Как своими руками сделать распределительный коллектор для отопления дома

Дополнительная информация о структуре

Сам солнечный коллектор становится главным элементом в системе нагрева воды. Эта конструкция может быть отнесена к одной из трёх групп:

• плоские коллекторы
• вакуумные коллекторы
• водяные коллекторы

Алюминиевая рама становится основой для плоских коллекторов. Внутри неё располагаются медные трубки, сверху их покрывает специальный поглощающий материал. Снизу находится теплоизоляция. Закалённое стекло практически полностью закрывает эту конструкцию, само стекло всегда отличается большой пропускной способностью относительно света. Такие системы можно включать только в определённое время года, а можно пользоваться ими круглый год.

Рама с вакуумными трубками из боросиликатного стекла — вот что используется для изготовления вакуумных коллекторов. Ещё одна колба со специальным поглощающим покрытием имеется при этом внутри каждой отдельной трубки. Медная трубка с теплоносителем под низким давлением располагается в самих колбах. В теплообменник с жидкостью помещается конец медной трубки, именно туда выделяется тепловая энергия, которая аккумулируется в системе.

Конструкция типа «морская трубка» тоже является отдельной разновидностью вакуумных коллекторов. Бак для воды и трубки в этом случае находятся на раме. Внутри каждой трубки находится ещё одна трубка, между ними обязательно устраивается специальное вакуумное пространство. Слоем абсорбента покрыты вакуумные трубки, более того, они заполнены водой. Когда происходит нагрев, вода поднимается в бак. Холодная опускается к трубкам для нагрева. Такие системы ещё называются водяными солнечными коллекторами.

Бак-аккумулятор выступает вторым элементом, который обязательно присутствует в любой системе. Именно он используется для хранения воды, в дальнейшем потребляющейся для различных нужд. Наружную часть бака лучше утеплить отдельным слоем толщиной минимум в 3 сантиметра, иначе в холодное время года он не сможет сохранить тепло. Бойлер для солнечного коллектора тоже подождёт.

Особенности монтажа

Прокладка труб скрытого типа подразумевает обязательную организацию тепловой изоляции. Обогревательные элементы могут нагреваться и до +90 °C, что плохо может сказываться как на стяжке, так и на элементы из дерева. Просто необходим теплоизолирующий материал, сдерживающий скорость теплопередачи, чтобы тепло успело распределяться системой. Рынок предлагает особые полиэтиленовые кожухи для скрытой прокладки трубопровода.

Чтобы монтировать металлопластик, потребуются определённые умения

Качество подготовленной трубы (её торца калибратором) очень важно для герметичного соединения фитингом. Обычно используют надёжные обжимные фитинги, соединения ветвей фитингами на отопительных батареях и коллекторах делают не разборными

Какие есть фитинги для металлопластиковых труб, можете прочитать здесь.

Подготовка к установке

Перед тем, как начать все монтажные работы, стоит правильно подобрать все требуемые элементы и продумать места нахождения приборов, в том числе необходимо:

1. Определиться с местом установки отопительных батарей.
2. Подобрать тип радиаторов в связи с показателями давления и вида теплового носителя. Подсчитать необходимое число секций либо площадь панельных отопителей, чтобы тепла хватило для прогрева всех помещений.
3. Нарисовать схему отопительных радиаторов и пролегание труб. Не стоит забывать про другие элементы обогрева (котёл, насос и коллекторы).
4. На бумагу записать все необходимые элементы, и закупиться. Для того, чтобы быть уверенным в расчётах, можете посоветоваться со специалистом.

Более подробно про распределительную гребенку можно прочитать здесь.

Монтаж лучевой системы отопления

Первоначально ставятся радиаторы в каждом помещении. Их расположение на одном уровне проверяют нивелиром. Мощность устройств рассчитывают исходя из теплопотерь. На обогревательных батареях ставят заглушки, узлы подключения термостатической головки, краны (к ним подсоединяются переходные фитинги на металлопластик).

Ставится ящик для коллекторов. Как правило, выбираются простые и дешёвые распределители, снабжённые шаровыми кранами с выводами на 16 мм и подсоединением на ¾. На коллектор монтируются американки.

Подключить коллекторное устройство к котлу (к тройникам магистрали от котла) можно скрыто под полом либо по стенам. Затем коллектор соединяют подачей и обраткой 16 мм со всеми устройствами отопления.

Предметы мебели

Несколько примеров меблировки кухни, объединенной с гостиной:

1. 1. Диван. Он становится предметом, который зонирует пространство. Диван ставят спинкой к тому месту, где готовят еду. В небольшие комнаты (менее 20 кв м) ставят уголок, который располагают у стены, установленной перпендикулярно или параллельно от кухни.
2. 2. Гарнитур. По мнению дизайнеров, минималистичные модели без вычурных деталей смотрятся современно. Сервиз, вазы или бокалы ставят на открытой полке. Для них можно купить модную витрину. Мебель ставят возле стены. Если пространство большое (20 кв м, 25 кв м или 30 кв м), то в центральной части можно установить остров, в котором есть и отделы для кухонных приборов.
3. 3. Комплект мебели. Стиль должен сочетаться с оформлением обеих комнат. В малогабаритных помещениях хорошо смотрится компактный столик и стулья, сделанные в из прозрачного материала или окрашенные в светлые цвета. В интерьер гостиной можно поставить стол с круглой столешницей. В просторных помещениях комплект устанавливают возле стенки или в центральной части. Здесь будет хорошо смотреться вытянутый обеденный стол прямоугольной формы.

Коллекторное отопление

В коллекторном отоплении каждый прибор имеет свою независимую подводку. Это дает возможность регулировать температуру отдельного взятого радиатора или вовсе исключить его из оборота теплоносителя (отключить). Узел системы – именно коллектор, который имеет вид гребенки. В нее входит главные магистрали подачи и обратки, и выходят второстепенные разводки трубопроводов. Коллекторная водяная система отопления может быть как одно-, так и двухконтурной.

Плюсы:

• Возможность настройки оптимальных параметров воздуха в помещении. То есть, каждый отопительный прибор контура управляется независимо и централизовано. Если в помещении стало жарко, по каким – либо причинам (пришло много гостей, появился дополнительный источник тепла прочее), температуру в радиаторе можно снизить, при этом не нарушить микроклимат в других комнатах дома. Вообще в разных помещениях можно создать разные температуры. Это позволяет сэкономить на энергоресурсах.
• Применение в монтаже системы трубопроводов малых диаметров. Каждая ветка, которая выходит из коллектора, живит один отопительный прибор или малую группу. Из этого следует, что напор в трубопроводах не очень высокий (но допустимый). Небольшой диаметр трубопроводов определяет хорошую эстетичность отопительной системы. Ее элементы не выпирают и не загромождают помещение.

Минусы:

• Большая затрата расходного материала при монтаже (в отличие от последовательной схемы подключения отопительных приборов в системе обогрева). Чем сложнее конфигурация подключения отдельных элементов, тем меньше экономия.
• Сам узел коллектора выглядит не эстетично, громоздко. Чтобы он сильно не кидался в глаза, его нужно прятать.
• В коллекторной системе отопления без монтажа циркуляционных насосов (на подаче и обратке) не обойтись. Силы гравитации для нормального обращения теплоносителя в контуре не достаточно. Покупка и установка циркуляционных насосов – это также не малые дополнительные расходы.
• Энергозависимость. Мало того, что циркуляционные насосы ударят по бюджету, так это еще не все. Внеплановое выключение света на поселке может привести к сбою работы отопительной системы, а в зимнее время – замерзанию теплоносителя внутри трубопроводов. Это все из – за того, что насосы питаются от электричества.
• Специалисты не рекомендуют монтировать коллекторные системы отопления в городских квартирах.

Производители предлагают на строительном рынке множество различных моделей коллекторов. Среди них есть приборы с максимальным набором элементов. Часть подачи теплоносителя оснащена расходомерами. С помощью этих приборов можно регулировать поток воды в контуре. Это делают для того, чтобы уравновесить давление в системе. Часть обратки теплоносителя оснащена термодатчиками. С помощью данных приборов регулируется температура в радиаторах отопления. Система позволяет автоматически контролировать нагрев каждого отопительного прибора. Термодатчики для коллекторной системы могут быть также разными. Часто используют латунные элементы с дюймовым проходом. Термодатчики имеют заглушки на обратке. Это позволяет, если возникла такая необходимость, подключить к системе дополнительные элементы.

Есть люди, которые изготавливают гребенки своими руками. Этого делать настоятельно не рекомендовано. Гребенки должны монтировать квалифицированные специалисты, которые имеют достаточно знаний и навыков, и выполнят работу согласно действующим на данный момент строительным нормам и правилам. После установки системы проводят гидравлические испытания. Игнорирование строительных норм и правил при монтаже приводит к негативным последствиям, вплоть до порывов системы и несчастных случаев.

Место для установки коллектора определяется на этапе проектирования отопительной системы. Если в доме несколько этажей, на каждом отводиться место для коллекторного блока. Чаще всего в стене делают для этого специальную нишу на небольшой высоте от уровня пола, но так, чтобы маленькие дети или животные не могли добраться в нее. Гребенка должна устанавливаться в помещении с допустимой влажностью воздуха (кладовая, коридор прочее).

Устройство может быть прикреплено прямо на стену, если оно монтируется в подсобном помещении или размещается в специально отведенном для этого шкафу (имеется ввиду металлический ящик с дверкой).

Недостатки

Помимо всех перечисленных достоинств, гидроколлектор имеет и недостатки.

• Высокая цена. Даже выбрав модель у не самого именитого производителя, вы все равно основательно потратитесь, поскольку тепловые коллекторы делают из высокопрочной стали. Установка обычных труб обходится во много раз дешевле. Но также стоит помнить и о том, что придется приобретать дополнительную фурнитуру, которая тоже довольно дорогая.
• Обязательное условие – наличие циркулярного насоса. Любые коллекторные системы работают только с ним. Это сильно повышает затраты на электроэнергию.
• Большое количество труб. Коллекторная система подразумевает наличие ответвлений для каждого отопительного прибора. Следовательно, количество труб вырастет согласно количеству тепловых приборов. Для многих оказывается затруднительно произвести монтаж подобной системы, не говоря уже о том, что это довольно затратное по времени занятие.

Все перечисленные нюансы являются резонным основанием задуматься по поводу обоснованности установки коллектора для отопления, особенно если речь идет о многоквартирном доме.

Устройство коллектора и принцип действия

Коллектор имеет форму цилиндра, по сторонам которого просверлены отверстия. На гребенку устанавливаются перекрывающие устройства для регулирования напора водяного потока. С торцевой стороны расположено входное отверстие, диаметр которого крупнее. К нему поступает вода из источника водоснабжения.

На 2 сторонах устройства — внутренняя и наружная резьба. С помощью резьбового соединения прибор подключается к магистрали, при необходимости — к другому коллектору. По бокам фиксируются подводки, ведущие систему к разным точкам потребления. Данную систему называют параллельной.

На конец устройства в разных случаях ставится гаситель ударов или заглушка.

Распределительная гребенка может иметь от 2 до 4 выходов. Для подачи воды к большому количеству точек несколько коллекторов соединяют, а на оставшиеся отверстия ставятся заглушки.

Принцип работы коллектора

Что касается принципа функционирования коллектора, то здесь все достаточно просто. Тепловой генератор, подогревающий воду, отдает жидкость на подающую гребенку. На этом промежуточном узле существенно замедляется скорость тока теплоносителя, чему способствует более увеличенный радиус. Это позволяет распределять воду по нескольким отводам.

После того, как вам будет известно, какое количество теплоносителя расходуется при отоплении квартиры (дома) по всем контурам, останется подобрать необходимые мощность генератора тепла (котла) и скорость тока жидкости, после чего будет известна площадь сечения. При расчетах обязательно переводите литры в мм3.

Когда жидкость попадает в радиатор или теплый пол, то постепенно отдает свое тепло, а затем движется обратно по другому пути, добираясь до распределительного узла коллекторного блока. Здесь срабатывает обратная гребенка, направляющая охлажденный носитель тепла в котел или другой генератор для повторного разогрева.

5 Правила выбора

У всех видов таких устройств есть свои достоинства и недостатки

Выбирая подходящий для конкретных нужд коллектор, нужно обращать внимание на следующие нюансы:

• Выгоднее всего размещать панели на южной стороне дома или с отклонением от неё на 30 градусов или менее. Если планируется круглогодичное пользование тепловым отоплением, лучше подобрать угол установки, равный географической широте местности.
• Если поставить устройство вертикально, с него не придётся счищать снег, но КПД может значительно понизиться.
• Перед тем как коллектор приобретён, нужно составить проект всей схемы отопления, а также предусмотреть оптимальный способ крепления к крыше. Нередко для этого требуются дополнительные каркасы. Желательно предоставить все работы по составлению планов специалистам в этой области.
• Использование плоских моделей не всегда оправдано. Они куда более прочны, чем прочие разновидности, но при поломке их нужно менять целиком. Этот тип коллекторов может нагревать воду на 20−40 градусов выше температуры за окном.
• Вакуумные коллекторы куда более хрупкие, чем плоские: отдельные трубки повреждаются довольно легко. Но, заменив одну колбу, можно полностью вернуть функциональность всему устройству, именно поэтому их ремонт требует меньших финансовых затрат. Зимой они куда эффективнее плоских, так как лучше собирают солнечную энергию и дольше её сохраняют.
• Коллекторы с воздухом в качестве теплоносителя куда хуже прогревают дом, чем остальные варианты. Однако они отличаются долгим сроком службы и куда реже выходят из строя, практически не требуя ремонта.
• У вакуумных коллекторов количество энергии, преобразованной в тепло, прямо пропорционально размерам их трубок. Лучше использовать трубки с шириной 6 сантиметров и длиной 2 метра. Если они будут уже и короче, это увеличит расход энергии. Чтобы производство тепла было более эффективным, внутри должна быть специальная вставка — прямая или в виде буквы U.

Следует также учесть, что мощность, указанная производителем, является номинальной и рассчитывается при ярком солнце, находящемся в зените. Ранним утром и вечером она будет падать, а ночью должна использоваться энергия, накопленная за день. Поэтому важна и мощность всей системы, и количество тепла, которое она сохраняет. Особенно это существенно для моделей с водой в качестве теплоносителя.

Устройство и область применения в быту

Солнечный коллектор в силу своей весьма недешевой стоимости прежде всего призван сократить расходы на отопление дома зимой.

Как дополнительный источник тепла гелиосистема способна снизить затраты на отопление вдвое, что весьма существенно.

Коллектор вырабатывает в среднем 600-800 кВт/ч на 1 кв.м своей площади покрытия в год. Это составляет около 40-60% потребности дома в тепле. А это значит, что солнечными гелиосистемами зимой вполне реально отопить треть жилой площади.

Фактически коллектор применяется по принципу бытового водонагревателя с нагревом в системе отопления воды или антифриза. Вся система нагрева построена на генерировании солнечной энергии на нагревательный элемент, а именно на сам солнечный коллектор, который представляет из себя панель для сбора солнечной энергии размером в несколько квадратных метров. Плоский коллектор абсорбирует солнечное излучение и переносит его на теплообменник, через который материал-носитель (вода, антифриз, воздух) циркулирует по системе отопления. Данная система используется для отопления и для нужд горячего водоснабжения дома.

Схема вакуумного солнечного коллектора.

Современные экосистемы совмещают в себе использование солнечной энергии и электричества для более эффективного функционирования всей системы в целом. К примеру, при низкой солнечной активности зимой вся собранная энергия подается на нагрев системы отопления дома, а циркуляция осуществляется при помощи электричества, что позволяет при минимальных дополнительных энергозатратах запустить на полную мощность всю гелиоустановку. Такая технология называется принудительной циркуляцией и используется, как правило, в крупных гелиосистемах.

Если рассчитать соотношение затрат по установке и обслуживанию солнечного коллектора для отопления дома и конечную окупаемость, то этот период предусматривает от двух до пяти лет. С учетом долговременной эксплуатации можно рассчитать, что окупаемость в конечном счете очень высока. Период окупаемости затрат напрямую зависит от погодных условий и может колебаться в ту или иную сторону. И если уж говорить о ежегодном стабильном повышении цен на тепловую энергию, то установку солнечного коллектора для дома можно считать очень выгодным вложением средств для дальнейшей экономии бюджета.

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.

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.

Особенности коллекторного отопления

Основная разница между коллекторным и традиционным способом распределения теплоносителя является разделение потоков по нескольким независимым каналам. При этом применяются различные виды коллекторов отопления, отличающиеся комплектацией и размерами.

Конструкция распределительной гребенки (именно так иногда называют сварной коллектор для отопления) довольно проста. В трубе квадратного или круглого сечения устанавливают несколько патрубков, которые подключаются к отдельным контурам отопления. Сам коллектор соединен с центральным трубопроводом.

В дальнейшем с помощью запорной арматуры можно регулировать уровень притока теплоносителя в отдельные контура теплоснабжения. При этом можно сделать распределительный коллектор отопления своими руками, либо приобрести уже готовую конструкцию.

Эксплуатационные особенности теплоснабжения с помощью распределительной гребенки заключаются в следующем:

• Равномерное гидравлическое и температурное распределение. Даже самый простой кольцевой коллектор отопления на два или четыре контура сможет эффективно стабилизировать систему;
• Регулировка режимов работы теплоснабжения. Это осуществляется с помощью специальных компонентов – расходомеров, смесительных узлов и терморегуляторов. Но перед их установкой необходим правильный расчет коллектора для отопления;
• Ремонтопригодность системы. Для проведения ремонтных или профилактических работ не нужно отключать все теплоснабжение в доме. Достаточно предварительно установить коллектор отопления с расходомерами и с помощью запорной арматуры перекрыть поток горячей воды в определенный контур.

Но отопление с помощью коллекторов имеет ряд недостатков. Прежде всего это увеличенный расход труб. Рост гидравлического сопротивления компенсируется установкой циркуляционного насоса. Он монтируется на каждую распределительную гребенку в системе. Также стальной коллектор для отопления можно применять только для закрытых систем.

Коллекторное распределение теплоносителя актуально для домов с большой площадью. Таким способом компенсируется постепенное остывание горячей воды, свойственное для классических двухтрубных и однотрубных схем.