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.

Расчет отопления в частном доме: что учесть, особенности, калькулятор +Видео

Перед расчётом онлайн калькулятором диаметра трубы отопления для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя необходимо определить тепловую мощность системы отопления. То есть количества тепла, потребного для нормального жизнеобеспечения отапливаемых помещений.

Искомая тепловая мощность (кВт/ч) зависит от следующих факторов: 1. объёма отапливаемых помещений,определяемых как произведение их суммарной площади в квадратных метрах (м2) и высоты потолков (2.5 – 3м); 2. Учитываемой разницы температур на улице и в помещении (С) (-30 и 20); 3. Расчетного коэффициента тепловых потерь дома (зависит от теплоизоляции).

Введите данные в онлайн калькулятор для расчёта

ПРИМЕЧАНИЕ.1 – Кладка в один кирпич и много окон. 2 – Стандартная кирпичная постройка без утепления. 3 – Кирпичная постройка, двустороннее утепление, установка современных окон (стекло пакетов) и дверей.

Перед использованием калькулятора прочтите инструкцию.

Рассчитанную тепловую мощность рекомендуется увеличить на 20% для покрытия неучтенных обстоятельств, что и предусмотрено в предлагаемом расчёте. Для того, чтобы система водяного отопления правильно функционировала, необходимо обеспечить нужную скорость теплоносителя в системе.

• Скорости продвижения воды в трубопроводах рекомендуется в пределах от 0,3 до 1.5 м/сек;
• при скорости меньшей 0.3 м/сек в системе могут появляться воздушные пробки;
• при скорости большей 1.5 м/сек – гидравлические шумы. Таким образом,оптимальная скорость продвижения воды в трубопроводах находится в пределах от 0,4 до 1 м/с.

Для определения диаметра системы отопления онлайн калькулятором необходим также задать разницу температуры воды на подаче и обратке в градусах°С. Рассчитывать потери давления в трубопроводе необходимы для правильного подбора напорного насоса в системах с принудительным движением теплоносителя.

Для расчёта потерь давления кроме диаметра и длины трубопровода в нашем онлайн калькуляторе, необходимо также задать материал труб, эквивалентная шероховатость которых определяет затраты на преодоление трения жидкости о стенки труб; полученный результат умножается на коэффициент 1.2 для учета гидравлического сопротивления отводов, поворотов, кранов и других элементов трубопровода.

Изготовление распределительного коллектора своими руками

Проект распределительного коллектора разрабатывается исходя из количества отопительных контуров в вашей системе. Оцените, где расположен ваш нагревательный котел, какой в нем имеется входной и выходной патрубок, какое количество отопительных контуров или контуров косвенного нагрева будет задействовано в отопительной системе. Возможно вы планируете увеличивать количество контуров в вашем доме, например, пристроить еще комнату в следующем году. К распределительной системе также могут подключаться солнечные коллекторы, тепловой насос и другие устройства. Также считаем все системы распределительного тепла, включая теплые водяные полы, отопительные радиаторы, фэнкойлы и так далее.

Составляем схему нашей отопительной системы, учитывая, что у каждого контура имеется труба подачи горячей воды и труба обратки.

В ходе проектирования системы не забудьте определить месторасположения дополнительного оборудования, такого как расширительный бачок, клапан автоматической подпитки, сливной кран и кран для заполнения системы, группа термостатов и так далее.

Производит пространственное проектирование, то есть определяем откуда и куда в наш распределительный коллектор будут подключаться трубы. Практика подсказывает, что на торцах коллектора обычно монтируются патрубки для подключения твердотопливного котла и для косвенного нагрева. Если у вас в системе есть настенный газовый или электрический котел – он врезается сверху или также в торец.

Исходя из имеющейся информации составляем чертеж будущего распределительного коллектора. Удобно для этого воспользоваться миллиметровой бумагой. Расстояние между патрубками не должно составлять менее 10 сантиметров, но и разносить их шире 20 сантиметров также не следует. Для одного контура отопления, расстояние меду патрубком подачи и патрубком обратки не должно быть менее 10 сантиметров. Желательно, чтобы группы патрубков одного контура визуально выделялись.

Проектировка коллектора

На приведенном ниже рисунке приведен пример проектирования распределительного коллектора, в который будет подключено шесть контуров отопительной системы.

На первом этапе чертим два прямоугольника. Это собственно коллектор подачи и коллектор обратки.

коллектор подачи и коллектор обратки

На троцах коллекторов проектируем подсоединение котла и бойлера косвенного нагрева. Не забывайте проставлять на чертеже параметры сечения будущих патрубков.

подсоединение котла и бойлера косвенного нагрева

Проектируем подключение контуров отопления и дополнительных нагревательных котлов. Не забывем проставлять сечение труб и размеры патрубков. Подписываем все спроектированные патрубки.

подключение контуров отопления и дополнительных нагревательных котлов

На следующем этапе проектируем подключение дополнительного оборудования. В нашем случае это расширительный бачок, кран слива, защитный блок, термометр системы

Обратите внимание, что контуры подачи теплоносителя выделяются красным, а контуры обратки – синим цветом

подключение дополнительного оборудования

Это был черновой чертеж. Проверяем его правильность и переносим его начистовую на новый лист бумаги. Именно исходя их этого проекта мы и будем создавать самостоятельно распределительный коллектор.

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.

При ошибочном действии пострадает не только гидродинамика сооружения, но также может прорвать весь трубопровод и вся работа даст сбой.

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.

Эффект от установки шайб

Дроссельная шайба в системе отопления требуется не только лишь для регулировки внешних теплосетей, но и для внутридомовой системы отопления. Если предварительное обследование теплового объекта выполнено качественно, все параметры учтены при расчете дроссельных шайб, то процесс шайбирования принесет огромное преимущество всей системы теплоснабжения в целом, поскольку:

1. Внутридомовые отопительные стояки, которые находятся на значительном расстоянии от котельной или центрального теплового пункта, и ранее не могли нормально функционировать, станут получать расчетный расход теплоносителя и обеспечат санитарный режим в отапливаемом помещении.
2. Дома и другие объекты отопления, размещенные вблизи теплопунктов, которые перегревались из-за излишнего объема теплоносителя, теперь будут работать в нормальном режиме со стабильной санитарной температурой в нагревемом помещении.
3. Создание системы, которая способно равномерно распределить тепловые и гидравлические нагрузки по разветвленным участкам тепловой сети.
4. Равномерное распределение тепловой и гидравлической нагрузки по стоякам отопления в границах общего теплового объекта: дома или общественного помещения.
5. Справедливое распределение тепла между тепловыми приборами абонентов согласно проектным нагрузкам.
6. Соответствие реальной температуры подающей и обратной магистральной сетевой воды источнику теплоснабжения, по утвержденному температурному графику.
7. Соответствие реального располагаемого напора, вычисленного в контрольных точках тепловой сети и на центральных тепловых пунктах.
8. Гарантия поддержания абсолютного давления в динамическом тепловом режиме в системах, работающих на перегретом водяном теплоносителе при температурах выше 100 С.
9. Гарантия предельного давления в сети не превышающего, верхнего показателя по условиям прочности теплового оборудования ЦТП и котельной, во избежание аварийных разрывов трубопроводов и котельного оборудования.
10. Гарантия наименьшего давления 0.5 кгс/см2 в различных точках сети при динамическом/статическом режиме, во избежание вскипания теплоносителя и создания разрежения на всасывающих патрубках сетевых насосов.

Общие данные

Сегодня есть несколько вариантов отопительных систем, но водяное отопление уже не один десяток лет является самым популярным методом.

Особенно эффективным считается вариант, в котором происходит принудительная циркуляция теплоносителя. При ее выборе можно с уверенностью говорить о качестве обогрева помещения даже большого метража.

Перед проектированием отопительной системы стоит определиться с материалом, из которого будут изготовлены трубы и составляющие элементы.

На сегодняшний день широкое применение нашли: стальные, полипропиленовые, металлопластиковые и медные изделия.

Правильно рассчитанный диаметр влияет на оптимальную длину трубопровода, количество возможных к подключению радиаторов и прогноз тепловых потерь во время роботы.

Последовательность работ

Процесс изготовления гребенки выглядит достаточно просто:

1. Необходимо приобрести материалы в соответствии с решениями, принятыми на этапе конструирования распределителя.
2. В заготовке для корпуса вырезаются отверстия под отводы. Если в этом качестве используется круглая труба, то сначала на бумаге нужно вычертить развертку отверстия (в обиходе называется «рыбкой»). Далее развертка вырезается, прикладывается к трубе и очерчивается карандашом или маркером. После этого вырезается отверстие — с предварительным высверливанием по контуру или с помощью газового резака.
3. Привариваем отводы к корпусу гребенки при помощи электросварки. К торцам привариваются заглушки, которые при необходимости также оснащаются патрубками.
4. Полученное изделие необходимо проверить на герметичность. Оставляем открытым один отвод, все остальные плотно закрываем. После этого заполняем коллектор горячей водой и наблюдаем, не дадут ли сварные швы течь. Не помешает раздобыть ручной насос для опрессовки и проверить надежность швов под давлением.

В качестве корпуса коллектора не обязательно использовать круглую трубу, вполне сгодится и квадратная.

Если испытания прошли успешно, можно окрашивать гребенку и после высыхания краски приступать к ее монтажу.

Даже если теплый пол монтируется в одной комнате, все равно необходим. Обзор моделей коллекторов и цен на них представлен на сайте.

Влияние диаметра трубы на функциональность отопления

При качественных расчетах система с принудительной циркуляцией будет функционировать максимально эффективно. Поэтому стоит хорошо рассчитать вероятные тепловые потери и попробовать их минимизировать.

В противном случае даже при больших затратах энергии эффективность работы трубопровода будет не полная, то есть отопительная система не будет полностью справляться с поставленной задачей.

При выборе труб из определенного материала учитывайте его физические и химические свойства, а также запланированную длину трубопровода. Правильный подход позволит повысить КПД отопления при минимальных тратах энергии.

То, что размер сечения оказывает влияние на гидродинамику – это правда. И если некоторые считают, что чем больше ∅, тем эффективнее работа, то они сильно заблуждаются.

Если использование образцов большого диаметра не оправдано, то давление сильно падает, что приводит к тому, что отопление совсем пропадает.

СОВЕТ! Узнайте как произвести прокладку отопление в квартире.

Если решили проводить отопление в частном доме, то тут надо определиться с тем, как будет подаваться вода. Если от центральной магистрали, то расчет проводится таким же образом, как и для квартиры.

Если имеется своя автономная система отопления, то диаметр труб надо подбирать исходя из того какой материал использовался для ее изготовления и вида самой системы.

Например, размер труб для отопления с принудительной циркуляцией будет одним, а с естественной циркуляцией совсем другим.

Некоторые нюансы, определяющие выбор

1. внутренними (основополагающий показатель размера трубы);
2. внешними (основополагающий показатель определяющий класс изделия);
3. условными (это значение округляется и переводится в дюймы).

Внешний диаметр бывает – малым, средним и большим.

Как рассчитать оптимальный размер без калькулятора?

Когда необходимо рассчитать подходящий размер сечения трубы отопления, то следует придерживаться определенных рекомендаций.

Профессиональные сантехники уверяют, что в отоплении с принудительной циркуляцией лучше выбирать минимальный диаметр труб насколько это возможно. Такое решения вполне обосновано.

Чем меньше будет ∅ отопления, тем меньшее количество воды нужно подогревать, что позволит сэкономить энергию и время, что тратится на подогрев воды.

Минимальное сечение позволяет минимизировать поток движения теплоносителя. Также отопительная система, состоящая из труб небольшого сечения, легче поддается монтажу и является более выгодной, если говорить о финансовых тратах.

Но такие решения не должны заставлять покупателей вопреки проведенному расчету приобретать составляющие элементы меньшего диаметра, чем получается в результате проведенного расчета.

При установке образцов меньшего сечения, чем надо система будет работать с большим шумом и станет неэффективной.

В идеале для подбора подходящего диаметра трубы для отопления, надо ориентироваться на движение воды по трубопроводу. Самыми подходящими будут значения, что находятся на интервале от 0,3 до 0,7м/с. Рекомендуется отталкиваться именно от них.

Расчет мощности отопления без калькулятора

Эти расчеты проводятся по специально выведенной формуле. Чтобы получить требуемую мощность отопления с обычной или принудительной циркуляцией теплоносителя метраж частного дома или квартиры умножается на коэф-нт теплопотери, затем умножаем полученное значение на число, которое выходит при подсчете разницы максимальной температуры зимой на улице и внутри частного дома, затем данное значение делим на 860.

Расчет отопления частного дома

Коэф-нт теплопотери берем исходя из того, какой материал использовался во время строения, учитывая при этом, каким пользовались утеплителем.

Если все параметры близки к стандартным, то расчет проводиться, беря за основу усредненные значения. Если отопление рассчитывается для помещения без теплоизоляции, то берем коэффициент 4.

Кирпичное помещение с кладкой в один кирпич с множеством оконных проемов считается местом с низкой изоляцией и для него используется коэффициент – 2,5.

Стандартная кирпичная постройка с толстыми стенами без дополнительного утепления относится к средней степени теплоизоляции и для расчета используется коэффициент – 1,5.

К высокой степени изоляции относится строение из кирпичной клади с двухсторонним утеплением и с встроенными стеклопакетами с энергосохраняющими свойствами. В этом случае используется коэффициент – 1.

Чтобы правильно определить разницу температур берется среднее значение температуры на улице в зимнее время года и температуру внутри помещения, которая не должна быть ниже, чем это установлено по санитарным нормам.

Если остановится подробнее на скорости воды в трубах отопления, то она не должна продвигаться со скоростью менее 0,2м/с иначе вода начнет выделять воздух, который образует воздушные пробки и нарушит всю работу.

А если теплоноситель будет двигаться со скоростью более 1,5 м/с, то процесс движения будет очень шумным и находиться в таком месте станет не комфортным для жильцов.

Рекомендуется не доводить до крайних границ, а придерживаться среднего значения. Если нужно увеличить скорость передвижения теплоносителя, томожно воспользоваться специальным насосом при установке системы с принудительной циркуляцией.

Конструкция устройства

Перед установкой дроссельных шайб на систему отопления ее выполняют по чертежам в форме стального диска, вырезанного из листового металла толщиной 2-4 мм. Строго по центру просверливается расчетное отверстие. Минимальный допустимый диаметр на шайбе ограничен нормативными требованиями и должен быть не менее 3.0 мм. Толщина нерегулируемой шайбы для трубопроводов с наружным диаметром до 89 мм принимается от 2 до 3 мм, свыше – от 3 до 4 мм.

Расчетное отверстие регулируемой шайбы имеет продолговатую форму. Эта конструкция обладает двумя штоками, расположенными диаметрально противоположно в отношении друг друга. Для возможности наружного управления, их выводят сбоку через уплотнительные каналы. Вариация положений данных элементов изменяет площадь отверстия в конструкции. В том случае, когда они до конца задвинуты, то минимальный диаметр прохода равняется 5.5 мм, а при полностью открытых — диаметр прохода будет равный 18.0 мм. Подобные устройства снабжаются специальными ключами для выполнения операций по регулировке.

Кроме того, очень важно знать, что в такой конструкции существует возможность установить ограничения для передвижения штоков и его опломбирования. Это выполняется для того, чтобы потребители не смогли самостоятельно изменять проходное сечение устройства, тем самым вмешиваться в работу тепловой сети, вызывая ее разбалансировку.

Отечественная промышленность выпускает следующие виды дроссельных шайб для регулировки режимов тепловой сети:

1. Первая модификация выполняется в форме корпуса, на который ставится диск, располагающий сквозным отверстием. При регулировке нужно поворачивать шток, после чего элемент, аналогичный по конфигурации усеченной сфере, совершает вращение подвижного диска с выполненными в его полости отверстиями. Недоработка устройства — возможное заклинивание во время регулирования подвижного диска. Кроме того, конструкция устройства довольно сложная имеет достаточно много деталей и узлов, самостоятельно выполнить подобную конструкцию практически не возможно, а в процессе эксплуатации, каждая лишняя деталь, работающая в зоне высоких температур и скоростей жидкости — увеличивают угрозу выхода из строя всей конструкции.
2. Следующий вид ограничительного устройства выполняется из комплекта дроссельных деталей, выполненных с отбортовкой. Модификация имеет преимущество из-за возможности самоуплотнения всех деталей при установке. Конструкция проста и надежна. Для регулировки расходных показателей теплоносителя, достаточно смонтировать нужное число шайб и закрепить их гайкой. Поскольку установка шайбы производится на подающем трубопроводе, в тепловом колодце или на элеваторном узле потребителя, такие устройства устанавливают исключительно летом, во время ремонта тепловых сетей, после дренажа воды из внутридомовых систем отопления.

Балансировка и шайбирование систем теплоснабжения актуально и для холодоснабжения

В данном обзоре мы опускаем вопрос использования автоматических регуляторов перепада давления (дорого и не по теме — там есть свои проблемы).

Гидравлическая увязка систем теплоснабжения в основном понимается специалистами, как регулирование расходов по различным контурам системы теплоснабжения

Хотим обратить Ваше внимание, что это не так, а на самом деле, конечно, гидравлическая увязка – это распределение максимальных падений давлений по различным контурам системы с целью обеспечения гарантированного поступления перепада давления на все пары вход/выход (прямая труба/обратная труба) точек врезки потребителей

Коротко и крайне упрощенно задачу гидравлической увязки системы теплоснабжения можно описать так:

• На вход системы теплоснабжения подается некоторый перепад давления, который, обеспечит расходы в разные контуры обратно пропорциональные гидравлическим сопротивлениям этих контуров. Поскольку у ближних контуров при прочих равных гидравлическое сопротивление меньше – весь расход уйдет в них.
• Поэтому гидравлическое сопротивление некоторых контуров искусственно завышается в целях перераспределения расходов в пользу других контуров. Традиционно эта задача выполняется установкой т.н.

дроссельных диафрагм на подающем и/или обратном трубопроводе. Пояснение: Дроссельная диафрагмы = «шайба», гидравлическая увязка с их помощью — «шайбирование»

Существует более современная версия дроссельных диафрагм – балансировочные клапаны, которые можно относительно легко перенастраивать в ходе эксплуатации.

Почему нельзя говорить о регулировании расходов в результате шайбирования или балансировки? Тому есть несколько очевидных причин: