Коллекторы для отопления: эффективная работа системы обогрева

Модификации коллекторных узлов

Прежде чем приступать к сбору коллекторного узла, необходимо определить его функциональную нагрузку. Оборудование может быть монтировано в нескольких участках тепловой магистрали. Отталкиваясь от этого, подбирается необходимая комплектация, габариты и уровень автоматизации рабочего цикла.

В действительности для полноценной работы такого узла необходимо два устройства. С помощью гребенки производится распределение по контурам теплового носителя от центрального подающего трубопровода. Обратный коллекторный канал представлен механизмом сбора и точкой отправления остывшей жидкости в котел.

Схема коллекторного отопления выбирается исходя из расчета требуемой функциональности и места установки. Выбор материала изготовления прибора не влияет на количество значимых механизмов

Монтаж самодельной распределительной группы может потребоваться при обустройстве водяных теплых полов или для подготовки стандартного обогрева с радиаторами.

Отличительными чертами обеих вариантов являются их размеры и комплектующие:

Котельная. Сварная коллекторная группа изготавливается из труб с диаметром до 100 мм. На подаче устанавливается циркуляционный насос и запорные вентили. Обратное кольцо оснащается отсечными шаровыми кранами.

Каждое из этих решений предусматривает индивидуальную схему монтажа. Правильная установка всех элементов может быть осуществлена только после детальных просчетов всех параметров рабочей точки.

Гребенка может быть изготовлена из аналогичного материала, как и трубопровод. Если же отличается, для подключения коллектора будут использоваться переходники

Также есть отличия в требуемом количестве циркуляционных насосов. В котельной каждая линия оснащается этим прибором. Для полов с подогревом предусматривается установка только одного.

Слабые стороны коллекторов

Помимо весомого количества преимуществ, коллекторная система отопления имеет несколько потенциальных минусов. Они не сводят на нет эффективность работы прибора, однако могут стать причиной разочарования собственников. Чтобы не попасть в их число, владельцам недвижимости перед монтажом коллектора стоит ознакомиться со следующими недостатками.

Главным минусом устройства является сложный монтаж. Он подразумевает осуществление сложной разводки отопительных приборов и трубопроводов по дому. Монтаж отличается не только высокой трудоемкостью, а и солидными затратами. Кроме того, установка может затянуться на несколько недель, а то и месяцев. Срок реализации коллекторной системы отопления зависит от площади помещения и особенностей контуров.

Еще одним минусом эксперты называют необходимость использования циркуляционного оборудования. Коллектор невозможно использовать в контурах с естественной циркуляцией теплоносителя, а установка циркуляционного насоса подразумевает наличие затрат на электричество и потерю автономности контура – в случае отключения света система отопления не будет работать.

Также потребителей настораживает высокая стоимость коллектора и дороговизна арматуры, необходимой для его обвязки трубопроводом, поэтому коллекторную систему отопления могут позволить себе не все категории населения. Количество затрат прямо пропорционально количеству контуров, ведь для подключения каждого нового контура необходимо огромное количество дорогой арматуры.

Коллекторная система отопления – это комплекс дорогого оборудования, который позволяет добиться эффективного и равномерного обогрева всего дома. Высокие первоначальные инвестиции, вложенные собственником в покупку оборудования и оплату труда монтажников, со временем окупятся, ведь коллекторная система не только надежная, но и энергоэффективная.

Нюансы сборки своими руками

Перед тем как заняться производством коллектора, следует создать схему, показывающую расположение деталей узла. Хорошим материалом при этом станут трубы из стали с наличием квадратного сечения. Подобная разновидность не является замысловатой при обработке, что значительно понижает трудовые затраты на установление патрубков.

Процедура производства упомянутой конструкции сопровождается такими действиями:

Разметка и вырезка главного корпуса. Следуя схеме, надо разметить профильную трубу, используя резак сделать дырки в обозначенные заранее местах.
Создание соединений. Для этого делается резьба на патрубках.
Комплектация. Приготовленные отрезки следует приварить к корпусу, зафиксировать при помощи прихватки точечной сварки. После этого выполнить сварку по краям.
Крепежные детали. К блоку приварить кронштейны.
Очистка и завершающее покрытие. После того, как корпус оказывается зачищенным, он грунтуется, наносится специальный краситель, устойчивый к высокой температуре. Окрашивание контура осуществляется при помощи двух различных оттенков, чтобы было удобно впоследствии определить их.

Если в процессе работы применяют трубы из такого ресурса, как полипропилен, то надо проверить на них армирующий слой. Если его нет, то конструкция из пластика может подвергаться изменениям от имеющегося режима температуры.

Кто не имеет соответствующих инструментов, вполне может собрать гребенку, используя отдельные элементы. Самый оптимальный путь – это выбрать элементы одной компании.

Установка коллекторной системы отопления

Во-первых, нужно определиться – а нужна ли коллекторная система водяного отопления? Она применяется только в тех случаях, если скорость остывания теплоносителя в трубах при классической схеме будет критической или в больших домах. Главным отличием является разделение системы на несколько контуров отопления, работающих независимо друг от друга.

Несмотря на положительные стороны сделать правильное коллекторное отопление своими руками будет проблематично. Поэтому перед выбором определенной схемы (или ее составлением) нужно учесть несколько важных факторов актуальности установки:

Большая площадь дома. Для равномерного теплового распределения нужно делать несколько контуров отопления;
Неэффективность монтажа тройниковой схемы. Она может влиять на гидравлическое распределение во всей системе отопления;
Необходимость отключения от отопления отдельных помещений. Это один из способов оптимизировать затраты на энергоноситель.

Учитывая эти факторы, коллекторное отопление двухэтажного дома является самым оптимальным способом организации автономного теплоснабжения.

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.

Принцип работы и конструкционные особенности

Современные гелиосистемы – один из видов альтернативных источников получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.

Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.

Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая гелиосистема представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.

Основными рабочими элементами являются солнечные батареи на фотоэлементах или солнечные коллекторы. Технология сборки солнечного генератора на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.

В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.

Солнечные коллекторы пока служат вспомогательными поставщиками энергии. Полностью переключать отопление дома на гелиосистему опасно из-за невозможности прогнозировать четкое количество солнечных дней

Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.

Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.

Принцип действия солнечных коллекторов основан на получении и накапливании солнечной энергии, сообщаемой теплоносителю (+)

Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.

Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.

Для того чтобы исключить потери энергии с тыльной стороны прибора в короб укладывается теплоизоляция

Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.

Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.

В воздушных гелиосистемах в качестве теплоносителя используется воздух. Каналы для его движения можно сделать из обычного профлиста (+)

Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.

В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.

При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.

Для изготовления солнечного коллектора можно воспользоваться готовой схемой, можно построить собственную пилотную модель и опробовать ее на практике (+)

Несмотря на прямую зависимость производительности солнечных приборов от количества солнечных дней, они востребованы, и спрос на солнечные устройства стабильно повышается. Популярны они среди народных умельцев, стремящихся направить все виды природной энергии в полезное русло.

Преимущества и недостатки коллекторной системы

Прежде всего, преимущества, которые предоставляет коллекторная схема отопления, сводятся к удобству в работе и управлении. Здесь каждый компонент всего контура может управляться независимо и централизованно. Поэтому, если вы – в одной точке дома, вы можете задать температурный режим для любой комнаты. Если нужно – можно совсем отключить прибор отопления или группу приборов. Отключение не затронет остальные помещения.

Каждая ветка, которая входит в узел управления отопления коллекторной системой, питает только один радиатор или их небольшую группу, поэтому можно взять небольшой диаметр трубы.

Если нужно, схема коллектора отопления, позволит вам сделать несколько контуров с различными параметрами отопления – температурой и перепадом. Для этого применяется гидрострелка – это разновидность такого устройства, как гидроколлектор системы отопления, представляющая собой трубу с большим внутренним объемом.

Гидрострелка

Ставится она несколько необычно, делается своего рода короткое замыкание подачи и обратки. Котел постоянно подогревает воду в первичном контуре, она медленно циркулирует внутри гидравлической стрелки, когда отбирается вода на разном расстоянии от врезок подачи и обратки, можно получить разные значения в перепадах давления и температуры носителя тепла.

Среди недостатков системы можно отметить несколько. Заметим, что распределительный коллектор системы отопления – это не дешевое удовольствие. Стоимость такой системы – наверное, единственная вещь, которая отпугивает потребителей. Ведь кольцевой коллектор для отопления производится из стали высокой прочности, а ее цена – намного выше простых труб. Также для обустройства системы требуется запорная арматура высокого качества. Количество арматуры зависит от количества контуров.

Коллекторный узел в сборе

Также к недостаткам можно отнести и то, что коллекторный узел для отопления способен работать только с наличием циркуляционного насоса, а это – расходы на электрическую энергию.

Как установить солнечную систему нагрева воды

Гелиосистема устанавливается на скатной кровле, специальных наклонных площадках или стенах здания. Место для водогрейной установки с солнечными коллекторами выбирается индивидуально с учетом следующих рекомендаций:

южная сторона здания;
отсутствие видимых препятствий, загораживающих солнечные лучи: деревьев, близлежащих домов и т.д.;
место должно быть удобным для дальнейшего обслуживания и ремонта системы.

Перед монтажом и регулировкой трубчатых или панельных водонагревателей определяют оптимальный угол наклона установки. В этом отношении руководствуются следующей формулой:

для лета — (широта + (широта – 22,5 градуса)) ÷ 2;
для зимы — (широта + (широта + 22,5 градуса)) ÷ 2.

	Ориентация	Угол наклона коллектора
30°	50°	70°
Восток	1,64	1,61	1,61
Восток ЮгоВосток	1,45	1,47	1,61
ЮгоВосток	1,17	1,15	1,34
Юг ЮгоВосток	1,04	0,98	1,14
Юг	1	0,94	1,11
Юг ЮгоЗапад	1,03	0,97	1,13
ЮгоЗапад	1,13	1,09	1,27
Запад ЮгоЗапад	1,35	1,35	1,60
Запад	1.61	1,61	1,61

Угол наклона будет меняться в зависимости от времени года. В связи с этим перед началом зимнего или летнего сезона будет необходимо заново отрегулировать гелиостанцию. Набирает популярность автоматика слежения за солнцем, самостоятельно подстраивающая угол наклона и расположение гелиопанели. В движение конструкцию приводит электромотор, подключенный к бытовой сети на 220 В.
{banner_downtext}
Подключение солнечного коллектора к системе горячего водоснабжения осуществляется следующим образом:

Установка водонагревателя — коллектор монтируется с помощью специальной рамы, при необходимости меняющей угол наклона. Можно встроить гелиопанель в кровлю или поставить на ровной площадке. Допускается одновременное подключение нескольких модулей в единую сеть, посредством гидравлических переходников. При установке моноблока учитывают, что вес наполненного бака достигает 300 кг. В месте монтажа потребуется укрепить конструкцию крыши.
БКН — бойлер косвенного нагрева необходим для всесезонных гелиосистем. В баке присутствует отдельный змеевик (располагается внизу) к которому, с помощью труб, подсоединяется солнечный коллектор. Ко второму теплообменнику подключается котел.Системы безопасности — в схеме монтажа солнечного водонагревателя трубчатого и панельного типа предусматривается:
- Устройство для сброса давления — узел, предназначенный защитить от закипания систему ГВС. Модуль подключен к канализации, через трубопровод. При перегреве теплоносителя срабатывает датчик, сбрасывающий горячую воду. Открывается клапан подпитки. В систему ГВС добавляется холодная вода.
- Защитить солнечную систему от закипания можно при помощи шторок, автоматически закрывающих абсорбер при достижении определенной температуры теплоносителя.
- Устройство для сброса давления входит в принципиальную схему монтажа солнечного водонагревателя трубчатого типа. Особенность работы этой гелиосистемы в высокотемпературном режиме нагрева. Вода греется до рекордных 60-80°C и может быстро достигнуть точки кипения. Чтобы не допустить перегрева используют группу безопасности.
Насосное оборудование — необходимо системам горячего водоснабжения на солнечных коллекторах с принудительным движением теплоносителя. Циркуляционный узел включает: группу безопасности и насос. Оборудование подключается к автоматике солнечного коллектора.

Основные правила техники безопасности при эксплуатации гелиоустановок описаны в СниП III-4-80. Отдельные рекомендации указываются производителями оборудования:

монтаж на высоте свыше 5 м выполняет персонал, имеющий допуск к высотным работам;
во время составления проектной документации, производят расчет опорных конструкций с учетом возможных ветровых и других нагрузок.
для компенсации тепловой нагрузки, расширительный бак выбирается с вместительностью не менее 15% от общего объема теплоносителя.
используется предохранительный клапан, с пограничным значением не более 3 атм.

Применение правил техники безопасности и рекомендаций по подключению гелиоколлекторов, непременное условие для ввода системы в эксплуатацию. При нарушении условий подключения стабильная работа солнечных водонагревателей не гарантируется.

Коллекторно-лучевая система отопления

Коллектор в системе отопления лучевого типа.

Рассматривать коллектор отопления следует совместно с рассмотрением лучевой схемы разводки теплоносителя, так будет проще понять его основные функции и достоинства.

Как известно, существует три основных вида разводки труб.

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;
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;
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.

Важно! Как видим, 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

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.

Также в такой схеме можно отключить любой прибор без изменений работы всей системы, а в многоэтажных домах можно отключать целые этажи без перебоев подачи теплоносителя в остальные секции здания.

Для реализации этих преимуществ используют коллекторы отопления, которые входят в распределительный узел в виде пары приборов – подающей и обратной гребенки. Обвязка коллектора отопления запорной арматурой, воздушными и сливными кранами, расходомерами и термостатическими головками позволяет осуществить автоматическое регулирование температурных режимов на каждом отдельном отопительном приборе.

Использование расходомеров позволяет осуществлять регулировку подачи.

Важно! Наиболее часто такую разводку используют при сооружении систем отопления частных домов и коттеджей, однако можно применить эту схему и в условиях квартиры с централизованной подачей теплоносителя. При этом следует помнить, что трубы лучше всего проводить под полом. Еще одно преимущество лучевой разводки – это возможность спрятать трубопровод под плинтусом или в толще пола

Часто именно эта особенность влияет на выбор схемы разводки

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.

Также нельзя не упомянуть такую систему, как «теплый пол». Здесь контуры не подключены к радиаторам, а уложены особым образом в стяжку пола с целью ее прогрева.

Единственный существенный недостаток данного решения – это высокая цена материалов и работ.