Колектори для опалення – принцип роботи, будова і монтаж

У сантехніці колектором зветься ділянка труби збільшеного перетину, що збирає (або розподіляє) воду з декількох відгалужень меншого діаметру. В опалювальних системах адміністративних, житлових і виробничих будівель цей елемент зустрічається під назвою «розподільна гребінка». Наша задача – розглянути колектор опалення для приватного будинку, розповісти про принцип роботи, варіанти застосування і способи монтажу.

Навіщо потрібен колектор, принцип роботи

Будова цього сантехнічного приладу дуже проста. По суті, це шматок труби великого діаметра, оснащений різьбовими штуцерами для під’єднання контурів водяної системи. Довжина гребінки опалення залежить від числа приєднань, основна лінія зазвичай підводиться з торця.

Довідка. Зазвичай колектори обладнуються відвідними патрубками однакового діаметра, що становить 0.5…0.75 від перетину головної камери. Відстань між штуцерами буває різною, залежно від витрат теплоносія у контурах і призначення гребінки.

Що відбувається у колекторі, куди надходить вода з 2…10 паралельних гілок:

1. З кількох магістралей до збірного трубопроводу потрапляє теплоносій з різними параметрами – температурою, швидкістю течії, витратою за одиницю часу.
2. У великому прохідному перерізі гребінки швидкість руху води знижується, зменшується гідравлічний опір.
3. Змішуючись у головній камері, різні потоки на виході набувають однакову температуру та швидкість.

Отже, призначення колектора – збір теплоносія, вирівнювання його параметрів і відправка назад до котла основною лінією. Без гребінки не обійтися, коли треба звести в один трубопровід кілька магістралей з різною витратою води, гідравлічним опором чи протяжністю. Спробуйте з’єднати такі гілки на трійниках, тоді 2–3 контури відразу перестануть нормально працювати.

Розподільчий колектор опалення діє аналогічним чином, тільки у зворотному напрямку. Вода з головної магістралі повільно тече крізь основну камеру, потім розходиться в необхідній кількості по другорядних лініях.

Одна гола труба з відростками малокорисна без супутньої арматури – кранів, клапанів та інших аксесуарів. Колекторний вузол в зборі допомагає вирішити кілька важливих задач:

• регулювати кількість теплоносія у кожній гілці, балансувати їх між собою;
• шляхом підмішування знижувати температуру води, що надходить від котла, та підтримувати її на заданому рівні;
• опорожнювати гілки системи, скидати повітря;
• автоматично керувати мікрокліматом кожного приміщення, використовуючи кімнатні терморегулятори.

Види колекторних вузлів

Перш ніж розглядати типи гребінок, вкажемо способи їх застосування у системах водяного опалення приватних будинків чи квартир:

• розподіл і регулювання температури води у контурах теплої підлоги, скорочено – ТП;
• роздача теплоносія радіаторам за променевою (колекторною) схемою;
• загальний розподіл тепла в житловому будинку великої площі зі складною системою теплопостачання.

У заміських котеджах з розгалуженим опаленням колекторна група включає так звану гідрострілку (інакше – термогідравлічний розподільник). По суті, це вертикальний колектор на 6 відведень: 2 – від котла, два – на гребінку, один верхній для видалення повітря, з нижнього скидається вода.

Доповнення. Існують каскадні гідрострілки з великою кількістю штуцерів, куди підключаються контури опалення напряму. Тоді роздільник колекторного типу не використовується.

Тепер про види розподільних гребінок:

1. Для обмеження температури води, регулювання витрати і балансування контурів теплої підлоги використовуються спеціальні колекторні блоки, зроблені з латуні, нержавіючої сталі або пластику. Розмір приєднувального отвору основної теплотраси (на торці труби) – ¾ або 1 дюйм (DN 20–25), відгалужень – ½ або ¾ відповідно (DN 15–20).
2. У радіаторних променевих схемах застосовуються гребінки від систем підлогового обігріву, тільки з урізаним функціоналом. Різницю ми пояснимо нижче.
3. Для розподілу теплоносія у будинку в цілому використовуються сталеві колектори великих розмірів, діаметр з’єднання – понад 1″ (DN 25).

Заводські колекторні групи недешеві. Заради економії домовласники часто користуються гребінками, спаяними своїми руками з поліпропілену, чи беруть дешеві розподільники для систем водопостачання. Далі ми вкажемо на проблеми, пов’язані з експлуатацією саморобних і водопровідних колекторів.

Конструкція гребінки для теплої підлоги

Температура теплоносія, що подається до контурів підлогового опалення, не має перевищувати 50 °C, оптимальний температурний графік – 40/30 °C. Якщо поверхня підлоги нагріється сильніше 30 градусів, у кімнаті стане душно, некомфортно.

Тримати на подачі 40–50 °C здатні тільки газові котли, і то, з відчутною втратою ККД. Щоб ефективно використовувати газ та інші енергоносії, воду треба гріти до 60 градусів, а потім знижувати температуру на вході у петлі ТП. Це одна з основних задач колекторного блоку, що складається з наступних елементів:

• сам колектор – 2 окремих трубки (подавальна та зворотна) з кронштейнами настінного кріплення;
• термостатичні клапани натискної дії з під’єднанням для труб типу «євроконус»;
• витратоміри (ротаметри) зі шкалою 0.5…5 л/хв;
• торцеві блоки з автоматичними повітряними клапанами і вентилями зливу;
• блоки стрілочних термометрів;
• відсікаючі кульові крани;
• байпасна лінія з перепускним клапаном.

Ротаметри і натискні клапани закручуються у спеціальні гнізда на гребінці, останні закриті пластмасовими ковпачками. Відвідники повітря із зливними вентилями вкручуються у торці колекторних трубок з одного боку, блоки термометрів і крани – з іншого. Байпас встановлюється залежно від конструкції гребінки.

Примітка. Зазвичай витратоміри стоять на лінії подачі, термоклапани – на зворотній трубці. Але існують й інші моделі колекторів з ротаметрами на зворотній магістралі. Якщо ви переплутаєте трубки розподільника, то перекрутити клапани замість витратомірів не вийде – внутрішня форма втулок різна.

За термометрами йдуть кульові крани, слідом – циркуляційний насос і вузол змішування. Розглянемо кожен елемент колекторної групи окремо.

Конструкція і призначення витратомірів

Ротаметри призначені для контролю і регулювання максимальної витрати рідини у петлях. Елементи вкручуються у спеціальні патрубки на колекторі без підмотки ущільнюючих матеріалів – з’єднання оснащені прокладками з гуми EPDM.

У корпусі витратоміра встановлений підпружинений шток з робочою тарілкою на одному кінці та контрольною шайбою на іншому. Як працює ротаметр:

1. Теплоносій затікає крізь бічний отвір в корпусі, потім рухається донизу, тисне на тарілку і йде далі в трубу.

   

2. Чим більше води протікає через витратомір, тим сильніший тиск на тарілку. Пружина стискається, шток з контрольною шайбою опускається. Витрату в літрах на хвилину можна спостерігати на шкалі, нанесеній на стінках прозорої колби.
3. Величина потоку регулюється обертанням верхньої частини корпусу. При закручуванні регулювальної шайби прохідний отвір частково або повністю закривається поршнем.

Довідка. На колекторах деяких виробників встановлюються нерегульовані ротаметри. Для обмеження витрати використовуються окремі крани, вбудовані в тіло труби. Як виглядають подібні елементи, дивіться нижче на відео.

Витратоміри, що встановлюються на зворотній лінії, влаштовані аналогічно, тільки пружина розташована по інший бік від контрольної шайби. Теплоносій надходить знизу, штовхає тарілку вгору, шток і «контролька» піднімаються. Як розрізнити ротаметри різних типів:

• якщо за відсутності потоку шайба знаходиться вгорі колби, то витратомір ставиться на подачі;
• якщо при нульовій витраті води шайба стоїть внизу шкали, елемент призначений для зворотного колектора;
• шкала на колбі розмічена у відповідному напрямку, в першому випадку відлік починається зверху, у другому – знизу.

Під час експлуатації ротаметри треба обслуговувати – чистити від забруднення. Індикатором служить прозора колба: коли вона покриється нальотом зсередини, елемент слід викрутити, розібрати і видалити бруд з робочих поверхонь.

Як влаштований термостатичний клапан

Конструктивно виріб не відрізняється від інших подібних термоклапанів – радіаторних чи двоходових. При натисканні на підпружинений шток тарілка опускається в сідло, перекриваючи прохід теплоносія. Є можливість попереднього налаштування: максимальна витрата обмежується обертанням серцевини клапана шестигранним ключем.

Уточнення. Існує 2 типу клапанів – нормально відкриті і нормально закриті. Перші описані вище – після натискання на шток прохід закривається. Другі використовуються рідше, там канал від початку закритий, а при опусканні штока отвір відкривається.

Призначення термостатичного клапана – регулювання витрати теплоносія під час експлуатації (не балансування!). Управління реалізується 3 способами:

1. Ручний. Положення штока регулюється пластиковою рукояткою, яка накручується на клапан зверху.
2. Автоматичними термоголовками RTL, що натискають шток при збільшенні температури зворотного потоку. Не плутайте їх зі звичайними радіаторними головками, що реагують на температуру повітря.
3. Електричними сервоприводами, пов’язаними з кімнатними терморегуляторами або погодним датчиком.

Ручне управління вимагає постійної уваги з боку користувача – при зміні температури навколишнього середовища вам доведеться підтискати або відпускати шток. Термоголовки типу RTL автоматизують процес, але добре працюють тільки на коротких петлях – до 60 м. Сервоприводи плюс терморегулятори можна застосовувати скрізь.

Інші аксесуари гребінки

На початку публікації ми перерахували завдання, які має вирішувати колекторна група теплої підлоги. З балансуванням і регулюванням витрати зрозуміло – ці функції виконують ротаметри і клапани. Перейдемо до решти аксесуарів:

1. Термінальний вузол для спорожнення і автоматичного видалення повітряних бульбашок. Елемент складається з корпусу із зливним краном і поплавковим розповітрювачем. Штуцер закритий пробкою, яка одночасно є рукояткою для відкриття вентиля.
2. Блоки стрілочних термометрів, розмічених до 80–90 °С. Призначення зрозуміле – вимір температури на вході й виході з гребінки.
3. Крани кульові запірні. Залежно від способу підключення колектора до опалення використовуються крани прямі, кутові, з американкою і внутрішньою/зовнішньою різьбою.
4. Байпасна перемичка з перепускним клапаном застосовується у системах з автоматичним регулюванням. Якщо через теплу погоду усі контури закриються, теплоносій піде через байпас по колу, насос не працюватиме «на себе». У звичайному режимі клапан не дасть воді циркулювати напряму, змусить рухатися по петлях.

Примітка. Через термінальний вузол можна не тільки зливати теплоносій, а й закачувати у разі ремонту. Колектор відсікається кранами від основної магістралі, проводиться спорожнення або підживлення контурів ТП через бічний штуцер.

Кількість і різноманітність додаткової арматури залежить від виробника гребінки. Зазначені аксесуари є основними, крім них ще застосовуються різні заглушки, перехідники та вентилі.

Перед колекторним блоком розташовується змішувальний вузол, його склад залежить від методу приготування теплоносія для ТП. Практикується 3 способи доведення води в теплих підлогах до потрібної температури:

1. Підмішування в контури гарячої води двоходовим термостатичним клапаном. Елемент запускає порції теплоносія за командою термоголовки з виносним температурним датчиком у вигляді мідної колби. Останній прикріплений до металевої стінки колектора і пов’язаний з головкою капілярною трубкою.
2. Змішування охолодженого і нагрітого теплоносія триходовим клапаном. Принцип такий: насос ганяє воду через байпас по контурах, коли вона охолоджується, клапан відкриває подачу нагрітої води з котельної лінії. Відмінність від попереднього методу – більш плавна подача, якість змішування.
3. Обмеження зворотного потоку термоголовками RTL, встановленими на термоклапанах гребінки. Тут насосний модуль взагалі не потрібен.

Управляти дво– або триходовим клапаном можна трьома способами: вручну, за допомогою термоголовки з виносної колбою та електричним виконавчим механізмом. Останній управляється контролером, який отримує сигнали кімнатних або погодних датчиків.

Розподільник променевої системи опалення

Нагадаємо: променева розводка передбачає індивідуальне двотрубне приєднання кожного радіатора до загального розподільного колектора, розташованого в зручному місці (зазвичай – ближче до центру будівлі).

Для монтажу колекторного вузла застосовуються такі гребінки:

• заводська для ТП (описується вище), виготовлена з нержавіючої сталі, латуні або пластику;
• заводська для водопостачання з вбудованими запірними вентилями, зроблена з поліпропілену або металу;
• саморобні колектори, скручені з латунних фітингів або зварені з поліпропіленових трійників.

Вибір типу гребінки залежить від вашого бюджету і вимог до радіаторної системи. Якщо кожна батарея оснащена власним балансувальним вентилем і термоголовкою, то достатньо чистого колектора без клапанів і витратомірів. Модуль скидання повітря і води залиште.

Порада. При обмеженому бюджеті можна вибрати недорогий водопровідний колектор з кранами, зображений на фото. Балансування системи зробите традиційним методом — радіаторними вентилями.

Якщо ви бажаєте автоматизувати роботу опалення та звести усі налаштування до колекторної шафи, купуйте гребінку для підлогового обігріву. Встановлюйте всі аксесуари – ротаметри, клапани з сервоприводами, розповітрювачі, кімнатні регулятори. Змішувач не потрібен, теплоносій до батарей подається прямо з котельні.

Нижче на відео показаний комбінований колектор для опалення, який розподіляє тепло на радіаторну розводку і підлогові контури. Обидві частини гребінки встановлені паралельно. Зауважте, для роздачі теплоносія майстер використав водопровідні розподільники.

Загальна колекторна група на будинок

Магістральна гребінка виконує ті ж функції, що і колектор ТП – розподіляє теплоносій по гілках опалювальної мережі різної навантаженості та довжини. Елемент виготовляється із сталі – нержавіючої або чорної, профіль основної камери – круглий або квадратний.

Довідка. Магістральні колектори заводського виготовлення називають компланарними. Це розумне слово означає, що всі деталі гребінки лежать в одній площині – вертикальні патрубки подачі наскрізь перетинають зворотну камеру і навпаки. Мета – зменшити вагу і габарити конструкції.

Існують компактні моделі розподільників на 3–5 контурів, зроблені у вигляді однієї труби. Хитрість конструкції: зворотний колектор поміщений всередину камери подачі. В результаті отримуємо 1 загальний корпус з 2 камерами однаковою місткості.

В переважній більшості заміських будинків площею до 300 м² розвідні колектори не потрібні. Для кількох споживачів тепла використовується схема обв’язки способом первинно-вторинних кілець, описана в окремій статті. Коли слід задуматися про покупку загальної гребінки опалення:

• число поверхів котеджу – не менше двох, опалювана площа – понад 300 квадратів;
• для обігріву задіяні мінімум 2 джерела тепла – котел газовий, твердопаливний, електричний та інші;
• кількість окремих гілок радіаторного опалення – 3 і більше;
• у схемі котельні присутній бойлер непрямого нагріву, контури опалення допоміжних будівель, підігріву басейну.

Перераховані фактори треба розглядати окремо і в сукупності, а для підбору моделі конкретних розмірів розрахувати навантаження на кожну гілку. Звідси висновок: без консультації з експертом такий колектор краще не купувати.

Нюанси монтажу

Технологія кріплення колектора до стіни досить проста: гребінка ТП чи променевої розводки підвішується на монтажних кронштейнах, петлі приєднуються фітингами типу «євроконус». Труби, що йдуть до верхньої частини колектора, пропускаються під нижньою.

Порада. Ніхто не змушує вас монтувати розподільник на скобах. За необхідністю трубки можна рознести в сторони і закріпити на стіні окремо. Колекторний ящик використовується у приміщеннях житлової зони, при встановленні колектора в котельні шафа не потрібна.

Коротко перерахуємо основні моменти:

1. Розмір гребінки підбирається за діаметром труб, які використовуються в нагрівальних петлях, – Ø16 або Ø20 мм. Відповідно, беремо розподільник на ¾ чи 1 дюйм. Матеріал виробу ролі не грає, за співвідношенням ціна/якість виграє нержавіюча сталь.
2. Якщо кількість відводів гребінки перевищує 12, складіть колекторний вузол з 2 секцій. При встановленні аксесуарів пакування різьби не робиться, оскільки деталі укомплектовані гумовими ущільнювачами.
3. Більш важкий загальний колектор будинку підвішується на гаках, посилених кронштейнах або встановлюється на підлогу. Насоси, труби та інші елементи обв’язки не мають навантажувати розподільник власною вагою.
4. Найгарячіший теплоносій отримує бойлер непрямого нагріву. Змійовик і циркуляційний насос водонагрівача підключається до гребінки безпосередньо, зазвичай – з торця.
5. Гілки радіаторного опалення і ТП приєднуються до колектора через вузли підмішування з триходовими клапанами. На кожну лінію ставиться окремий насос, підібраний за тиском і продуктивністю.

   

Важливий момент. Змішувальний вузол теплої підлоги можна ставити в котельні, біля основної гребінки. Тоді до розподільника ТП вже надходитиме вода потрібної температури.

Наостанок про саморобні колектори

Вище по тексту ми згадували про бюджетні варіанти гребінок – водопровідні, поліпропіленові і саморобні. Ці розподільники без проблем використовуються в радіаторних променевих схемах. Для балансування та регулювання потоків на кожну батарею ставиться балансовий вентиль і кран з термоголовкою. Колектор оснащуємо розповітрювачем + зливними кранами.

Якщо ж ви поставите зазначені гребінки на ТП, то зіткнетеся з такими нюансами:

• розподільник неможливо оснастити ротаметрами;
• без витратомірів складно збалансувати контури різної довжини;
• на заводських пластикових колекторах стоять запірні крани, значить, регулювати витрату нічим;
• гребінки, зібрані з поліпропіленових або латунних трійників, мають безліч стиків;
• варто відзначити, що саморобні розподільники не дуже добре виглядають.

Зроблений своїми руками колектор підлогового опалення все-таки можна привести до тями. Збираємо розподільник з трійників, а на зворотних підводках монтуємо радіаторні термостатичні вентилі з термоголовками типу RTL, як це зроблено на фото.

Майстерний господар спокійно виготовить і компланарний будинковий колектор – зварить з круглої чи профільної труби. Але є умова: треба знати перетин камер і патрубків для конкретної системи опалення. Якщо фахівець розрахує ці параметри, скористайтеся досвідом майстра з відео: