Rozwój w zakresie instalacji sanitarnych w ostatnim dwudziestopięcioleciu wpłynął bezpośrednio na zmiany konstrukcyjne i rozwój ich komponentów. Dobrym przykładem są rozdzielacze do instalacji centralnego ogrzewania. Teraz bardziej właściwym określeniem będzie rozdzielacze do instalacji sanitarnych, ponieważ obecnie rozdzielacze wykorzystywane są nie tylko do rozdziału czynnika grzewczego, ale także do rozdziału wody zimnej lub ciepłej wody użytkowej oraz wody lodowej.
Rozdzielacz, kolektor – co oznaczają poszczególne terminy
Na wstępnie warto dokonać istotnego uszczegółowienia na temat rozdzielaczy i kolektorów. Najczęściej pod popularnym określeniem rozdzielacze, które jest w liczbie mnogiej ukrywa się rozdzielacz i jego nieodzowny kompan kolektor. Dla porządku należy nadmienić, iż rozdzielacz, jak sama nazwa wskazuje rozdziela czynnik wpływający z dużym strumieniem na pojedyncze obiegi o mniejszych strumieniach. Przykładowo do rozdzielacza w instalacjach centralnego ogrzewania wodnego doprowadzany jest czynnik o wysokiej temperaturze i rozdzielny jest na pojedyncze obiegi grzewcze zasilające np. grzejniki. Kolektor zaś jak wskazuje nazwa kolektoruje (zbiera) strumienie czynnika z pojedynczych obiegów o małych wydajnościach do strumienia głównego o dużej wydajności. W instalacjach centralnego ogrzewania w kolektorze następuje konsolidacja czynnika powrotnego o niskiej temperaturze powracającego np. z grzejników. Jedynym znanym przypadkiem w wodnych instalacjach sanitarnych, gdzie nie występują kolektory są instalacje wody zimnej (pitnej) oraz ciepłej wody użytkowej. Wynika to z trywialnego powodu, iż wyżej wspomniane instalację są instalacjami otwartymi. W przypadku rozdzielaczy i kolektorów prostych bez wyposażenia nie sposób ich rozróżnić, ponieważ wyglądają identycznie, o ich zaś poprawnej nazwie decyduje realizowana funkcja. Funkcja z kolei wynika z miejsca i sposobu podłączenia do instalacji. Dlatego skrót myślowy „kolektory” zamiast poprawnego określenia „kolektor i rozdzielacz” może być akceptowany w przypadku kolektorów i rozdzielaczy prostych.
Rozdzielacze i kolektory dawniej
Na początku lat 90. ogólnie znane i dostępne były rozdzielacze i kolektory rurowe, które były najczęściej prefabrykowane na budowie, jako konstrukcja spawana z rur czarnych. Miały one zastosowanie najczęściej w instalacjach centralnego ogrzewania i charakteryzowały się dużymi wymiarami. Zlokalizowane były zazwyczaj w pomieszczeniach technicznych takich, jak: kotłownie, węzły ciepłownicze, itp. w piwnicach lub w najniższej kondygnacji naziemnej. Do rozdzielaczy i kolektorów rurowych przyłączane były duże fragmenty instalacji, do których było podłączonych wiele odbiorników i przyborów sanitarnych. Zazwyczaj takie kolektory i rozdzielacze po zabudowaniu armatury były izolowane cieplnie i zabezpieczane powłoką ochronną z tworzywa sztucznego. W szczególnych przypadkach powłoka była wykonywana z blachy ocynkowanej lub aluminiowej (Rys.1).
Instalacje wody pitnej zimnej, ciepłej wody użytkowej i cyrkulacji były rozprowadzane w rurach stalowych ocynkowanych łączonych przez skręcanie. Ze względu na prostotę instalacji wody pitnej w tych czasach oraz ograniczone możliwości techniczne rozdzielczy się nie stosowało. Jeżeli była potrzeba rozdziału na kilka obiegów, wówczas były prefabrykowane odejścia trójnikowe, które możemy nazwać namiastką rozdzielaczy.
Rozdzielacze i kolektory stosowane dziś
Potrzebę stosowania rozdzielaczy i kolektorów w obecnie znanej formie wygenerowała zmiana technologii rozprowadzenia czynnika grzewczego oraz wody pitnej. Przy rozprowadzeniu czynnika grzewczego pionami instalacyjnymi bezpośrednio do grzejników, rozdzielacze i kolektory występowały tylko w kotłowniach i węzłach cieplnych. Zastosowanie rozprowadzenia czynnika grzewczego i wody pitnej w warstwach izolacyjnych podłóg w sposób naturalny wygenerowało stosowanie rozdzielaczy i kolektorów do indywidualnego połączenia odbiorników ciepła i przyborów sanitarnych. Do rzadkości należy podłączenie do pojedynczego przyłącza więcej niż jednego odbiornika.
Proste…
W latach 90. popularne były rozdzielacze i kolektory proste (rys.2.), mimo że zostały wprowadzone na początku zmian w technologii instalacyjnej w Polsce, wciąż są stosowane.
Charakteryzują się one prostą budową. Występują one w postaci odlewanej kokilowo belki z mosiądzu, pokrytej z zewnątrz warstwą niklu ze standardowymi przyłączami. Najpopularniejsze są kolektory i rozdzielacze DN20 z przyłączem głównym Rp3/4, przyłączem przedłużenia G3/4 i króćcami zakończonymi gwintem zewnętrznym G1/2. Można jeszcze spotkać zabudowane w instalacjach kolektory i rozdzielacze z króćcami zakończonymi gwintami zewnętrznymi metrycznymi M22x1,5. Przyłącza metryczne się nie przyjęły i zostały wycofane z oferty wiodących producentów. Niektórzy producenci wyposażają rozdzielacze proste w odpowietrzniki ręczne (Rys.2), w takim przypadku jest pełna identyfikacja i rozróżnienie co jest rozdzielaczem, a co kolektorem. Nieco mniej popularne są rozdzielacze proste o większej średnicy DN25 z przyłączem głównym Rp1 i przyłączem przedłużenia G1 i króćcami G3/4. Króćce przyłączeniowe zakończone gwintem G1/2 i G3/4 z uszczelnieniem stożkowym i oringiem stanowią najbardziej typowe przyłącze (eurokonus). Każdy producent systemów rurowych oferuje złączki na przyłącze gwintowane G1/2 oraz G3/4 rur z miedzi i tworzywa sztucznego w szerokim zakresie średnic. Oba typy rozdzielaczy mogą mieć 12 par odejść, dzięki rozbudowie zaś może ich być więcej. Różnice pomiędzy nimi stanowić może strumień czynnika grzewczego, który jest rozprowadzany. W zakresie kolektorów i rozdzielaczy prostych mogą występować inne ich wykonania. Jedną z nich są kolektory i rozdzielacze kompaktowe (rys.3).
Charakteryzują się one mniejszymi wymiarami, ponieważ króćce przyłączeniowe są po obu stronach rozdzielacza. Takie rozdzielacze stosujemy w sytuacjach braku miejsca w przestrzeniach technicznych i ustawiamy je w poziomie lub pionie. Jeżeli materiał, z którego jest wykonany rozdzielacz jest odporny na odcynkowanie i ma atest PZH, może być stosowany w instalacjach wody pitnej.
Proste z zaworami odcinającymi
Rozwój rozwiązań w zakresie rozdzielaczy i kolektorów spowodowany jest rozwojem w instalacjach sanitarnych, które powodują wzrost wymagań technicznych oraz zwiększenie funkcjonalności. Na to wszystko nakładała się stała tendencja redukcji kosztów poprzez zmianę konstrukcji, technologii wytwarzania i poszukiwanie tańszych materiałów. Dla zwiększenia funkcjonalności pojawiły się rozdzielacze i kolektory proste z zaworami odcinającymi, aby umożliwić odcięcie każdego obiegu niezależnie od pozostałych. Taka potrzeba może wystąpić w przypadku awarii na jednym obiegu i konieczności jego odłączenia, bez przerywania pracy reszty instalacji.
Drążkowe
Rozwinięciem technicznym kolektorów i rozdzielaczy prostych są rozdzielcze i kolektory drążkowe. Coraz więcej firm oferuje podobne rozdzielacze i kolektory z różnorakim wyposażeniem. Powodów jest wiele jednym z nich jest typizacja rozwiązań, obniżenie kosztów oraz automatyzacja procesu technologicznego z wykorzystaniem sterowanych cyfrowo automatów technologicznych wielozadaniowych CNC. Tradycyjne odlewanie kokilowe lub ciśnieniowe korpusów kolektorów i rozdzielaczy mosiężnych jest mało efektywne i drogie w produkcji wieloseryjnej i masowej. Ponadto tak wytworzone korpusy nie nadają się do obróbki w pełni automatycznej, dlatego cześć producentów wprowadziła w zamian rozdzielacze i kolektory drążkowe (Rys.4).
Zarówno rozdzielacz, jak i kolektor jest wyposażony we wkładki odcinająco-regulacyjne. Dodatkowo na każdej belce zamontowana jest armatura spustowa z możliwością podłączenia do węża oraz odpowietrznik ręczny. Obecnie standardowym wyposażeniem stały się obejmy łączące kolektor i rozdzielacze. Średnica nominalna belki typowego rozdzielacza drążkowego wynosi DN25, przyłącza główne to najczęściej gwint wewnętrzny Rp1, króćce przyłączeniowe zakończone są gwintem zewnętrznym G3/4 z uszczelnieniem stożkowym i oringiem typu eurokonus.
Do ogrzewania podłogowego
Dodatkowe wyposażenie może wynikać z wymagań technologicznych instalacji. Dobrym przykładem są instalacje ogrzewania podłogowego, gdzie na instalacji zasilającej i powrotnej grzejnika podłogowego brak miejsca na zabudowę armatury regulacyjno-odcinającej. Jedynym miejscem gdzie można ją zabudować jest rozdzielacz i kolektor. Dlatego w latach 90. poprzez dozbrojenie rozdzielczy i kolektorów prostych powstały rozdzielacze i kolektory proste do ogrzewania podłogowego (Rys.5).
Rozdzielacz ma wbudowaną wkładkę termostatyczną, która umożliwia regulację temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu. Kolektor zaś ma wbudowaną wkładkę regulacyjno-odcinającą, która umożliwia regulację hydrauliczną obiegu grzejnikowego z możliwością odcięcia. Wraz z rozwojem techniki instalacyjnej coraz częściej wypierane są rozdzielcze i kolektory mosiężne proste do ogrzewania podłogowego przez rozdzielacze i kolektory mosiężne drążkowe DN25 lub wykonane z tworzywa sztucznego czy coraz popularniejsze ze stali nierdzewnej. Dobrym przykładem są rozdzielacze drążkowe do ogrzewania podłogowego (Rys. 6).
Niejednokrotnie zastosowane wkładki termostatyczne i wkładki regulacyjno-odcinające są identyczne, jak w rozdzielaczach prostych. W przypadku niektórych producentów wyposażeniem jest odpowietrznik ręczny i armatura spustowa. Opisane powyżej kolektory i rozdzielacze do ogrzewania podłogowego doskonale spisują się w jednorodnych pod względem długości pętli i odcinków dobiegowych systemach ogrzewania podłogowego. W przypadku systemów ogrzewania podłogowego ze zróżnicowanymi długościami rur w grzejnikach oraz rur dobiegowych konieczne stało się zastosowanie rozdzielaczy z możliwością wskazania i regulacji przepływu czynnika roboczego. Wynika to wprost z hydrauliki układu oraz inercji cieplnej systemu ogrzewania podłogowego. Odpowiedzią na wspomniane wyżej wymaganie stanowią rozdzielacze z rotametrami i kolektory z wkładkami termostatycznymi (Rys. 7.).
Za pomocą rotametrów o specjalnej konstrukcji można dokonać odczytu strumienia przepływającego czynnika. Przez pokręcenie specjalnym kluczem głowicy rotametru można dokonać zmiany strumienia przepływającego czynnika. W typowych rozdzielaczach lub kolektorach do ogrzewania podłogowego zakres wskazań rotametru wynosi od 0 do 2,5 l/min.
Lokalizacja rotametru zależy od jego konstrukcji i może być na belce rozdzielacza lub kolektora. Na rynku można spotkać różne rozwiązania w tym zakresie. W ostatnim czasie coraz bardziej popularne stają się pompy ciepła jako źródło ciepła i chłodu. Pociąga to za sobą rozwój systemów ogrzewania niskotemperaturowego i chłodzenia wysokotemperaturowego. Te właśnie wymagania spełniają systemy ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego takie, jak ogrzewanie podłogowe, ścienne, czy sufitowe. Powyższe systemy, a w szczególności chłodzenia pracują przy stosunkowo małej różnicy temperatury w zakresie nawet 3-4oC. Oznacza to zwiększone strumienie czynnika roboczego. Tradycyjne rotametry o zakresie wskazania 0-2,5 l/min są niewystarczające. Analogiczna sprawa dotyczy średnicy belek rozdzielaczy i kolektorów DN25. Dlatego do systemów powierzchniowych na rynku można spotkać rozdzielacze i kolektory DN32 z rotametrami o podwyższonej przepustowości pracującymi w zakresie przepływów 0-6 l/min (Rys. 8).
Z tworzywa sztucznego i… żeliwa
Pod koniec lat 90. ubiegłego wieku można było zaobserwować, jak w Europie Zachodniej pojawiły się rozdzielacze i kolektory z tworzywa sztucznego. Niezależnie i równolegle rozwijały się systemy oparte na bazie tworzywa sztucznego. Były to kolektory i rozdzielacze o konstrukcji tradycyjnej oraz kolektory i rozdzielacze segmentowe.
Kolektory i rozdzielacze z tworzywa sztucznego tradycyjne o konstrukcji belkowej są analogiczne, jak rozdzielacze proste z mosiądzu. Zasadnicza różnica polega na zastosowanym materiale. Nowością zaś były i są kolektory i rozdzielacze segmentowe, gdzie każdy króciec jest częścią niezależnego segmentu (Rys. 9)
Analogiczne rozwiązania znane są w systemach dystrybucji czynnika roboczego dolnych źródeł ciepła pomp ciepła stosowanych w studzienkach rozdzielaczowych. Należy się spodziewać dalszego rozwoju w tym segmencie za sprawą zalet tworzywa sztucznego. Jedną z nich jest izolacyjność cieplna. Sprawa nie dotyczy tylko mniejszych strat ciepła, ale większej odporności na wykraplanie wilgoci na powierzchni rozdzielacza. Ma to znaczenie kluczowe w systemach z wodą lodową.
Można by stwierdzić, że zatoczyliśmy wielkie koło, ponieważ od kilku lat można zaobserwować powrót do łask rozdzielaczy i kolektorów rurowych na bazie żelaza (Rys. 10), jak było na początku.
Rozdzielacze rurowe obecnie oferowane to komponenty instalacyjne nowej generacji, prefabrykowane przez producenta, o minimalnych wymiarach. Poprzez typizację oraz przemyślaną kompaktową konstrukcję była możliwość przygotowania łupek izolacyjnych z tworzywa sztucznego. Rozstaw i wielkość króćców głównych i przyłączeniowych została dopasowana do przyłączanych komponentów w zakresie wielkości, rozstawu mocy oraz serwisu. Najczęściej są one odlewane z żeliwa (Rys. 10) lub spawane ze stalowych komponentów (Rys. 11).
Wszystko to, aby skrócić czas montażu instalacji, poprawić estetykę, funkcjonalność i energooszczędność rozwiązań instalacyjnych.
Dla kolektorów i rozdzielaczy rurowych ich naturalny kontynuatorem są rozdzielacze i kolektory kompaktowe prefabrykowane stalowe spawane lub żeliwne odlewane z izolacją termiczną… czyli rozkwit systemów tradycyjnych rozdzielaczy rurowych w nowej odsłonie.
Rzec by można, że rozdzielacz i kolektory to nic nowego, a mimo to wciąż dużo się dzieje w tym segmencie. Nie mniej ciekawe są zestawy instalacyjne tworzone na bazie rozdzielaczy i kolektorów, co będzie treścią następnego artykułu „Systemy rozdzielaczowe i ich wyposażenie”.