединение.

Каждый коллектор отопления Данфосс допускает давление в системе 10 атм при оптимальной температуре (+90 °С). Интересна конструкция кронштейнов – они фиксируют парные гребенки с небольшим смещением относительно друг друга для более удобного обслуживания. При этом все вентили оснащены пластиковыми головками с нанесенной разметкой, что позволяет выставлять их положение вручную без применения инструментов. Цена моделей Данфосс в зависимости от количества подключаемых контуров и дополнительных опций изменяется в пределах 5170 — 31 390.

Коллектор отопления можно выбрать под евроконус с отводами на 1/2″ или 3/4″ либо с метрическим резьбовым соединением. Гребенки Far выдерживают напор до 10 атм при температуре не выше +100 °С. А вот количество выходных патрубков невелико: от 2 до 4, но и цена самая низкая из всех товаров, рассмотренных в нашем обзоре (730-1700 рублей за непарный распределитель).

Советы по выбору

Несмотря на кажущуюся простоту гребенок, подбирать их нужно, опираясь сразу на несколько технических параметров:

1. Напор в системе – от этого значения зависит, из какого материала может изготавливаться распределительный коллектор.

2. Пропускная способность должна быть достаточной, чтобы подключенные контуры отопления не «голодали» от недостатка теплоносителя.

3. Энергопотребление узла смешивания – как правило, его определяет суммарная мощность циркуляционных насосов.

Возможность добавления контуров – на этот параметр стоит обращать внимание, только когда в будущем планируется строительство дополнительных объектов, нуждающихся в обогреве

Количество патрубков на гидрораспределителе должно соответствовать числу подключаемых веток (отопительных приборов). В некоторых случаях лучше установить несколько коллекторов, например, в двухэтажном доме – по одному блоку на каждом уровне. Также допускается монтаж непарных гребенок в разных точках: один на подаче, другой на обратке.

Напоследок специалисты и опытные монтажники в своих отзывах советуют не экономить на покупке хорошего коллектора. Чтобы он служил долго и не доставлял особых проблем, имя на коробке должно быть известным.

5 Солнечные коллекторные агрегаты

Солнечные гребенки функционируют непосредственно за счет парникового эффекта, запуская процесс преобразования солнечного света в тепловую энергию. Их конструкция имеет несколько отличий от конструкции традиционных моделей. Такие установки работают наподобие теплиц, накапливающих солнечный свет.

В отличие от обычных коллекторов, оснащенных циркуляционными насосами, в таких гребенках задействован метод естественной циркуляции, который подразумевает передвижение теплоносителя посредством конвекционных потоков. Также ей способствуют присоединенные к пластине вентиляторы.

Распределитель, поглощающий ультрафиолетовое излучение, являет собой небольшой ящик, поверхность которого покрыта черной адсорбирующей пластиной. Именно она осуществляет аккумуляцию тепла, которое передается теплоносителю. В роли последнего используется воздух или жидкость, циркулирующая по трубам.

Однако стоят такие изобретения недешево, поэтому они еще не успели обрести широкое распространение. Да и использовать солнце в качестве единственного источника энергии для отопления не совсем рентабельно, ведь даже жители южных регионов замечают нестабильность солнечной активности. Вместо этого подобные агрегаты могут стать хорошей дополнительной альтернативой газовым и твердотопливным котлам.

Крепеж для стальных отопительных приборов

В этой группе есть два разных вида: трубчатые и панельные радиаторы. Они имеют разную конструкцию, соответственно, разное крепление.

В панельных радиаторах на задней стенке привариваются скобы, при помощи которых они навешиваются на кронштейны. Форма этого типа крепежа отличается: она разрабатывается специально для скоб.

В панельных радиаторах на задней стенке приваривают скобы

При установке панельных радиаторов необходимо строго следить за вертикальностью расположения кронштейнов. Требуется высокая точность: четыре или шесть скоб должны точно попасть на крючки

Тут важно также чтобы стена была идеально ровной и гладкой. Вообще используя обычные кронштейны панельные радиаторы достаточно сложно навесить

Проще работать с другими типами держателей.

Стандартный кронштейн для панельного радиатора

Так как масса отопительного прибора небольшая, вполне достаточно закрепить его на верхних скобах, в внизу установить упоры, которые будут придавать ему направление в горизонтальной плоскости. Они не крепятся к стене, а крючками цепляются за скобу и просто упираются в стену. Для надежности часть, которая обращена к стене, расширена.

Так выглядит комплект кронштейнов для трубчатых стальных батарей: на крючки навешивается верхний коллектор, а снизу ставятся пластиковые упоры

Есть еще специальные монтажные планки для легкого монтажа. Они представляют собой полосу металла с пластиковыми фиксаторами вверху и внизу. При использовании этого крепежа скобы на задней панели не нужны. Планки закрепляют на стене, в них вставляют радиатор, который удерживается пластиковыми крючками.

Планка для быстрого монтажа панельных батарей

Крепеж для трубчатых радиаторов похож на секционные: те же крючки, только другого размера, часто снабженные пластиковыми накладками.

Есть и специальный крепеж с захватами трубок SMB. Это полоса стали с пластиковыми фиксаторами и полочкой снизу, которая служит опорой для радиатора. Эту монтажную планку можно использовать, если масса заполненного водой устройства не превышает 100 кг. Установка простая: ставите батарею на полочку, приближаете верхний край к фиксаторам. Они обхватывают ближайшую трубку, слышится щелчок. Радиатор установлен, можно подключать подающие трубы.

Планка для быстрого монтажа трубчатого радиатора с полочкой и фиксаторами

Есть второй вариант для быстрого монтажа: крепеж SVD. Он состоит из двух частей. Одна крепится к радиатору, вторая, к стене. Потом они соединяются друг с другом и фиксируются стальной петлей.

Еще один тип держателей для трубчатых моделей: две части, одна крепится на стену, вторая — закрепляется на трубе. Между собой они стягиваются проволочным фиксатором

Напольное крепление для трубчатых радиаторов может быть нескольких видов: трубчатые упоры, которые приваривают на заводе, или стойки с крючками. На такие стойки радиаторы навешиваются, а крепятся сами стойки к полу.

Кронштейны для радиаторов есть разного вида и типов: для настенной и напольной установки. Стандартные, которые идут в комплекте, надежны, но работать с ними сложнее. Планки и устройства для быстрого монтажа экономят время, но стоят немало.