Принцип работы и правила монтажа коллектора отопления

Здесь вы узнаете:

Коллектор представляет собой объемную гребенку.

Он работает так:

• внутрь поступает вода;
• через специальные выходы она разносится по трубам.

Аналогичным образом работает коллектор, собирающий охлажденную воды из нескольких труб в одну и в дальнейшем перенаправляющий ее в общий котел. К такой группе в сборе можно подключить разные отопительные приборы, независимо от их технических параметров.

Размер распределительного коллектора зависит от количества контуров – труб, присоединяющихся к нему. В подавляющем большинстве случаев самое большое количество контуров – 12. Коллектор тогда состоит не из одной гребенки, а из двух – по 6 контуров на каждой. Если необходимо получить большее число контуров или единичную, а не парную гребенку, то некоторые производители занимаются изготовлением коллекторов на заказ.

Принцип работы коллектора

Что касается принципа функционирования коллектора, то здесь все достаточно просто. Тепловой генератор, подогревающий воду, отдает жидкость на подающую гребенку. На этом промежуточном узле существенно замедляется скорость тока теплоносителя, чему способствует более увеличенный радиус. Это позволяет распределять воду по нескольким отводам.

После того, как вам будет известно, какое количество теплоносителя расходуется при отоплении квартиры (дома) по всем контурам, останется подобрать необходимые мощность генератора тепла (котла) и скорость тока жидкости, после чего будет известна площадь сечения. При расчетах обязательно переводите литры в мм3.

Чтобы теплоноситель поступал к приборам, излучающим тепло в помещения, используются трубы чуть меньшего сечения на коллекторном блоке, по которым жидкость добирается до отдельных частей контура, постепенно попадая в радиатор или на сетку теплого пола. За счет подобной конструкции каждый элемент системы отопления, к которому при помощи контура подключен коллекторный блок, прогревается до одной и той же температуры.

Когда жидкость попадает в радиатор или теплый пол, то постепенно отдает свое тепло, а затем движется обратно по другому пути, добираясь до распределительного узла коллекторного блока. Здесь срабатывает обратная гребенка, направляющая охлажденный носитель тепла в котел или другой генератор для повторного разогрева.

Положительные и отрицательные стороны коллекторной схемы

Планируя установку отопления с коллекторной разводкой, следует тщательно изучить техническую сторону вопроса и определить все положительные и отрицательные качества этой системы. Учитывая данные качества при строительстве дома, вам удастся добиться наибольшей его энергоэффективности.

Положительные качества коллекторной системы:

• непосредственный контроль каждого отдельного радиатора системы;
• дифференцированный подход к распределению тепла в каждом помещении, что даёт возможность эффективно поддерживать необходимую температуру во всём доме, экономя при этом;
• простота в эксплуатации, возможность доступа к каждому компоненту системы без вмешательства в работу остальных;
• эстетическая составляющая, которая заключается в возможности монтажа трубопровода и вспомогательных узлов системы в стене или в полу;
• высокая окупаемость, связанная в эффективном потреблении энергоресурсов.

Отрицательные качества: высокие затраты на начальном этапе проектирования и установки, связанные с необходимостью использования труб и дополнительных компонентов;

Как видим, минусов не много, они не существенны в сравнении с плюсами системы. Поэтому коллекторную систему отопления по праву считают лучшим решением сегодня.

Типы коллекторов в системах отопления

Коллекторные установки, применяемые при проектировании закрытых циркуляционных отопительных систем, бывают трех разновидностей.

В зависимости от назначения конструкции на рынке представлены: радиаторные и солнечные системы, а также устройства, оснащенные гидрострелкой.

Радиаторное коллекторное отопление

Какой бы тип отопления не был запроектирован в доме, радиаторы в нем присутствуют всегда. А потому коллекторы, распределяющие потоки теплоносителя непосредственно к установленным в комнатах батареям, являются самым востребованным типом.

Распределительный узел состоит из двух взаимосвязанных гребенок: первая направляет теплоноситель к установленным в комнатах приборам, вторая – отводит его обратно к котлу

Коллекторы, применяемые при радиаторном отоплении, в зависимости от архитектурных и интерьерных особенностей помещения можно подключать различными способами.

По способу подключения радиаторная система отопления может быть выполнена в любом из перечисленных ниже вариантах исполнения:

• верхнее подключение;
• нижнее присоединение;
• установка сбоку;
• ведение по диагонали.

Наибольшее распространение получил все же нижний способ соединения. При такой разводке контуры, скрытые под поверхностью плинтуса или пола, не так бросаются в глаза.

Да и расчеты подтверждают, что при нижнем присоединении все преимущества частного отопления проявляются в полной мере.

Коллектором для радиаторов оснащают каждый этаж дома. Устанавливают его в центре, маскируя устройство в нише или в устроенном специально для него шкафчике на стене.

Место для установки должно быть выбрано так, чтобы по возможности ко всем приборам подводились ветки равной длины.

Если невозможно достичь равенства подключенных к коллектору колец, то каждый отвод снабжается собственным циркуляционным насосом.

По сути, все подключенные к распределительному узлу ветки представляют собой самостоятельный контур с собственной запорной арматурой, а иногда и автоматикой.

Ярким примером коллекторной схемы отопления являются водяные теплые полы.

Коллекторная схема разводки обеспечивает равномерную поставку тепла во все кольца системы водяных “Теплых полов”

Трубопроводы теплых полов собирают из медных труб или их пластиковых аналогов, для соединений используют неразъемные фитинги.

В отопительные кольца монтируют вентили, с помощью которых регулируют подачу теплоносителя, а в случае необходимости отключают «теплые полы» от общедомовой отопительной сети.

Коллектор для «теплого пола» представляет собой конструкцию, включающую ряд трубных колец, которая прокладывается под напольным покрытием

Такие системы всегда оснащают циркуляционным насосом. Его располагают в промежуточный коллекторный узел на входе в трубу обратного направления.

Число патрубков на распределительном узле зависит от количества помещений, зацикленных на одной гребенке.

Количество коллекторных групп определяют, ориентируясь на длину контуров. За основу расчетов берут соотношение, при котором на одну коллекторную группу отводится 120 метров трубопровода.

Гидравлическая стрелка

При обустройстве мощных и разветвленных систем отопления, которые проектируют в жилых постройках большой площадью, применяют распределительные коллекторы, оборудованные термогидравлическим распределителем или гидрострелкой.

При монтаже связующего звена с одной стороны к нему подключают контур отопительного котла, а с другой – радиаторное отопление или «теплые полы».

Гидравлическая стрелка представляет собой вертикальная полая труба, оснащенная по торцам эллиптическими заглушками, основное предназначение которой – выравнивать оказываемое на теплоноситель давление

Наличие распределительной гидравлической стрелки позволяет решить сразу несколько задач:

• избежать резких перепадов температуры в трубах, губительно сказывающихся на эксплуатационном сроке системы;
• за счет подмеса и вторичной циркуляции части теплоносителя сохранить постоянный объем котловой воды, а также сэкономить топливо и электроэнергию;
• в случае необходимости компенсировать во второстепенном контуре дефицит расхода.

Поддержание температурного баланса достигается за счет того, что устройство позволяет отделить гидравлический контур котла от вторичной цепи.

Вариант изготовления самодельного коллекторного распределителя, оснащенного гидрострелкой, которая изготовлена из стальной квадратной трубы и оборудована штуцерами

Оптимальную работу системы, оснащенной гидрострелкой, можно обеспечить при условии, если каждый контур оборудован собственным циркуляционным насосом.

Солнечные коллекторные установки

Устройства этого типа выбирают при обустройстве автономного водопровода в негазифицированных областях, где уровень солнечного излучения достаточно высок.

Воздушные гребенки, функционирующие на солнечной энергии, работают за счет парникового эффекта, преобразовывая солнечный свет в тепловую энергию

Конструкция солнечных установок немного отличается от традиционных аналогов. По сути, они представляют собой своего рода теплицы, накапливающие солнечную энергии.

Естественная циркуляция теплоносителя в них осуществляется за счет конвекционных потоков и под действием присоединенных к поглощающей пластине вентиляторов.

Распределитель, поглощающий солнечные лучи, представляет собой небольшой плоский ящик, покрытый черной адсорбирующей пластиной. Эта тепловоспринимающая пластина и аккумулирует тепло.

Накопленное тепло передается теплоносителю, в роли которого может выступать циркулирующий по трубам воздух или жидкость.

Основное предназначение солнечного коллектора – направлять и перераспределять энергию Светила на бытовые потребности и нужды

В продаже можно встретить подвижные коллекторные системы, работающие на солнечной энергии. Их конструкция устроена так, что зеркала и нагревательные элементы «следят» за передвижением солнца, благодаря чему его энергию поглощают по максимуму.

Но из-за высокой стоимости оборудования применение солнечных установок в качестве основного источника обогрева в условиях климата даже южных регионов нашей страны невыгодно.

А потому их больше задействуют в качестве дополнительного источника тепла при обустройстве систем отопления с исполльзованием твердотопливных и газовых котлов.

Устройство подающей и обратной коллекторной гребенки

Гребенки является одними из основных элементов коллекторной схемы, их основная функция – распределение потока теплоносителя по контурам отопления. Элемент имеет различное конструктивное исполнение для линий подключаемых радиаторов и теплых полов, максимальное количество задействованных контуров на один коллектор не превышает 12.

По отношению к диаметрам выходных штуцеров, гребенка имеет большое сечение (1, 1 1/2 дюйма против 3/4) и подключается к магистрали посредством торцевого соединения с элементами сантехнической арматуры. Обычно трубопровод к выходным штуцерам подсоединяют с помощью компрессионных фитингов (Евроконусов) – таким методом можно подключать трубы из сшитого и термостойкого полиэтилена, металлопластика, наиболее часто используемые в коллекторных системах отопления. Гребенки выполняются из нержавеющей стали, латуни, пластика, некоторые модификации собираются из отдельных звеньев.

Коллекторная система отопления – общие принципы проектирования схем разводки

Правильное проектирование и расчеты коллекторной системы по силам только квалифицированным специалистам, при выполнении проектных работ необходимо руководствуются следующими правилами:

• Для определения длины контуров, параметров батарей отопления, температур теплоносителя, обязательно проведение расчета тепловых потерь в магистрали и контурах. Данная операция позволит определить оптимальные размеры тепловых приборов (количество их секций) и длин контуров теплых полов, в противном случае в комнатах будет слишком жарко или холодно при нормальном функционировании и потребуются дополнительные регулировки, снижающие КПД и производительность системы.
• Запрещено подключение к коллекторам для теплых полов радиаторов отопления – они имеют разное гидравлическое сопротивление и температурные режимы работы (температура теплоносителя 40 – 55º С – для обогреваемых полов и 60º – 80º С – для радиаторов отопления).
• Допустимая разница температур между линией подачи воды и обраткой – 5 – 15º С, оптимальная разница 10º С (55/45, 50/40, 45/35, 40/30 градусов).
• Температура поверхности пола для жилых помещений и рабочих кабинетов 21 – 27º С, в жилых комнатах, коридорах, прихожих – 29 – 30º С, в ванных комнатах и бассейнах – 33º С, в домашних мастерских с активной физической деятельностью – около 17º С.
• Расстояние между соседними витками труб в жилых комнатах частного дома лежит в диапазоне 150 – 300 мм, оно отлично для разных зон и изменяется с шагом в 50 мм:
• Для краевых зон и около окон межтрубное расстояние равно 100 – 150 мм.
• В центральной зоне комнат средней и большой площади стандартное межвитковое расстояние около 200 мм.
• В санузлах, душевых и ванных комнатах используют расстояние между петлями в 150 мм.

Рис. 8 Теплопотребление коттеджа – пример расчета

• Максимальная длина петель больших колец теплого пола диаметром 3/4 дюйма (16 мм) не должна превышать 70 – 90 метров, значение зависит от материала труб и возрастает с увеличением диаметра (для 20 мм труб допустимая длина – 120 метров.)
• Электронасос должен иметь номинальльную мощность, рассчитанную математическим путем, ее превышение приводит к излишнему шуму, а низкая величина не обеспечивает оптимальную скорость движения теплоносителя.
• Количество контуров, подключенных к одной гребенке, по строительным нормам не должно превышать 8, европейский стандарт допускает использование 12 ветвей.
• В коллекторах теплых полов обязательно присутствие смесительных тройников или байпасных перемычек, обеспечивающих подмешивание остывшего теплоносителя из обратной магистрали к поступающей в гребенки горячей жидкости от котла. При отсутствии такого устройства теплый пол будет перегреваться, вызывая дискомфорт у жильцов, повышенный износ или деформацию некоторых видов трубопроводов.

Рис. 9 Устройство коллекторной гребенки для радиаторов отопления и ее подключение

Что нужно учитывать при проектировании и монтаже

При проведении планирования и монтажных работ руководствуется следующими правилами:

• При заливке стяжки под теплые полы обязательно устройство демпферных зазоров по периметру помещений – это предотвращает деформацию пола при тепловом расширении стяжки, позволяет избежать появления трещин.
• Также стяжка должна иметь толщину, обеспечивающую ее равномерный нагрев и удержание тепла в течение определенного времени, обычно толщина слоя лежит в диапазоне 30 – 50 мм. Следует учитывать, что толстый слой будет долго нагреваться и медленно остывать, а тонкий при быстром нагреве удерживает тепло короткое время – это вызовет более частое включение и отключение оборудования, и соответственно его повышенный износ.
• Под трубы теплых полов обязательна укладка тепловой изоляции, препятствующей уходу тепла в бетонную плиту, обычно для этих целей используют фольгированный пенофол (вспененный полиэтилен), уложенный алюминиевым слоем вверх для отражения теплового излучения.
• Перед заливкой стяжки в трубы подают теплоноситель с удвоенным давлением, которое сбрасывают после ее застывания – таким образом, полученные в стяжке каналы не будут в дальнейшем сдавливать трубопровод при его расширении после заполнения теплоносителем.
• Подводящие трубы не должны иметь стыковых соединений под стяжкой, участки, не относящиеся к контурам радиаторов и теплых полов, для уменьшения теплопотерь следует помещать в гофрированную изоляцию.
• Напольное покрытие обогреваемых полов должно обладать высокой теплопроводностью, исключено применение дерева, линолеума, ковров, препятствующих теплоотдаче.

Рис. 10 Коллекторная разводка с гидрострелкой – схема

Принципы составления схем разводки

Оптимальное размещение коллекторного блока – выше уровня теплого пола, если производит обогрев двухэтажной дачи или коттеджа, его удобнее поместить на втором этаже по центру. В этом случае все контуры будут иметь приблизительно одинаковую длину в отличие от установки блока около наружных стен или в углах зданий.

Правила установки и подключения

Выбирать и устанавливать коллектор лучше всего еще на этапе проектирования и монтажа отопительной системы.

Устанавливают такие промежуточные конструкции в помещениях, защищенных от избыточной влажности. Чаще всего для этих целей отводят место в коридоре, кладовой или гардеробной.

Коллекторный блок желательно размещать в специально предназначенном для этого металлическом шкафу, оснащенным в боковых стенках отверстиями под выведение труб

В продаже встречаются накладные и встраиваемые модели металлических шкафов. Каждая модель оснащена дверцей и выштамповкой по боковым сторонам.

За неимением возможности установить металлический шкафчик, поступают проще, фиксируя устройство прямо на стену. Нишу под обустройство коллекторного блока размещают на небольшой высоте относительно пола.

Общепринятой инструкции по монтажу коллекторных распределительных схем по сути нет. Но есть ряд основных моментов, относительно которых специалисты пришли к единому знаменателю:

1. Наличие расширительного бака. Объем конструктивного элемента должен составлять не менее 10% от общего количества воды в системе.
2. Наличие циркуляционного насоса для каждого проложенного контура. Относительно этого элемента не все специалисты едины во мнении. Но все же, если планируется задействовать несколько независимых контуров, для каждого из них стоит установить отдельный агрегат.

Перед циркуляционным насосом на магистрали обратной подачи размещают расширительный бак. Благодаря этому он становится менее уязвимым к турбулентности потоков воды, часто возникающих в этом месте.

Если же используется гидрострелка – бак монтируют перед основным насосом, основная задача которого состоит в том, чтобы обеспечивать циркуляцию на малом контуре.

Место расположения циркуляционного насоса не принципиально. Но, как показывает практика, ресурс устройства несколько выше именно на «обратке».

Главное при монтаже – расположить вал строго горизонтально. При несоблюдении этого условия первый же пузырь скопившегося воздуха оставит агрегат без охлаждения и смазки.

Сам процесс сборки и подключения коллекторной системы наглядно представлен в видео-блоке.

Правила выбора распределительных коллекторов

Несмотря на все преимущества распределительных коллекторов, далеко не каждый хозяин решается на установку такого оборудования в своем жилище. Это связано с устройством коллектора отопления и наличием некоторых особенностей, касающихся приобретения и выполнения монтажных работ.

В частности речь идет о следующем:

• Достаточно высокая цена. В основном стоимость определяется использованием высококачественных металлов при изготовлении коллекторной группы для отопления. Кроме того возникает необходимость приобретения различных дополнительных элементов, арматуры и оборудования. Однако следует помнить, что технология характеризуется высоким качеством и удобством использования, а также способностью достичь максимальной эффективности работы приборов отопления.
• Необходимость использования циркуляционного насоса и других приборов. Функционирование водяного коллектора для отопления возможно при условии установки насоса в систему, дополнительной арматуры для каждого прибора отопления, различных заглушек и кранов, а также правильно подобранного коллекторного шкафа.
• Сложность выполнения монтажных работ и их высокая стоимость. Установить оборудование может только квалифицированный мастер, который разбирается в вопросе, для чего нужен коллектор в системе отопления. При этом обязательно потребуется определенное количество времени и соответствующие расходы. Некоторые системы могут устанавливаться и подключаться только на одном из этапов строительства дома, например, система «теплый пол».

Те, кто не считает перечисленные факторы особенно важными, могут отправляться за приобретением распределительного коллектора. Однако к выбору оборудования следует подходить очень внимательно, обращая внимание на материал изготовления и технические параметры системы.

Особое значение при выборе коллектора отопления в сборе имеют следующие характеристики:

• Давление системы. Очень важно установить при каких значениях оборудование может безупречно функционировать.
• Какое количество электрической энергии будет потреблять коллектор.
• Какое количество приборов отопления планируется подключить к распределительному коллектору.
• Пропускная способность устройства.
• Возможность добавления контуров при увеличении количества приборов отопления.
• Наличие дополнительных элементов контроля и автоматики.
• Известность завода-изготовителя и отзывы о нем.

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.

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.

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.