Расчет коллектора отопления
Как рассчитать коллектор для теплого пола
Коллектор (с точки зрения отопления) – устройство, которое распределяет подачу теплоносителя. Проще говоря, это труба, к которой производят подвод отопительных контуров. Данная система имеет множество контуров из-за гидравлического сопротивления, которое не допускает прокладки одной сплошной трубой.
В данной статье мы поговорим о том, как рассчитать коллектор для теплого пола.
Для расчета теплого пола необходимо определить цель установки системы. Будет это основной источник отопления или дополнительный, использующийся в комплексе с радиатором. В зависимости от выбора будет определяться необходимая мощность системы.
Также нормы обогрева указаны в строительных нормативных документах, где говорится:
- В жилых помещениях температура пола должна быть до 29 градусов.
- Температура пола может повышаться до 35 градусов в местах, граничащих с окнами и внешними стенами, для компенсации теплопотерь помещения.
- Температура в 33 градуса регламентируется для помещений с повышенной влажностью, например, ванная комната.
Для определения мощности системы и количества выходов коллектора, необходимо рассчитать количество используемых контуров и их длину. Для этого используется формула:
Рассмотрим на примере помещения с отапливаемой площадью в 10 м2. Шаг укладки трубы составляет 0,15 м, а длина соединяющей трубы – 6м. L= 10 / 0,15 *1,1+(6*2) = 85,3
В случае установки теплого пола на небольших площадях будет достаточно одного контура. В больших за площадью помещениях, пол делят на маленькие участки в соотношении 1:2, где длина помещения превышает ширину в два раза.
Количество допустимых подключений петель к коллектору определяется его пропускной способностью и диаметром. Тепловая нагрузка, на которую рассчитан коллектор, указывается в паспорте изделия. Рассмотрим пример, где коэффициент пропускной способности равен 2,23м3/ч, тогда можно подобрать насос который будет выдерживать нагрузку в 10 – 15 Вт.
Каждый контур несет свою нагрузку в зависимости от длины и диаметра трубы. Поэтому необходимо определить тепловую нагрузку каждого контура. Если площадь теплого пола составляет 10 м2, а теплоотдача на каждом метре площади – 70 Вт, то 10*70 = 700 Вт. В результате смесительный узел сможет обеспечить при максимальной нагрузке работу 15000/700 = 21 контура площадью в 10 м2. Это в теории. На практике стоит использовать меньшее количество контуров минимум на 2. Стоит обратить внимание на количество выходов , при выборе самого коллектора.
Мы рекомендуем ограничить контур в 80 м., для 16-й трубы и 100 м., для 20-й. Рекомендовано делить контура в соотношении 1:1, с максимальной разницей в 10-15%. Такое деление контуров теплого пола, упростит балансировку системы.
В случае, когда большая разница в длине трубы, на контуре, рекомендуем использовать автоматику, в комплекте со смесительным узлом компании Uponor. Автоматика компании Uponor, позволяет балансировать систему теплого пола автоматически, что убирает человеческий фактор.
Распределительный коллектор отопления своими руками: инструкция
Автономные системы отопления могут быть построены разными способами. Одним из самых популярных типов системы отопления в доме является конструкция с жидким теплоносителем. Обычно в его качестве используется вода со специальными присадками.
Распределительный коллектор отопления
Такая система может иметь несколько обогревательных контуров, например, отопление через радиаторы и через теплые полы. Для того, чтобы вода в такой системе распределялась равномерно – нужен коллектор отопления распределительный.
Содержание
- Назначение отопительного коллектора
- Как распределяется теплоноситель в частном доме?
- Гидравлическая стрелка и ее функция
- Компаланарный распределительный коллектор
- Изготовление распределительного коллектора своими руками
- Проектировка коллектора
- Изготавливаем коллектор распределения
- Обзор самодельного распределительного коллектора
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:
распределение теплопотоков
- 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.
Гидравлическая стрелка и ее функция
Это довольно простое устройство. Его можно изготовить из отрезка трубы с сечением в три раза больше, чем выходной патрубок котла. На торцы отрезка необходимо приварить заглушки выгнутой формы. В заглушках затем прорезаются отверстия с нарезанной резьбой. Они будут служить для сброса воздуха или слива воды. В теле трубы сверлим отверстия, в которых также нарезаем резьбу. К ним мы будем подключать выходной патрубок котла и отопительные контуры. Корпус гидрострелки после этого необходимо зашкурить и покрасить.
гидрострелка
Компаланарный распределительный коллектор
Несмотря на то, что в строительных магазинах имеется большой ассортимент распределительных коллекторов разных размеров – подобрать устройство точно под свою систему отопления иногда бывает затруднительно.
Может не совпадать или количество контуров или их сечение. В результате вам придется мастерить монстра из нескольких коллекторов, что явно не лучшим образом скажется на эффективности системы отопления. Да и не дешевым будет такое удовольствие.
При этом не стоит верить рассказам «бывалых», что система может прекрасно работать и при прямом подключении к котлу. Это ошибка. Если в вашей отопительной системе имеется более трех контуров – то установка распределительного коллектора является не прихотью, а необходимостью.
А вот при отсутствии в продаже распределительного коллектора, подходящего вам по параметрам – его вполне можно сделать своими руками.
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.
чистовой чертеж
Изготавливаем коллектор распределения
Проводим расчет материала, необходимого для изготовления коллектора.
Легче всего это сделать в электронных таблицах Excel. Заодно в этой программе можно рассчитать и стоимость материалов, потребных для изготовления устройства. Приобретаем необходимый исходный материал и готовим инструменты для самостоятельного изготовления.
готовим инструменты
Исходными материалами для основных частей коллектора будут служить трубы обычные или квадратного сечения. Производим на них необходимую разметку, используя штангенциркуль, линейку и керн.
Производим необходимую разметку
С использованием газового резака делаем отверстия под патрубки.
делаем отверстия под патрубки
Вставляем патрубки (отрезки труб с резьбой) в посадочные места.
Вставляем патрубки
Фиксируем патрубки сваркой. Сначала начерно, а потом обвариваем по всему периметру.
Фиксируем патрубки сваркой
Также привариваем к корпусу кронштейны для крепления на стену.
привариваем к корпусу кронштейны
Зачищаем места сварки от окалины и ржавчины.
Зачищаем места сварки
Всю конструкцию обрабатываем обезжиривающим составом, покрываем краской и лаком.
обрабатываем обезжиривающим составом, покрываем краской и лаком
Краска полностью схватывается через два-три дня и нашем распоряжении оказывается самостоятельно изготовленный распределительный коллектор. Теперь осталось только установить его на место и подсоединить к нему все входящие и исходящие контуры.
готовый самодельный распределительный коллектор
Система с распределительным коллектором будет работать намного эффективнее, чем простое нагромождение отопительных труб
Для того, чтобы поймать все нюансы самостоятельного изготовления распределительного коллектора и область его применения – рекомендуем вам посмотреть обучающее видео.
Обзор самодельного распределительного коллектора
Определение размеров солнечной батареи - Руководство по определению размеров солнечной системы горячего водоснабжения
Определение размеров солнечной батареи - Руководство по определению размеров солнечной системы горячего водоснабжения | СолнцеЗемля`
Перейти к навигации Перейти к содержимому
Запросить цену
Средняя температура колодезной воды для Северной Америки
Независимо от типа конструкции системы, первым шагом при выборе размера солнечной батареи является определение нагрузки по горячей воде.
Как только станут известны потребности в БТЕ/день, размер массива можно будет подобрать в соответствии с нагрузкой. Приведенная ниже таблица представляет собой руководство по выбору параметров солнечной системы горячего водоснабжения, в ней приведены средние значения дневного расхода в GPD (галлонах в день) для широкого спектра коммерческих применений. Эти среднесуточные показатели основаны на рекомендациях ASHRAE и опыте подрядчиков.
| Приложение | Средний дневной розыгрыш |
|---|---|
| Мотели: | |
| 20 шт. или менее | 20 галлонов в день/шт. |
| 60 шт. | 14 галлонов в день/шт. |
| 100 шт. или более | 10 галлонов в день/шт. |
| Квартиры: | |
| Блок с одной спальней | 20 галлонов в день/шт. |
| Спальня с двуспальной кроватью | 35 галлонов в день/шт. |
| Номер с тремя спальнями | 45 галлонов в день/шт. |
| Блок с четырьмя спальнями | 55 галлонов в день/шт. |
| Общежития | 13 GPD/студент |
| Начальные школы | 0,6 GPD/учащийся |
| Младшие и средние школы | 1,8 галлона в день/учащийся |
| Служба общественного питания: | |
| Ресторан полного питания и кафетерий | 2,4 галлона в день за порцию |
| Фаст-фуд, забегаловки, деликатесы | 0,7 галлона в день за порцию |
Преобразование расхода горячей воды в БТЕ
Чтобы использовать дневной расход, рассчитанный по таблице выше, мы должны перевести его из галлонов в день в БТЕ в день. Это преобразование основано на том факте, что требуется 8,34 БТЕ (британских тепловых единиц) энергии, чтобы поднять 1 галлон воды на 1 градус Фаренгейта.
ему придется поднимать каждый галлон воды, поступающей из водопроводной/колодезной воды, до типичной желаемой уставки 135 F. В зависимости от региона страны средняя температура водопроводной/колодезной воды может достигать 42¡F в северном штате Мэн. до 77¡F в южной Флориде. Чтобы определить энергию, необходимую для нагревания каждого галлона воды, мы просто вычисляем разницу температур между водопроводной/колодезной водой и заданной температурой, а затем умножаем эту разницу на 8,34. Таким образом, для нагревания галлона воды в северном штате Мэн потребуется в среднем 776 БТЕ (8,34 БТЕ/галл-F*[135 F – 42 F]), и только 484 БТЕ (8,34 БТЕ/галлон-F*[135 F – 77 F]) в южной Флориде.
Расчет площади коллектора, необходимой для удовлетворения потребности в горячей воде
Оптимальный размер солнечной батареи достигается путем согласования нагрузки с выходной мощностью солнечной батареи в ясный летний день. Согласовывая производительность системы с ясными летними днями, вы гарантируете, что система работает с максимальной производительностью, не переходя в условия застоя, которые могут сократить срок службы компонентов.
Системы калибровки в соответствии с этими линиями обычно дают долю солнечной энергии 60-70%.
Мощность коллектора в ясный летний день почти соответствует мощности категории C рейтинга SRCC OG-100. Наши окрашенные коллекторы абсорбера имеют производительность в ясный летний день 1035 БТЕ/кв. футов, а производительность нашего абсорбера из черного хрома составляет 1070 БТЕ/кв. футов. Используя эти выходные данные, мы можем легко рассчитать площадь коллектора, необходимую для нагревания галлона воды. Это соотношение количества коллекторов, требуемое на галлон вытяжки, можно рассчитать как:
Размер R =1,15*8,34*(135-T сеть/скважина )/Q коллектор
Где Q коллектор или 1,07 БТЕ/кв. футов. Коэффициент 1,15 в начале уравнения означает увеличение размера массива на 15% для учета реальных потерь в трубопроводах и резервуаре-накопителе, а также умеренных неравномерностей потока, возникающих между берегами в коммерческих массивах.
Используя это уравнение, мы получили бы соотношение размеров 0,56 кв. фута/галлона в день для системы в южной Флориде с использованием окрашенных абсорберов и соотношение 0,86 кв. фута/галлона в день для системы в северном штате Мэн с хромированными поглотители.
Для определения общей площади массива достаточно просто умножить коэффициент размера климатической зоны на расчетную тягу в GPD.
Глава 3 Коллекторы солнечной энергии
Пример: 3.9.1) Рассчитайте полезный коэффициент усиления, температуру жидкости на выходе и эффективность сбора для цилиндрической параболической концентраторной системы шириной 2 м и длиной 8 м. Поглощающий цилиндр имеет диаметр 6 см, а прозрачная крышка диаметром 9 см. Оптические свойства оцениваются как \(\rho = 0,85, (\tau,\alpha)=0,77, \gamma=0,9.4\).Коэффициент теплопередачи от жидкости внутри к окружающей среде, U 0 = 5,2 ккал/ч·м 2 0 C(6,04 Вт/м 2 0 C), коэффициент теплопередачи от крышки абсорбера поверхности в окружающую среду, U L = 6,0 ккал/ч м 2 0 C(6,98 Вт/м 2 0 C).
Излучение падающего пучка на отверстие коллектора составляет 600 ккал/ч м 2 (698 Вт/м 2 ), а температура окружающей среды составляет 25 0 С. Коллектор предназначен для нагрева жидкости, поступающей в абсорбер, до температуры 150 0 С, при расходе 400 кг/час. Жидкость имеет C p =0,30 ккал/кг 0 C (1,256 кДж/кг 0 C).
-
A_r = площадь приемной трубы = \(\pi.D_0.L\)
-
A_a = площадь отверстия концентратора = (W-d co )* L
– Где W = ширина концентратора
d_co = диаметр прозрачной крышки
L = длина концентратора 9{-\frac{A_r.U_L.F'}{\dot{m}.C_p}}]\] -
Поглощенная солнечная энергия,
\[ S = H~b~.R~b~.\rho.\gamma.(\tau.\alpha) \] Значения F' и F R будут одинаковыми в любой единице, так как они являются факторами (безразмерный). -
Полезный прирост, (в единицах МКС) \[ Q_u = A_a.
F_R. [S-\frac{A_r.U_L}{A_a}(T_fi-T_a)] \]
Примечание. Температуру жидкости на выходе можно получить из
. \[ Q_u = \dot{m}.C_p(t_co-t_ci) \] Где - t ci = температура жидкости на входе - t co = температура жидкости коллектора на выходе
- температура жидкости коллектора на выходе \[ t_co = t_ci + \frac{Q_u}{\dot{m}.C_p}\]
- Эффективность коллектора \(\eta\) \[ \eta = \frac{Q_u*100}{A_a.(H_b.R_b)} {\%} \]
#1,2) Расчет A_r = площадь приемной трубы и A_a = площадь отверстия концентратора d_0<-0,06 # диаметр цилиндра 6см L<-8 # длина L = 8м d_co<-0,09# диаметр прозрачной крышки 9см W<-2 # ширина концентратора 2м A_r<-раунд(pi*d_0*L,цифра=2) sprintf("1) Площадь приемной трубы,A_r = %s кв.м",A_r) ## [1] "1) Площадь приемной трубы,A_r = 1,51 кв.м"
A_a <-раунд((W-d_co)*L,цифра=2) sprintf("2) Площадь апертуры концентратора,A_a = %s кв.м",A_a) ## [1] "2) Площадь апертуры концентратора,A_a = 15,28 кв.м"
# 3,4) Расчет КПД коллектора F' и коэффициента отвода тепла F_R # Данный: U_0<-5,2 U_L<-6,0 м<-400 #расход 400 кг/час С_р<-0,30 F_dash = круглый (U_0/U_L, цифра = 2) x<-((m*C_p)/(A_r*U_L*F_dash)) у <- ((A_r*U_L*F_dash)/(m*C_p)) F_R<-round(x*(1-exp(-y)),цифра=2) #F_R1<- round(((m*C_p)/(A_r*U_L*F_dash))*(1-exp(-(1/((m*C_p)/(A_r*U_L*F_dash))))), цифра=2) sprintf("3) Коэффициент эффективности коллектора F' равен %s", F_dash) ## [1] "3) Коэффициент эффективности коллектора F' равен 0,87"
sprintf("4) Коэффициент отвода тепла F_R равен %s", F_R) ## [1] "4) Тепло удаленный коэффициент F_R равен 0,97"
# 5) Расчет поглощенной солнечной энергии #Данный: ро <- 0,85 тау.альфа <- 0,77 гамма <- 0,94 Hb_Rb <- 600 #излучение падающего пучка на апертуру коллектора 600ккал/час кв.м S<-round(Hb_Rb*rho*gamma*(tau.alpha),цифра=0) sprintf("5) Поглощенная солнечная энергия S составляет %s ккал/час кв.м", S) ## [1] "5) Поглощенная солнечная энергия S составляет 369 ккал/час кв.
