Проектирование и монтаж коллекторной отопительной системы

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.

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

Выбор комплектующих системы

При проектировании отопления лучше всего приобретать распределительные узлы заводского производства.

Благодаря разнообразию ассортимента гребенку не составит труда выбрать под определенные параметры отопления, обеспечив тем самым точность и надежность системы.

В продаже можно встретить готовые коллекторные блоки, совмещающие в себе подающий и обратный узлы, а также термостатические клапаны и автоматические воздухоотводчики

Ключевыми параметрами при выборе труб для контуров отопления являются устойчивость к коррозии, термостойкость и высокая прочность на прорыв. Кроме того трубы должны обладать необходимой гибкостью с тем, чтобы их можно было прокладывать под любыми углами.

При выборе изделий предпочтение стоит отдавать трубам, выпускаемым в бухтах. Применение цельных изделий позволит избежать соединений в разводке, что особо актуально при закрытом способе монтаже внутри стяжки.

Трубы для систем частных коттеджей

При проектировании отопления в частных домах стоит ориентироваться на то, что давление в системе составляет порядка 1,5 атмосфер, а температура теплоносителя может достигать:

• для радиаторов – 50-70 градусов;
• для теплых полов – 30-40 градусов.

Для автономных систем отопления с их предсказуемыми параметрами вовсе не обязательно приобретать нержавеющие гофротрубы. Многие хозяева ограничиваются приобретением труб из сшитого полиэтилена маркировки «РЕХ».

Полиэтиленовые трубы для контуров отопления в продаже представлены в 200-метровых бухтах; они способны выдерживать давление до 10 кгс/кВ.см и работать при температуре в пределах 95 °С

Состыковывают такие трубы с помощью натяжных фитингов, благодаря чему можно получить неразрывные соединения.

Помимо высоких эксплуатационных параметров главным достоинством сшитого полиэтилена является механическая память материала. Поэтому, если с усилием растянуть край трубы, а в образовавшийся просвет вставить штуцер, она плотно охватит его, обеспечив прочное соединение.

При использовании металлопластиковых труб соединение выполняют посредством накидных фитингов с обжимными гайками. А это уже получается разъемное соединение, которое согласно СНиПу «замоноличивать» нельзя.

Вам также может быть информация о том, какие трубы лучше выбрать для отопления, рассмотренная здесь.

Трубы для многоквартирных домов

Если коллекторная система будет устанавливаться в многоквартирном доме, то стоит учитывать, что рабочее давление в ней составляет 10-15 атмосфер, а температура теплоносителя может достигать порядка 100-120 °С. Следует помнить, что устройство коллекторного отопления возможно только на первом этаже.

Оптимальным вариантом для монтажа системы в многоквартирном доме является применение гофрированных труб, выполненных из нержавеющей стали.

Наглядным примером тому является продукция корейской компании Kofulso. Трубы этой торговой марки способны работать при рабочем давлении в 15 атмосфер и выдерживать температуру порядка 110 °С. Давление разрушения труб Kofulso достигает отметки 210 кгс/кв.см.

Благодаря отличной гибкости трубы, при которой радиус изгиба равен ее диаметру, изделия удобно применять при укладке «теплого пола»

Сборка соединений трубопровода с использованием таких элементов не составляет труда. Трубу просто вставляют в фитинг и закрепляют путем накручивания гайки, которая обжимает металлическую гофрированную поверхность эластичным силиконовым уплотнителем.

Для чего нужен

При монтаже водонапорных систем существует правило: суммарный диаметр всех отводков не должен превышать диаметр подающей трубы. Применительно к отопительному оборудованию это правило выглядит так: если диаметр выходного штуцера котла равен 1 дюйму, то в системе допускается два контура с диаметром труб ½ дюйма. Для небольшого дома, отапливаемого только с помощью радиаторов, такая система будет работать эффективно.

На деле же, отопительных контуров в частном доме или коттедже бывает больше: теплые полы, отопление нескольких этажей, подсобных помещений, гаража. При их подключении через систему отводков, давление в каждом контуре будет недостаточным для эффективного нагрева радиаторов, и температура в доме будет не комфортной.

Поэтому разветвленные системы отопления выполняют коллекторными, этот прием позволяет произвести регулировку каждого контура отдельно и выставить нужную температуру в каждом помещении. Так, для гаража достаточно плюс 10-15ºС, а для детской необходима температура около плюс 23-25ºС. Кроме того, теплые полы не должны нагреваться более 35-37 градусов, иначе по ним будет неприятно ходить, а напольное покрытие может деформироваться. С помощью коллектора и запорной температуры можно решить и эту проблему.

Видео: применение коллекторной системы для отопления дома.

Коллекторные группы для систем отопления продаются в готовом виде, при этом они могут иметь разную комплектацию и количество отводов. Можно подобрать подходящий коллектор в сборе и установить его своими руками или с помощью специалистов.

Однако, большинство промышленных моделей универсальны и не всегда подходят под потребности того или иного дома. Их переделка или доработка может существенно увеличить затраты. Поэтому в большинстве случаев проще собрать его из отдельных блоков своими руками, учитывая особенности конкретной отопительной системы.

Коллекторная группа для системы отопления в сборе

Конструкция универсальной коллекторной группы показана на рисунке. Он состоит из двух блоков для прямого и обратного тока теплоносителя, оснащенных нужным количеством отводов. На подающем (прямом) коллекторе установлены расходомеры, на обратном расположены термоголовки для регулирования температуры обратной воды в каждом контуре. С их помощью можно установить требуемую скорость потока теплоносителя, которая будет определять температуру в отопительных радиаторах.

Коллекторный распределительный узел оснащен манометром, циркуляционным насосом и воздушными клапанами. Подающий и обратный коллекторы объединены в один блок кронштейнами, которые также служат для крепления блока к стене или шкафу. Цена такого блока — от 15 до 20 тысяч рублей, и если часть отводов будет не задействована, установка его будет явно нецелесообразной.

Правила монтажа готового блока показаны в видео.

Гребёнка — коллекторный узел

Самые дорогостоящие элементы в коллекторном распределительном блоке — расходомеры и термоголовки. Чтобы избежать переплаты за лишние элементы, можно купить коллекторный узел, так называемую «гребёнку», и установить необходимые регулирующие приборы своими руками только там, где это необходимо.

Гребёнка представляет собой латунные трубки диаметром 1 или ¾ дюйма с определенным количеством отводков с диаметром под трубы отопления ½ дюйма. Между собой они также соединены кронштейном. Отводки на обратном коллекторе оснащены заглушками, позволяющими установить термоголовки на все или на часть контуров.

Некоторые модели могут быть оснащены кранами, с их помощью можно регулировать подачу вручную. Такие гребенки имеют литой корпус и с торцов оснащены резьбой штуцер/гайка, что позволяет быстро и просто собрать коллектор из необходимого количества отводков.

С целью экономии коллектор для систем отопления можно собрать из отдельных элементов самостоятельно или полностью сделать своими руками.

Общие принципы проектирования

Есть ли какая-то общая инструкция по составлению рабочих проектов систем этого типа?

В общем случае и оборудование, и отопительные приборы подбираются под конкретные задачи. Однако несколько советов общего характера дать можно.

Применение коллекторных схем —не для городских квартир. Категорически.

Почему? Представьте себе практическую реализацию. В квартире есть несколько стояков, к каждому из которых подключено по одному —два отопительных прибора.

Вы отключаетесь от всех стояков, кроме одного;на него монтируете пару гребенок и раздаете отопление по всей квартире. В результате на вашей врезке падение перепада и температуры обратки будет столь значительным, что соседи на вашем стояке начнут замерзать: в их квартирах батареи будут едва теплыми.

Последствия очевидны: визит представителя жилищников, составление акта о самовольном изменении конфигурации отопления и вынужденная дорогостоящая переделка.

Автоматический воздухоотводчик монтируется непосредственно на коллекторах подачи и обратки. Рано или поздно весь воздух в контуре пройдет через них.

Есть и ряд особенностей, общих не только для коллекторной разводки, но и для отопительных систем других типов.

• Контур обязательно комплектуется расширительным баком, объем которого должен составлять не менее 10 процентов суммарного объема теплоносителя. Больше —можно: в этом случае никаких негативных последствий не будет. Цена расширительных бачков не настолько велика, чтобы экономить на этих несложных устройствах.
• Оптимальное размещение расширительного бака —на обратке, перед циркуляционным насосом по ходу воды. Если используется гидрострелка —бак ставится перед основным насосом, обеспечивающем циркуляцию в малом контуре. Причина такого расположения —в том, что мембранные баки во избежание колебаний давления в контуре рекомендуется монтировать там, где поток воды имеет минимум турбулентностей.
• Где расположить циркуляционные насосы в каждом контуре —в общем-то, непринципиально;однако ресурс устройства будет несколько больше на обратке. Просто из-за меньшей рабочей температуры. Насос монтируется таким образом, чтобы вал был расположен строго горизонтально —иначе первый же пузырь воздуха оставит устройство без охлаждения и смазки.

Правила подключения и особенности монтажа

Монтаж гребенки начинается с прикрепления ее кронштейнами к стене, где она будет располагаться открыто или в шкафу. Затем надо будет присоединить к торцам магистральные трубы от источника тепла и приступить к обвязке.

Вариант #1 – без дополнительных насосов и гидрострелки

Этот простой вариант предполагает, что гребенка будет обслуживать несколько контуров (допустим, 4-5 радиаторных батарей), температура предполагается одинаковая, ее регулирование не предусматривается. Все контуры подсоединяются к гребенке напрямую, задействован один насос.

Характеристики насосного оборудования должны соотноситься с производительностью отопительной системы и создаваемым в ней давлением. Чтобы вы могли выбрать лучший насос, идеально подходящий по характеристикам и стоимости, рекомендуем ознакомиться с рейтингом циркуляционных насосов.

Мастер с опытом коллекторного оборудования знает, как грамотно установить распределительную гребенку и спрятать ее в шкаф так, чтобы скрыть все трубы

Поскольку сопротивление в контурах различное (из-за разной длины и т.п.), надо обеспечить оптимальное расходование теплоносителя путем балансировки.

Для этого на патрубках обратной гребенки ставят не отсекающие краны, а балансировочные клапаны. Ими можно регулировать (хотя и не точно, а на глаз)  расход теплоносителя в каждом контуре.

Вариант #2 – с насосами на каждой ветви и гидрострелкой

Это более сложный вариант, который понадобится при необходимости запитывать точки потребления с разными температурными режимами.

Так, к примеру, в радиаторном отоплении нагрев воды колеблется от 40 до 70 °C, теплому полу достаточно диапазона 30—45 °C, горячую воду для бытовых нужд необходимо подогревать до 85 °C.

В обвязке теперь свою особую роль сыграет гидрострелка — отрезок глухой с обоих торцов трубы и двумя парами отводов. Первая пара нужна для присоединения гидрострелки к котлу, со второй парой стыкуются распределительные гребенки. Это гидравлический барьер, создающий зону нулевого сопротивления.

Для котлов с мощностью 50 кВт и выше рекомендуется в обязательном порядке использовать распределительную гребенку вместе с гидрострелкой. Ее вертикально крепят на стену отдельными кронштейнами во избежание избыточной горизонтальной перегрузки

На самой гребенке стоят смесительные узлы, оснащенные трехходовыми клапанами – регулировочными температурными устройствами. На каждом отводящем патрубке работает независимо от других свой насос, обеспечивая конкретный контур необходимым количеством теплоносителя.

Главное, чтобы по мощности эти насосы не превышали суммарно главный котловой насос.

Оба рассмотренных варианта применяются при монтаже распределительных коллекторов для котельных. Все необходимое продается в специализированных магазинах. Там можно купить любой узел в сборе или поэлементно (в расчете на экономию за счет самостоятельной сборки).

Чтобы еще больше снизить предстоящие расходы, распределительную гребенку отопления можно изготовить своими руками.

Коллектор для котельной находится в непосредственной близости к нагревательному оборудованию и подвергается воздействию высокой температуры, которую выдержать может исключительно металл.

К локальной распределительной гребенке предъявляются не столь жесткие требования по термоустойчивости, для ее изготовления подойдут трубы не только металлические, но и полипропиленовые, металлопластиковые.

Для локального распределительного коллектора проще всего подобрать подходящие гребешки из тех, что имеются в продаже. При этом следует учитывать материал, из которого они изготовлены – латунь, сталь, чугун, пластик. 

Надежнее литые гребешки, исключающие вероятность течи. С подключением к гребенкам труб проблем нет — даже самые недорогие модели имеют резьбу.

Собранные из полипропиленовых деталей распределительные гребенки подкупают своей дешевизной. Но в аварийной ситуации стыки между тройниками не выдержат перегрева и потекут

Умельцы могут спаять коллектор из полипропилена или металлопластика, но резьбовые наконечники все равно придется покупать, поэтому по деньгам изделие выйдет не намного дешевле, чем готовое из магазина.

Внешне это будет набор тройников, соединенных межу собой трубками. Слабое место такого коллектора — недостаточная прочность при высоких температурах нагрева теплоносителя.

Гребенка может быть и круглой, и прямоугольной, и квадратной в сечении. Здесь на первое место выходит поперечная площадь, а не форма сечения, хотя с позиции гидравлических закономерностей округлая предпочтительнее. Если в доме несколько этажей, локальные распределительные коллекторы лучше ставить на каждом из них.

Установка коллекторной отопительной системы

Условно весь процесс монтажа можно разделить на 3 этапа: укладка и закрепление труб на полу комнаты, установка коллекторного шкафчика и подключение труб к гребенкам.

Инструкция по выполнению работ выглядит так:

• сперва подготавливается основание – бетон очищается и выравнивается;
• затем расстилается слой гидроизоляции, а по периметру комнаты наклеивается лента, которая позволит сгладить расширение бетонной стяжки;

• затем следует слой гидроизоляции;
• поверх него укладывается обычная металлическая сетка и к ней проволокой или специальными клипсами крепятся трубы. При креплении труб к сетке проволокой нужно оставлять небольшой зазор;

Все готово к заливке бетона

затем следует заливка пола. При таком способе прокладки труб они при транспортировке теплоносителя к радиатору частично будут работать на обогрев пола в комнате.

Трубы находятся в толще бетона

Что касается коллекторного шкафчика, то для частного дома можно выбрать как настенные или напольные модели, так и встроенные в стену варианты. В принципе, на эффективность отопления это никак не влияет, так что выбирать приходится скорее исходя из удобства доступа к коллекторным гребенкам.

Пример настенной модели шкафчика

Под модели шкафчиков, встроенные в стену, нишу желательно предусмотреть еще на этапе проектирования дома. Вне зависимости от типа, шкафчик дополнительно нужно крепить к стенам анкерами или саморезами (в деревянном доме), для этого предусмотрены специальные проушины в конструкции шкафчика.

Обойтись без шкафчика можно, но пострадает интерьер помещения

Преимущества коллекторной системы отопления

Основные плюсы заключаются в удобстве управления конструкцией, в частности:

1. Каждым элементом контура можно управлять независимо и централизованно. Это значит, что в доме хозяин задает температуру каждой комнаты, имеет возможность отключить радиатор или группу радиаторов от отопления вообще.
2. Снижение расходов. За счет подачи теплоносителя только в одну батарею для формирования трубопровода пригодны трубы меньшего диаметра. Плюс возможность отключения батареи от подачи тепла – вместе получается неплохая экономия. Подводку чаще всего утапливают в стяжку с расчетом минимального отдаления от котла и радиатора.
3. Можно обустраивать несколько контуров с разными параметрами прогрева, в том числе и с перепадами температурного режима, при этом используется гидрострелка.

Также при установке коллектора для системы отопления нужно учитывать недостатки:

• увеличенный расход энергии;
• сложности при оборудовании лучевой разводки и утоплении приборов в стяжку;
• повышенное гидравлическое сопротивление в системе.

При обустройстве независимой подачи тепла в разные контуры возникает необходимость применения циркуляционных насосов для каждого контура, а это значит, что система становится энергозависимой.

Принцип действия коллектора

Основное назначение прибора – равномерная подача тепловых потоков из основной магистрали по контурам схемы и в радиаторы отопления, а также осуществление подачи обратки к котлу. Прибор выступает в качестве промежуточного распределительного узла и состоит из подающей и обратной гребенки. При этом подающий элемент отвечает за подачу теплоносителя к контуру, обратный – за возврат жидкости в котел.

От каждой гребенки отходят выводы для подключения контуров, ведущих к отопительным приборам. Распределительная гребенка системы отопления с выводами может дополняться запорной арматурой, которая помогает регулировать давление внутри контуров и при необходимости проведения ремонта или снижения интенсивности нагрева перекрыть подачу теплоносителя в отдельную ветку.

Принцип работы прост – тепловой коллектор для отопления дома передает теплоноситель по подающей гребенке в контуры, при этом внутри промежуточного узла скорость циркуляции теплоносителя снижается из-за увеличенного внутреннего диаметра конструкции, и это обеспечивает равномерное перераспределение по всем отводам.

Теплоноситель направляется через соединительные патрубки, попадает в отдельные контуры и транспортируется к радиаторам отопления или в сетку теплого пола. Затем конструкция прогревается, а жидкость перенаправляется по другой трубе к забирающей гребенке коллектора. Отсюда вода поступает к теплогенератору.

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.

• 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.

Без циркуляционного насоса не обойтись

Схема устройства коллекторной системы отопления.

Разводка данной отопительной системы предполагает циркуляцию жидкости по принуждению. Эта функция закреплена за насосом. Именно эта часть лучевой системы перегоняет жидкость с обозначенным давлением и гарантирует наилучшие показатели температуры, комфортные для людей.

Параметры труб, размеры теплообменников влияют на разновидность циркуляционного насоса, который окажется в организуемой системе отопления. Предпочтительнее приобретать насос, который с большой скоростью перемещает жидкость по трубопроводам. Сложнее подобрать насос для лучевой системы теплого пола. Здесь потребуются устройства большие по своей мощности, способные перекачивать воду.

Сила подобного насоса и мощность лучевой отопительной системы должны иметь равнозначные параметры. Кто проигнорирует данное предупреждение, получит в результате глупой ошибки шум.

Начинать функционировать циркуляционный насос должен, если полученная система отопления будет полностью заполнена водой. Иначе возможны повреждения.

Насос допускается к началу своих действий только чистым — предварительно его нужно хорошенько промыть.

Система создаваемого коллекторного отопления требует размещения насоса для циркуляции жидкости поближе к расширительному бачку. По плану он закрепляется на обратном трубопроводе. Там не слишком высокая температура, и в этом месте он выполняет предусмотренные инструкцией условия.

Готовя план лучевого отопления, необходимо его продумать, несколько раз перепроверить. Качественные материалы, инструменты и сама схема сборки лучевой системы потребуют времени, средств и внимания. Зато это обернется комфортом в плане равномерного получения тепла в любой из комнат обустраиваемого жилища.

4 Принцип составления схем разводки

Конкретных правил по составлению разводки коллекторного отопления нет. Расположить её можно и нужно в зависимости от индивидуальных особенностей определённого помещения.

Подключение допустимо только тогда, когда ещё на этапе проектирования многоквартирного здания были предусмотрены вентили для подключения любой разводки отопительной системы.

Таким образом, коллекторная схема отопления позволяет обогреть дом максимально эффективно, если в этом есть необходимость. То есть рациональность установки нужно просчитывать, в основном такое решение подходит для двух- или трёхэтажных домов.

Достоинства и недостатки

Коллекторное отопление в квартире или частном доме имеет плюсы и минусы. Среди преимуществ этой системы необходимо отметить:

1. Ремонтопригодность. При обнаружении поломки можно с легкостью отключить отдельно взятый участок трубопровода, не прерывая полностью работу системы.
2. Можно применять трубы небольшого сечения. Поскольку каждая выходящая из распределителя ветка питает только один радиатор, то для ее прокладки есть возможность выбрать трубы небольшого сечения, при этом их можно с легкостью расположить в стяжке.
3. Простота эксплуатации. За счет того, что у каждого прибора автономное управление, у владельца дома появляется возможность устанавливать температуру в любой конкретной комнате. А если необходимо, то отключать в помещении приборы отопления. Причем температура в остальных комнатах останется прежней.
4. Можно установить коллекторную систему отопления частного дома своими руками.

Затраты экономического плана – один из минусов данного отопления

Для того чтобы создать несколько веток, которые имеют различные характеристики, например разное давление теплоносителя, используют распределительную разводку с гидравлическим компенсатором. Гидрострелка — это вместительная труба, где к выходам подсоединено несколько независимых веток.

Смотреть так же: описание и принцип работы гидравлической стрелки.

За счет того, что подогретая вода с минимальными потерями доходит к радиаторам, увеличивается КПД системы. Это позволяет уменьшать мощность котла, экономя затраты на топливо.

Отопительная система имеет и недостатки. Главные из них:

1. Расход труб. В отличие от классического подсоединения расход труб во время обустройства коллекторной схемы повышается в 2−3 раза. Отличие в затратах обусловлено количеством задействованных помещений.
2. Требуется наличие циркуляционных насосов, что повлечет дополнительные материальные вложения.

Если что-то случится с трубами, придется вскрывать пол

Также недостатком является зависимость от электроэнергии: даже при работающем котле во время отключения электричества радиаторы останутся холодными. Поэтому эти системы не советуют использовать в тех районах, в которых отключение электричества — частое явление.

Во время укладки труб в стяжку необходимо не забывать, что любое соединение — это возможное место протечки, и при появлении неполадок нужно будет вскрывать пол. А это довольно трудоемкая и затратная работа. Потому соединение разводки контуров производят только над уровнем пола.

Как вам статья?