Компланарные коллекторы принцип работы

Устройство коллектора и принцип действия

Непосредственная функция коллектора в системе водоснабжения — распределение одного водяного потока на несколько одинаковых по давлению потоков.

В продаже есть гребенки с двумя, тремя и четырьмя выходами. При необходимости  большего количества ответвлений, распределители соединяются между собой. Таким образом собирается коллектор водоснабжения на необходимое количество отводов.

Коллектор подключается непосредственно к стояку. На двух противоположных сторонах устройства предусмотрено резьбовое соединение (с одной стороны внутренняя резьба, с другой — наружная) для подключения к магистрали и соединения гребёнок между собой.

На свободный конец коллектора устанавливается заглушка или дополнительный сантехнический прибор, например, мембранный гаситель гидроударов.

Диаметр вводного отверстия на 20-40% больше, чем выходных. Например, на стандартном коллекторе, для монтажа водопровода в квартире, диаметр вводного отверстия —  3/4 дюйма, выходных — 1/2 дюйма.

1. Коллектор с вентилями.2. Коллектор с шаровыми кранами.

На выходных отверстиях могут быть установлены как шаровые краны, так и вентиля, позволяющие не только открывать и закрывать водяной поток, но и регулировать мощность потока на этом участке.

Как работает коллектор в системе отопления

антифризНагрев воды в накопителе происходит через теплообменник

При необходимости направление воды в системе меняется благодаря смесителю. Таким образом, остывающая и тёплая вода время от времени сменяют друг друга. За счёт расширения тёплой воды происходит замена жидкости в системах с естественной циркуляцией. При нагреве тёплая вода поднимается вверх, холодная выталкивается в нагревательный бак.

Обязательно наличие теплоизоляционного слоя толщиной как минимум 25−30 сантиметров, иначе система не сможет работать стабильно. Что касается резервуара, то лучше всего использовать прямоугольную форму. При соблюдении этого условия вода будет равномерно распределяться по всем имеющимся участкам. Так что работа системы в целом станет более полноценной.

Виды гребенок для отопления

В магазинах можно приобрести отопительные коллекторы, отличающиеся по количеству подсоединяемых контуров, материалам изготовления, наличию термоголовок или расходомеров, производителю и массе иных признаков. Однако в целом их можно разделить на три основные группы:

• коллектор для котельной;
• гидрострелка;
• локальные гребенки.

Распределительный коллектор отопления для котельной

Коллектор для котельной обычно монтируется из металлических труб большого диаметра и оснащается несколькими насосами для циркуляции жидкости по системе. Данная коллекторная система состоит из подающей гребенки, по которой теплоноситель подается в отопительную систему всего дома, и гребенки, принимающей остывшую жидкость и отправляющей ее в котел на подогрев. На подающую гребенку устанавливаются насосы с отсечными кранами, а на принимающую, обычно, монтируется отсекающая запорная арматура.

В качестве необходимого элемента сложных отопительных систем выступает гидрострелка, поддерживающая наилучшую разницу температур в подающем и отводящем контуре. Благодаря этой разнице осуществляется поддержание работы теплогенераторной установки с наименьшими энергозатратами. Подробнее о гидрострелке мы поговорим далее в статье.

Коллектор для котельной также оснащается приборами контроля давления и термодатчиками для мониторинга работы всех элементов. Такой элемент имеет достаточно приличные габариты и устанавливается обычно в специальном помещении.

Гидрострелка

Гидрострелка представляет собой устройство, которое применяется для выравнивания давления и температуры в отопительной системе. В простейшем случае, с одной стороны к ней подходит контур отопительного котла, а с другой контур радиаторов, выполняя, таким образом, функцию распределительного коллектора.

Для более сложных систем гидрострелка устанавливается в котельной перед распределительным коллектором, выполняя все ту же функцию – выравнивание давления в системе.

Конструктивно гидрострелка выполняется в виде трубы с вертикальным расположением, на торцах которой устанавливаются эллиптические заглушки. Если теплоноситель, выходя из котла, имеет температуру, а следовательно и давление, выше необходимого, то попадая в гидрострелку, часть его идет в отопительный контур, а часть смешивается в охлажденным теплоносителем из обратки. Таким образом, происходит стабилизация и саморегулирование температуры и давления в системе. Наглядно, различные случаи протока жидкости показаны на схеме:

Распределительная гидрострелка позволяет:

• не допускать резких колебаний температур, снижающих ресурс системы;
• сохранять объем воды в теплообменнике котла на постоянном уровне;
• поддерживать тепловое равновесие за счет отделения гидроконтура теплогенератора от общей магистрали системы.

Наиболее полная оптимизация работы системы с установленной гидрострелкой достигается благодаря применению отдельного циркуляционного насоса на каждый контур.

Гребенка для отопления

Распределительный коллектор для отопления имеет, в отличие от котельного коллектора, значительно более скромные габариты, однако, выполняет схожие функции. С помощью такой гребенки происходит распределение теплоносителя, поступающего из котельной, либо по потребителям на этаже, либо по различным группам потребителей (коллектор теплого пола, коллектор радиаторов отопления).

Несколько различен и принцип работы. Если в котельном коллекторном узле происходит полная замена остывшего теплоносителя на нагретую жидкость, то в распределительной гребенке происходит в том числе и их смешивание, с подачей обратно в систему.

Функции гидрострелки в гребенках обычно возлагаются на дополнительный циркуляционный насос. С его помощью локальная теплонесущая жидкость движется по кругу, увлекая дополнительную порцию нагретого теплоносителя из-за различной температуры потоков. Одновременно с этим, охлажденная вода или антифриз поступает в главную магистраль. В соответствии с таким принципом работы, дозированное количество теплоносителя распределяется в тот или иной отопительный контур.

Распределительная гребенка системы отопления обычно устанавливается при наличии трех и более термоприборов в одном помещении и при оборудовании теплого пола. Она помогает оптимизировать функционирование всего комплекса и уменьшить энергозатраты теплогенератора.

И коллекторный узел в миникотельной, и распределительная гребенка на первый взгляд выполняют дублирующие друг друга функции, однако именно их совместное использование делает работу всего отопительного комплекса в высшей степени эффективной.

Классификация коллекторов

Разделительные гребенки для водоснабжения отличаются и своей конструкцией, и материалами. Перед тем, как выбрать коллектор, изучите весь ассортимент, представленный на рынке.

Разделители производятся из разных материалов:

• Нержавеющая сталь обладает устойчивостью к коррозии, огню и высокой температуре. Вес коллектора из нержавейки небольшой, что позволяет легко закрепить его к стене. Это абсолютно безвредный материал, который придает изделию привлекательный внешний вид.
• Латунь – невероятно прочный металл, который не боится коррозии, высокой температуры. Гребенки из латуни отличаются высокой ценой, однако гарантируют максимальную прочность.
• Разделители из полипропилена не боятся ржавчины, отличаются небольшим весом.

Коллектор из полипропилена.

Некоторые мастера могут сделать коллектор своими руками из полипропиленовых труб, ни чем не уступающий по качеству фабричной продукции.

Коллекторы отличаются способами крепления труб. В зависимости от материала используемых труб подбирается модель гребёнки.

1. Гребёнка  для установки кранов и любых сантехприборов на своё усмотрение.2. С компрессионными фитингами — предназначена для монтажа труб из металлопласта или сшитого полиэтилена.3. Для монтажа труб из полипропилена.4. Под евроконус. Подходит для монтажа труб практически из любого материала через переходник (евроконус).

Разделительные гребенки отличаются количеством отводов. Минимум – 2 выхода, максимум – 6. Отводы, которые на данный момент не используются, можно закрывать заглушками. Если необходимо сделать больше 6 выходов, несколько коллекторов соединяются между собой.

Коллекторно-лучевая система отопления

Коллектор в системе отопления лучевого типа

Существует три основных вида разводки труб.

1. Однотрубная схема. Здесь радиаторы включены последовательно, то есть теплоноситель подается к первому прибору, затем проходит через батарею и поступает к следующему, постепенно проходя весь контур и возвращаясь к котлу. Очевидно, что после каждого радиатора вода остывает, и прогрев батарей происходит неравномерно;
2. Двухтрубная схема. Данное решение предусматривает подачу воды по одной трубе, а отвод – по второй, то есть контур состоит из двух магистралей, между которыми параллельно включены радиаторы. Такая схема позволяет прогревать приборы более равномерно;
3. Лучевая схема. Теплоноситель подается в распределительный узел (коллектор системы отопления), откуда поступает к каждому радиатору по отдельной трубе, а затем по обратным трубам возвращается назад, собирается гребенкой и поступает в котел. Таким образом можно добиться максимально равномерного распределения тепла в помещении.

Однотрубная и двухтрубная схемы разводки

Лучевая схема разводки

В лучевой схеме присутствует множество контуров, по одному на каждую батарею. Поэтому для нормальной работы системы необходим циркуляционный насос, который сможет обеспечить необходимые параметры давления и скорости циркуляции теплоносителя.

Лучевая схема позволяет максимально равномерно прогревать каждый отдельный радиатор, более того, она дает возможность регулировать интенсивность подачи тепла в каждую батарею.

Шкаф коллектора для радиаторного отопления с подающей и обратной гребенками

Еще одно преимущество лучевой разводки – это возможность спрятать трубопровод под плинтусом или в толще пола. Часто именно эта особенность влияет на выбор схемы разводки.

В системе «теплый пол» обязательно используется коллектор для систем отопления пола.

Подготовительные работы

Перед тем, как сделать коллектор отопления распределительный своими руками, необходимо запастись инструментами и выполнить ряд расчетов – определить длину гребенки, число контуров теплоснабжения и внутреннее сечение подключаемых патрубков

Важно чтобы в конструкции был соблюден гидравлический баланс.
Для этого надо удостовериться, что пропускная способность патрубков коллектора соответствует сумме таких же характеристик подключаемых контуров. Это является залогом надежности и долговечности коллектора. Корректный расчет коллектора отопления можно провести самостоятельно с помощью специальных программ, или же воспользовавшись услугами теплотехников

Стоит отнестись к расчетам щепетильно, поскольку их корректность определит правильность сборки коллектора

Корректный расчет коллектора отопления можно провести самостоятельно с помощью специальных программ, или же воспользовавшись услугами теплотехников. Стоит отнестись к расчетам щепетильно, поскольку их корректность определит правильность сборки коллектора.

После проведения расчетов собственнику дома стоит заготовить комплектующие детали:

Также процесс самостоятельного изготовления коллектора предусматривает наличие определенного инструмента для работы:

Какие бывают гребенки для отопления

Принцип работы коллектора отопления кардинальных отличий не имеет, виды определяются материалом, используемым для их изготовления, количеством подключаемых приборов и дополнительного оборудования.

Для изготовления устройств используются материалы, устойчивые к агрессивным внешним факторам. С учетом этого гребенка распределительного коллектора для отопления может быть выполнена:

• Из стали.
• Из различных полимеров.
• Из меди или латуни.

Количество подключаемых приборов в системе отопления через коллектор может составлять от 2 до 12 единиц. Поэтому при недостаточном количестве тепла можно подключить дополнительное оборудование. В зависимости от уровня сложности распределительные коллекторы делятся на следующие виды:

• Простое оборудование не имеет вспомогательных деталей, с помощью которых регулируется работа устройства. Кольцевой коллектор для отопления выполнен в виде железной трубки, на которой имеются ответвления и два соединительных отверстия с боков.
• Усовершенствованные модели снабжены всевозможными датчиками, контрольными и автоматическими элементами, а также большим количеством арматуры.

Чаще всего регулировка коллектора отопления сложного типа выполняется такими устройствами:

• Датчики, контролирующие уровень давления и температуры.
• Блок, контролирующий подачу теплоносителя.
• Автоматический термостат, который необходим для поддержания нормального давления и его автоматического уменьшения при достижении критических значений.
• Электронные клапаны и смесители, необходимые для сохранения запрограммированных температурных значений.
• Автоматические устройства для выпуска воздуха и клапаны, позволяющие сливать воду из системы.

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.

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.

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».

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

На что следует обратить внимание

Любые гелиоустановки характеризуются номинальной мощностью, которая обозначается в киловаттах. Это количество энергии, которое вырабатывается при ярком солнце в зените. Это означает, что эффективность системы будет снижаться утром и вечером. Ночью, скорее всего, можно будет использовать горячую воду только из бойлера, где вода копилась на протяжении целого дня.

Выбирая модель коллектора, обратите внимание на то, можно ли его использовать в зимний период. И на то, какая мощность должна быть у системы, к которой коллектор подключается

Установка коллекторов обычно осуществляется на крышу или на каркас, который монтируется отдельно.

Недостатки коллекторной системы отопления

Несмотря на то, что у системы отопления коллекторного типа масса достоинств, такое подключение в домах производят не часто. В квартире осуществить такую схему подключения ещё сложнее.

Невысокая популярность коллекторов объясняется следующим:

• Насос, множество труб обходятся дорого;
• Коллекторный шкаф занимает много места;
• Использование большого количества материалов;
• Сложности монтажа;
• Необходимость установки циркуляционного насоса.

Под действием насоса, в гидроцепь попадают пузырьки воздуха, которые позже скапливаются вверху батарей. Систему отопления гребеночного типа нельзя установить в ранее построенных строениях. В них уже имеется последовательная система. Чтобы создать циркуляцию горячей воды в системе, нужно гидроцепь замкнуть.

Если в районе не регулярная подача электричества, то такая отопительная система не подходит. Зимой при остановке циркуляционного насоса может замерзнуть вода в трубах. Чтобы этого не допустить, нужно использовать специальную незамерзающую жидкость.

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.

Конструкция различных типов гребенок

У бюджетной распределительной гребенки с вентилями есть один существенный минус — из-под рукоятки может капать вода. Подтекание происходит по причине износа резиновых уплотнителей

Резьбы на концах нужны для присоединения запорной арматуры и центральной подачи/отвода горячей воды. В целом такая гребенка будет справляться со своей функцией, но срок ее безупречной службы не очень долгий.

Если разборка вентилей и замена износившихся уплотнителей не приведут к первоначальной герметичности, придется покупать новый коллектор.

Более сложной по устройству будет гребенка с заглушками на обратном коллекторе (и на прямом тоже). Вместо них в дальнейшем можно установить расходомеры и термоголовки. Прямая и обратная гребенки в таких моделях уже соединены кронштейном для крепления на стене.

Наличие заглушек дает возможность при необходимости усовершенствовать распределительный коллектор отопления. Чтобы с установкой терморегуляторов и других комплектующих в будущем не было проблем, надо обеспечить удобный доступ к гребенке на этапе ее установки

И, наконец, сложная и дорогостоящая, но самая эффективная распределительная гребенка с заводской установкой расходомеров и термоголовок.

Расходомеры регулируют равномерную доставку теплоносителя по назначению, а термоголовками можно настраивать температуру для каждого отвода отдельно, точно так, как и для радиатора отопления. Подробнее виды термоголовок, принцип их работы и особенности установки рассмотрены в другой нашей статье.

Колпачки расходомеров позволяют визуально отслеживать расход теплоносителя по контурам. Термоголовками производится регулировка поступления количества теплоносителя в каждый из них

Еще в процессе проектирования надо сделать выбор между разными типами гребенок, но в любом случае коллекторная система — более предпочтительный выбор по сравнению с обычной разводкой по таким критериям как удобство эксплуатации, долговечность.

Модификации распределительных гребёнок

Сегодня на рынке представлено много видов коллекторных устройств, предназначенных для отопительных систем. Можно найти обычные связующие звенья, в которых нет вспомогательных запорных арматур. Также существуют комплексные блоки со множеством дополнительных элементов.

Самые простые приборы выполняются из латуни и имеют дюймовые отверстия. На обратной стороне у них присутствуют заглушки, которые можно использовать для увеличения системы и наращивания дополнительных вторичных приборов.

Механизмы с более сложной конструкцией имеют узлы, которые оснащаются шаровыми вентилями. На каждый отводящий элемент устанавливается запорная арматура. Более дорогие устройства могут иметь:

1. Расходомеры. Они необходимы для регулировки потока носителя тепла для каждой отдельной петли.
2. Электронные клапаны. Их предназначение заключается в поддержании необходимой температуры.
3. Термодатчики.
4. Клапаны для автоматического отвода воздуха из системы.

Количество контуров может варьироваться от 2 до 10. Всё зависит от потребителей. Промежуточные коллекторы могут быть выполнены из латуни, нержавеющей стали, полипропилена. Чаще всего выбирают полипропиленовые, так как они самые дешёвые.

Какими бывают коллекторные группы

На сегодняшний день вы можете приобрести самые разнообразные коллекторные группы для систем отопления и теплого пола. Есть достаточно простые конструкции без арматуры, повышающей ее функциональность, но имеются блоки, которые полностью укомплектованы дополнительными элементами.

В этой коллекторной группе есть все нужные элементы, обеспечивающие бесперебойную и производительную работу системы отопления.

Самые простые коллекторы производятся из латуни и имеют дюймовые ответвления, где по бокам размещены два соединительных отверстия. Обратный коллектор оснащен заглушками, которые при необходимости могут использоваться для подключения вспомогательных элементов и наращивания системы в целом.

Если говорить о более сложных коллекторных узлах, то в них зачастую применяют шаровые краны. На каждом отводе может быть дополнительно установлена запорная арматура.

Вот дополнительные элементы, которыми зачастую оснащаются дорогие коллекторные группы:

• Расходомеры – с их помощью осуществляется плавная регулировка потока теплоносителя по отдельному отводу.
• Датчики температуры – позволяют обеспечивать контроль над температурой каждого прибора отопления.
• Клапаны для стравливания воздуха, позволяющие сливать воду и работающие в автоматическом режиме.
• Электронные смесители и клапаны, при помощи которых поддерживается постоянная температура, заданная на программном уровне.

Коллекторная группа может насчитывать несколько контуров, количество которых обычно варьируется в диапазоне от двух до десяти единиц.

Устройства для промежуточных узлов могут изготавливаться из нескольких материалов, а именно:

• Латунь, характеризующаяся непревзойденными эксплуатационными характеристиками и доступной ценовой политикой.
• Нержавейка – как известно, стальные конструкции характеризуются высокой долговечностью и способностью выдерживать огромное давление.
• Полипропилен – на фоне сравнительно низкой стоимости такие приборы существенно уступают перечисленным выше. Достаточно сравнить прочность любого металла и полипропилена.

Коллекторы из полимерных материалов могут функционировать в системах отопления с котлом мощностью не более 35 кВт.

Металлические коллекторы обязательно обрабатывают антикоррозионным составом и прячут под дополнительным изоляционным слоем, что позволяет повысить долговечность и эксплуатационные характеристики.

Детали приборов изготавливают литыми или с применением цанговых зажимов, которые используются в случае необходимости подключения к металлопластиковым трубам. Тем не менее, цанговые гребенки не рекомендуются специалистами, разбирающимися в системах отопления. Основной причиной являются довольно частые протекания в точках, где подключаются вентили. Виной этому – низкая долговечность уплотнителей, замена которого в некоторых случаях считается крайне сложным процессом.

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.