Коллекторы для отопления – принцип работы, устройство и монтаж

В сантехнике коллектором называется участок трубы увеличенного сечения, собирающий (или раздающий) воду из нескольких ответвлений меньшего диаметра. В отопительных системах административных, жилых и производственных зданий указанный элемент встречается под названием «распределительная гребенка». Наша задача – рассмотреть коллектор отопления для частного дома, рассказать о принципе работы, вариантах применения и способах монтажа.

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.

Справка. Как правило, коллекторы снабжаются отводными патрубками одинакового диаметра, составляющего 0.5…0.75 от сечения главной камеры. Расстояние между штуцерами бывает разным – в зависимости от расхода теплоносителя в контурах и назначения гребенки.

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.

Виды коллекторных узлов

Прежде чем рассматривать типы гребенок, укажем способы их применения в системах водяного отопления частных домов и квартир:

• распределение и регулирование температуры воды в контурах теплых полов, сокращенно – ТП;
• раздача теплоносителя радиаторам по лучевой (коллекторной) схеме;
• общее распределение тепла в жилом здании большой площади со сложной системой теплоснабжения.

Слева на фото – компланарный коллектор для распределения теплоносителя по ветвям, справа – готовый коллекторный модуль с гидрострелкой

В загородных коттеджах с разветвленным отоплением коллекторная группа включает так называемую гидрострелку (иначе – термогидравлический разделитель). По сути, это вертикальный коллектор на 6 выводов: 2 – от котла, два – на гребенку, один верхний для удаления воздуха, из нижнего сбрасывается вода.

Дополнение. Есть каскадные гидрострелки с большим количеством штуцеров, куда подключаются отопительные контуры напрямую. Тогда распределитель коллекторного типа не используется.

Теперь о видах распределяющих гребенок:

1. Для ограничения температуры воды, регулирования расхода и балансировки контуров теплого пола используются специальные коллекторные блоки, сделанные из латуни, нержавейки или пластика. Размер присоединительного отверстия основной теплотрассы (на торце трубы) – ¾ либо 1 дюйм (DN 20–25), ответвлений – ½ или ¾ соответственно (DN 15–20).
2. В радиаторных лучевых схемах применяются те же гребенки систем напольного обогрева, но с урезанным функционалом. Разницу мы объясним ниже.
3. Для общедомового распределения теплоносителя используются стальные коллекторы больших размеров, диаметр соединения – свыше 1” (DN 25).

Заводские коллекторные группы недешевы. Ради экономии домовладельцы часто пользуются гребенками, спаянными своими руками из полипропилена, или берут дешевые распределители для систем водоснабжения. Дальше мы укажем проблемы, связанные с установкой самодельных и водопроводных коллекторов.

Гребенки для радиаторных и напольных систем – из нержавейки, латуни и пластика

Устройство гребенки для теплого пола

Температура теплоносителя, подаваемого в контуры напольного отопления, не должна превышать 50 °C, оптимальный температурный график – 40/30 °C. Если поверхность пола нагреется сильнее 30 градусов, в комнате станет душно, некомфортно.

Держать на подаче 40–50 °C способны только газовые котлы, и то, с потерей КПД. Чтобы эффективно расходовать газ либо другой энергоноситель, воду необходимо греть до 60 градусов, а после снижать температуру на входе в петли ТП. Это одна из основных задач коллекторного блока, состоящего из следующих элементов:

• сам коллектор – 2 отдельных трубки (подающая и обратная) с кронштейнами настенного крепления;
• термостатические клапаны нажимного действия с подсоединением для труб типа «евроконус»;
• расходомеры (ротаметры) со шкалой 0.5…5 л/мин;
• торцевые блоки с автоматическими воздушными клапанами и вентилями слива;
• блоки стрелочных термометров;
• отсекающие шаровые краны;
• байпасная линия с перепускным клапаном.

Конструкция распределителя для систем напольного обогрева

Ротаметры и нажимные клапаны завинчиваются в специальные гнезда на гребенке, последние закрыты пластмассовыми колпачками. Воздухоотводчики со сливными вентилями вкручиваются в торцы коллекторных трубок с одной стороны, блоки термометров и кранов – с другой. Байпас устанавливается в зависимости от конструкции гребенки.

Примечание. Обычно расходомеры стоят на линии подачи, термоклапаны – на «обратке». Но встречаются и другие модели коллекторов с ротаметрами на обратной магистрали. Если вы перепутаете трубки распределителя, то перекрутить клапаны вместо расходомеров не выйдет – внутренняя форма втулок разная.

За термометрами идут шаровые краны, следом – циркуляционный насос и узел смешивания. Рассмотрим каждый элемент коллекторной группы отдельно.

Конструкция и назначение расходомеров

Ротаметры предназначены для контроля и регулирования максимального расхода жидкости через петли. Элементы вкручиваются в специальные патрубки на коллекторе без подмоточных материалов – уплотнителем служит прокладка из резины EPDM.

В корпусе расходомера установлен подпружиненный шток с рабочей тарелкой на одном конце и контрольной шайбой на другом. Как работает ротаметр:

Теплоноситель затекает сквозь боковое отверстие в корпусе, потом движется вниз, давит на тарелку и уходит в трубу.

Чтобы настроить на расходомере максимальный проток регулировочной шайбой, нужно снять защитный пластиковый колпачок

Чем больше воды протекает через расходомер, тем сильнее давление на тарелку. Пружина сдавливается, шток с контрольной шайбой опускается. Расход в л/мин можно наблюдать по шкале, нанесенной на прозрачной колбе элемента.

Величина протока регулируется вращением верхней части корпуса. При закручивании проходное отверстие частично или полностью закрывается поршнем.

Справка. На коллекторах некоторых производителей устанавливаются нерегулируемые ротаметры. Для ограничения расхода используются отдельные краны, встроенные в тело трубы. Как выглядят подобные элементы, смотрите ниже на видео.

Расходомеры, устанавливаемые на обратной линии, устроены аналогично, только пружина стоит по другую сторону контрольной шайбы. Теплоноситель поступает снизу и толкает тарелку вверх, шток и шайба поднимаются. Как различить ротаметры разных типов:

• если при отсутствии протока шайба находится вверху колбы, то расходомер ставится на подаче;
• если при нулевом расходе воды шайба стоит внизу шкалы, элемент предназначен для «обратки»;
• шкала на колбе проградуирована в соответствующем направлении, в первом случае отсчет ведется сверху вниз, во втором – снизу вверх.

В процессе эксплуатации ротаметры надо обслуживать – чистить по мере загрязнения. Индикатором служит прозрачная колба, когда она покроется налетом изнутри, элемент следует выкрутить, разобрать и удалить грязь с рабочих поверхностей.

Как устроен термостатический клапан

Конструктивно изделие не отличается от других подобных термоклапанов – радиаторных либо двухходовых. При нажатии на подпружиненный шток тарелка опускается в седло, перекрывая проход теплоносителю. Есть возможность преднастройки: максимальный расход ограничивается вращением сердцевины клапана с помощью шестигранного ключа.

Уточнение. Существует 2 типа клапанов – нормально открытые и нормально закрытые. Первые описаны выше – при нажатии на шток проход закрывается. Вторые используются реже, там канал закрыт изначально, при опускании штока отверстие открывается.

Назначение термостатического клапана – регулирование расхода теплоносителя при эксплуатации (не балансировка!). Управление реализуется 3 способами:

1. Ручной. Положение штока регулируется пластиковой рукояткой, которая накручивается на клапан сверху.
2. Автоматическими термоголовками RTL, нажимающими шток при увеличении температуры обратного потока. Не путайте их с обычными радиаторными головками, реагирующими на температуру воздуха.
3. Электрическими сервоприводами, связанными с комнатными терморегуляторами либо погодозависимой автоматикой.

Ручное управление требует постоянного внимания со стороны пользователя – при изменении температуры окружающей среды вам придется поджимать или отпускать шток. Термоголовки типа RTL автоматизируют процесс, но хорошо работают только на коротких петлях – до 60 м. Сервоприводы плюс терморегуляторы применимы везде.

Прочие аксессуары гребенки

В начале публикации мы перечислили задачи, которые должна решать коллекторная группа теплых полов. С балансировкой и регулированием расхода понятно – эти функции исполняют ротаметры и клапаны. Перейдем к оставшимся аксессуарам:

1. Терминальный узел для опорожнения и автоматического удаления воздушных пузырей. Элемент состоит из корпуса со сливным краном и поплавкового воздухоотводчика. Штуцер закрыт пробкой, которая одновременно является барашком для открытия вентиля.
2. Блоки стрелочных термометров, размеченных до 80–90 °С. Назначение ясно – измерение температуры на входе и выходе из гребенки.
3. Краны шаровые отсекающие. В зависимости от способа подключения коллектора к отоплению используются краны прямые, угловые, с американкой и внутренней/наружной резьбой.
4. Байпасная перемычка с перепускным клапаном применяется в системах с автоматической регулировкой. Если из-за теплой погоды все контуры закроются, теплоноситель пойдет через байпас по кругу, насос не будет работать «на себя». В обычном режиме клапан не даст воде циркулировать напрямую, заставит двигаться по петлям.

Слева направо: концевой фитинг для опорожнения с ручным воздушным краном, блок с автоматическим воздухоотводчиком, шаровые краны и термометры

Примечание. Через терминальный узел можно не только сливать теплоноситель, но и закачивать в случае ремонта. Коллектор отсекается кранами от основной магистрали, производится опорожнение либо подпитка контуров ТП через боковой штуцер.

Количество и разнообразие дополнительной арматуры зависит от производителя гребенки. Указанные аксессуары являются основными, кроме них еще применяются различные заглушки, переходники и вентили.

Перед коллекторным блоком располагается смесительный узел, его состав зависит от метода приготовления теплоносителя для ТП. Практикуется 3 способа доведения воды в теплых полах до нужной температуры:

1. Подмес в контуры горячей воды двухходовым термостатическим клапаном. Элемент запускает порции теплоносителя по команде термоголовки с выносным температурным датчиком в виде медной колбы. Последний прикреплен к металлической стенке коллектора и связан с головкой через капиллярную трубку.
2. Смешивание охлажденного и нагретого теплоносителя с помощью трехходового клапана. Принцип следующий: насос гоняет воду через байпас по контурам, когда она не охладится, клапан открывает подачу нагретой воды из котловой линии. Отличие от предыдущего метода – более плавная подача, качество смешивания.
3. Ограничение обратного протока термоголовками RTL, установленными на термоклапаны гребенки. Здесь насосный модуль вообще не нужен.

Управлять двух– либо трехходовым клапаном можно тремя способами: вручную, с помощью термоголовки с выносной колбой и электрическим исполнительным механизмом. Последний управляется контроллером, получающим сигналы комнатных либо погодных датчиков.

Распределитель лучевой системы отопления

Напомним: лучевая разводка предусматривает индивидуальное двухтрубное подключение каждого радиатора к общему распределительному коллектору, расположенному в удобном месте (обычно – ближе к центру здания).

Пример лучевой разводки отопления в одноэтажном доме

Для монтажа коллекторного узла применяются такие гребенки:

• заводская для ТП (описывается выше), изготовленная из нержавеющей стали, латуни либо пластика;
• заводская для водоснабжения со встроенными запорными вентилями, сделанная из полипропилена или металла;
• самодельные коллекторы, скрученные из латунных фитингов, полипропиленовых тройников.

Выбор типа гребенки зависит от вашего бюджета и требований к радиаторной системе. Если каждая батарея оснащена собственным балансировочным вентилем и термоголовкой, то достаточно чистого коллектора без клапанов и расходомеров. Модуль сброса воздуха и воды оставьте.

Совет. При ограниченном бюджете можно выбрать недорогой водопроводный коллектор с кранами, изображенный на фото. Многие домовладельцы так и поступают, а систему балансируют радиаторными вентилями.

Если вы желаете автоматизировать работу отопления и все регулировки свести в коллекторный шкаф, покупайте гребенку для напольного обогрева. Устанавливайте все аксессуары – ротаметры, клапаны с сервоприводами, «воздушники», комнатные регуляторы. Смеситель по-прежнему не нужен, теплоноситель к батареям подается прямо из котельной.

Ниже на видео показан комбинированный коллектор для отопления, распределяющий тепло на радиаторную разводку и напольные контуры. Обе части гребенки установлены параллельно. Заметьте, для раздачи теплоносителя мастер использовал водопроводные распределители.

Общедомовая коллекторная группа

Магистральная гребенка выполняет те же функции, что и коллектор ТП – распределяет теплоноситель по ветвям отопительной сети различной нагруженности и протяженности. Элемент изготавливается из стали – нержавеющей или черной, профиль основной камеры – круглый либо квадратный.

Справка. Магистральные коллекторы заводского изготовления называют компланарными. Это умное слово обозначает, что все детали гребенки лежат в одной плоскости – вертикальные патрубки подачи насквозь пересекают камеру «обратки» и наоборот. Цель – уменьшить вес и габариты конструкции.

Существуют компактные модели распределителей на 3–5 контуров, сделанные в виде одной трубы. В чем хитрость: коллектор «обратки» помещен внутрь камеры подачи. В результате получаем 1 общий корпус с 2 камерами одинаковой вместительности.

В подавляющем большинстве загородных домов площадью до 300 м² разводящие коллекторы не нужны. Для нескольких потребителей тепла используется схема обвязки способом первично-вторичных колец, описанная в отдельной статье. Когда следует задуматься о покупке общедомовой гребенки отопления:

• число этажей коттеджа – не менее двух, общая площадь – свыше 300 квадратов;
• для обогрева задействовано минимум 2 источника тепла – котел газовый, твердотопливный, электрический и так далее;
• количество отдельных ветвей радиаторного отопления – 3 и больше;
• в схеме котельной присутствует бойлер косвенного нагрева, контуры отопления вспомогательных построек, подогрева бассейна.

Перечисленные факторы нужно рассматривать отдельно и в совокупности, а для подбора модели конкретных размеров произвести расчет нагрузки на каждую ветку. Отсюда вывод: без консультации с экспертом коллектор лучше не покупать.

Чертеж компланарного коллектора и фото готового изделия с насосными группами

Нюансы монтажа

Технология крепления коллектора к стене довольно проста: гребенка ТП и лучевой разводки подвешивается на монтажных кронштейнах, петли присоединяются фитингами типа «евроконус». Трубы, идущие к верхней части коллектора (обычно это «обратка»), пропускаются под нижней.

Совет. Никто не заставляет вас монтировать распределитель на скобах. При необходимости трубки можно разнести в стороны и закрепить на стене отдельно. Коллекторный ящик используется в помещениях жилой зоны, при установке коллектора в котельной шкаф не нужен.

Кратко перечислим основные моменты:

1. Размер гребенки подбирается по диаметру труб, используемых в греющих петлях, – Ø16 или Ø20 мм. Соответственно, берем распределитель на ¾ либо 1 дюйм. Материал изделия роли не играет, по соотношению цена/качество выигрывает нержавейка.
2. Если количество отводов гребенки превышает 12, соберите коллекторный узел из 2 секций. При установке аксессуаров подмоточные материалы не используются, поскольку детали снабжены резиновыми уплотнителями.
3. Более тяжелый общедомовой коллектор подвешивается на крюках, усиленных кронштейнах либо устанавливается на пол. Насосы, трубы и прочие элементы обвязки не должны нагружать распределитель собственным весом.
4. Самый горячий теплоноситель получает бойлер косвенного нагрева. Змеевик и циркуляционный насос водонагревателя подключается к гребенке напрямую, обычно – с торца.
5. Ветви радиаторного отопления и ТП присоединяются к коллектору через узлы подмеса с трехходовыми клапанами. На каждую линию ставится отдельный насос, подобранный по давлению и производительности.

Тяжелую компланарную гребенку можно устанавливать на пол – сварить металлические подставки

Важный момент. Смесительный узел теплых полов можно ставить в котельной, возле основной гребенки. Тогда к распределителю ТП пойдет вода нужной температуры.

Напоследок о самодельных коллекторах

Выше по тексту мы упоминали о бюджетных вариантах гребенок – водопроводных, полипропиленовых и самодельных. Подобные распределители без проблем используются в радиаторных лучевых схемах. Для балансировки и регулирования протока на каждую батарею ставится балансовый вентиль и кран с термоголовкой. Коллектор снабжаем «воздушниками» + сливными кранами.

Если же вы поставите указанные гребенки на ТП, то столкнетесь с такими нюансами:

• распределитель невозможно оснастить ротаметрами;
• без расходомеров сложно сбалансировать контуры разной длины;
• на заводских пластиковых коллекторах стоят запорные краны, значит, регулировать расход нечем;
• гребенки, собранные из полипропиленовых или латунных тройников, имеют множество стыков;
• стоит отметить, что самодельные распределители не слишком хорошо выглядят.

Сделанный своими руками коллектор напольного отопления все-таки можно довести до ума. Собираем распределитель из тройников, а на обратных подводках монтируем радиаторные термостатические вентили с термоголовками типа RTL, как сделано на фото.

Мастеровитый хозяин спокойно изготовит и компланарный общедомовой коллектор – сварит из круглой или профильной трубы. Но здесь загвоздка в расчетах: нужно знать сечение камер и патрубков для конкретной системы отопления. Если специалист рассчитает эти параметры, воспользуйтесь опытом мастера из видео: