Принцип работы гребенки для водяного теплого пола, схемы подключения и регулировка

Распределительная гребенка для теплого пола – это не какая-то отдельная деталь, а целый коллекторный узел, отвечающий за корректную работу контуров водяного напольного отопления. Наш материал поможет владельцам частных домов, планирующим обогреваться теплыми полами (сокращенно – ТП) , разобраться в устройстве и принципе действия этого узла, а также ознакомиться со схемами и разновидностями гребенок.

Принцип работы гребенки теплого пола

Задача напольного отопления – греть помещения всей поверхностью пола за счет теплоносителя, циркулирующего по трубам, которые заделаны в конструкцию перекрытия. Зачем нужна распределительная гребенка ТП:

1. От источника тепла идет 2 трубопровода – подающий и обратный, а греющих петель бывает 10 и больше. Воду от котла нужно распределить по контурам, причем не равномерно, а сообразно потребности в тепле.
2. Напольный обогрев — это низкотемпературная система отопления. Теплоноситель греется максимум до 55 °С, а рабочий график лежит в диапазоне 35—45 °С. Обеспечивать такой режим с помощью котла затруднительно и неэкономично. Поэтому применяются гребенки для теплого пола, регулирующие температуру воды.

При напольном обогреве гребенка нужна не всегда. Для 1—2 греющих контуров известные производители (например, Oventrop, Herz Armaturen и Danfoss) предлагают упрощенные недорогие приспособления с механическими терморегуляторами. Например, под брендом Oventrop продаются локальные регуляторы настенного монтажа Unibox и Unidis.

Базовый комплект распределительного узла включает в себя такие элементы:

• коллектор теплого пола на 2 и более отвода с термостатическими вентилями и расходомерами (ротаметрами);
• отсекающая арматура (шаровые краны);
• автоматические воздухоотводчики на каждую коллекторную ветвь;
• краны либо пробки для опорожнения;
• термометры;
• шкаф металлический.

Магистрали с теплоносителем, идущие от котла, присоединяются к коллектору, туда же подключаются подводки от греющих контуров теплых полов. За расход нагретой воды в каждой петле отвечают термостатические вентили, настраиваемые вручную либо управляемые автоматически. Величину расхода показывают колбы ротаметров, установленные на подающем (или обратном) коллекторе ТП.

Распределительная гребенка ТП в базовой комплектации

Справка. Коллекторы изготавливаются из латуни, нержавеющей стали и качественного пластика. С технической стороны разницы между ними нет, а по цене пластик обойдется дешевле металла на 15—20%.

В зависимости от выбранного принципа работы гребенки и способа регулировки температуры теплого водяного пола базовый комплект дополняется необходимыми элементами. Методы регулирования и соответствующие комплекты гребенок в сборе мы рассмотрим далее.

Регулировка количества (расхода) теплоносителя

Это наиболее простой и дешевый способ автоматического регулирования температуры напольного покрытия. Заключается в ограничении потока теплоносителя через контуры с помощью специальных термоголовок типа RTL, устанавливаемых на термостаты коллектора. В этом случае схема подключения петель теплого пола к гребенке реализуется без дополнительного циркуляционного насоса, как сделано на фото:

Так выглядят термоголовки RTL, очень похожи на обычные радиаторные

Принцип работы гребенки основан на способности термоголовок RTL ориентироваться на температуру обратного потока теплоносителя, а не окружающего воздуха.

На шкале головки устанавливается требуемая температура обратного потока (обычно – 40 °С). При ее достижении термочувствительный элемент нажимает на шток клапана, перекрывающего проходное сечение. Количество проходящего через контур теплоносителя снижается, нагрев поверхности пола прекращается. Когда вода в петле остывает ниже 40 °С, термоголовка снова отпускает шток, позволяя порции горячего теплоносителя от котла затечь в контур.

Устройство термостатического клапана и установка сервопривода вместо термоголовки

Чтобы напора центрального циркуляционного насоса хватало на преодоление гидравлического сопротивления греющих контуров, их длина не должна превышать 60 м, это обязательное условие. Иначе поверхность станет прогреваться неравномерно, как и помещение. Сборка такой гребенки для теплого пола не представляет сложности, при желании выполняется своими руками. Подробнее о количественной регулировке температуры ТП на коллекторе расскажет эксперт Владимир Сухоруков в своем видео:

Качественное (температурное) регулирование ТП

В основу данной методики положен принцип смешивания остывшего теплоносителя, поступающего из системы напольного отопления, с горячей водой от котла. В результате в контуры подается теплоноситель заданной температуры 35…45 °С. К базовому комплекту гребенки добавляются элементы смесительного узла:

• дополнительный циркуляционный насос для теплого пола;
• двух– либо трехходовой клапан, смешивающий горячую и остывшую воду;
• термоголовка с выносным датчиком температуры;
• термостат безопасности, управляющий работой насоса.

Вместо приведенного набора деталей можно купить готовый смесительный узел с насосом, стыкующийся с гребенкой теплого пола. Ниже на рисунке показаны подобные узлы от бренда Danfoss, рассчитанные на тепловую мощность напольного отопления 9 и 13 кВт:

Схема подключения гребенки теплого пола с двухходовым клапаном и термоголовкой работает следующим образом:

1. На стадии нагрева двухходовой термостатический вентиль, установленный на подающей магистрали, находится в открытом положении, пропуская весь теплоноситель в систему напольного отопления.
2. При достижении температуры воды установленного значения (обычно — 45 °С) жидкость в колбе накладного температурного датчика расширяется и воздействует на сильфон термоголовки. Последний нажимает на шток 2-ходового термостатического клапана.
3. Вследствие дальнейшего роста температуры в котловой магистрали клапан перекрывает поток полностью. Теплоноситель циркулирует внутри системы теплых полов, побуждаемый собственным насосом.
4. После остывания воды в контурах на 1—2 °С жидкость в колбе датчика сжимается и клапан приоткрывается, подмешивая в контуры порцию горячей воды извне. Так температура теплоносителя на выходе из гребенки в теплые полы поддерживается на постоянном уровне.
5. Задача накладного термостата безопасности – остановить работу напольного отопления в аварийной ситуации, когда в контуры попадает вода с температурой более 55 °С. Термостат отключает циркуляционный насос и блок управления сервоприводами (при наличии). Рабочая схема гребенки со смесительным узлом показана на рисунке:

Примечание. Показанный на схеме перепускной клапан служит для запуска теплоносителя по кругу через байпас, когда вследствие автоматического регулирования все греющие контуры вдруг закрылись и насосу некуда качать воду (работа на закрытую задвижку).

Схема с трехходовым клапаном

Более плавную и точную регулировку температуры теплоносителя дает смесительный узел с 3-ходовым клапаном. Тогда распределительная гребенка работает немного иначе – смешивание происходит внутри клапана, а не в подающем коллекторе. Алгоритм работы такой же, как и в предыдущем случае, только регулирование происходит непрерывно и более точно. Устройство гребенки с трехходовым смесительным клапаном показано на схеме:

Насосный агрегат заставляет циркулировать теплоноситель по греющим контурам теплых полов

Управление смешивающим узлом осуществляется такими способами:

1. Вручную. Рукоятка на клапане фиксируется в 1 положении, потоки смешиваются в неизменных пропорциях. Это примитивный и непродуктивный способ, поскольку расход тепла системой напольного отопления – величина переменная.
2. Автоматически от термоголовки с выносным температурным датчиком. Используется смесительный термоклапан с нажимным штоком. При снижении температуры в обратном коллекторе термоголовка отпускает шток клапана и происходит подмешивание горячего теплоносителя, идущего от котла (показано выше на схеме).

Представленный способ – наиболее дорогой по стоимости комплектующих, монтажа и настройки, зато самый эффективный.

Управление греющими контурами

При качественном регулировании теплоносителя по температуре его расход остается неизменным, если не установить дополнительные средства автоматизации. Без них объем проходящей через контур воды настраивается только вручную – вентилями и ротаметрами, расположенными на подающем/обратном коллекторе. Но термоклапанами можно управлять и автоматически, если поставить на них сервоприводы.

Сервоприводы крепятся к термостатическим вентилям на обратном коллекторе и управляют ими по команде контроллера

Система работает так: в помещениях стоят проводные либо беспроводные терморегуляторы, следящие за температурой воздуха и связанные с единым блоком управления (контроллером). Он, получая сигналы от комнатных термостатов, посредством сервоприводов открывает и закрывает вентили на гребенке теплых полов. Таким способом контроллер может управлять напольным обогревом и радиаторной системой одновременно, что и показано на схеме:

Помимо температурного регулирования совместно с термостатами, контроллер умеет делать еще ряд интересных вещей:

• реагировать на изменения погодных условий на улице;
• заранее прогревать необходимые помещения к заданному времени;
• отключать обогрев теплыми полами в неиспользуемых комнатах;
• управляться дистанционно через GSM связь или интернет.

Использование сервоприводов и средств автоматизации не только повышает комфорт для проживающих, но и позволяет экономить 15—20% средств, затрачиваемых на оплату энергоносителей и таким путем снижать цену отопления частного дома.

Гребенка для теплого пола своими руками

Поскольку распределительная гребенка для теплых полов в сборе стоит немалых денег, есть парочка способов сэкономить, изготовив подающий и обратный коллектор своими руками:

• собрать узел из латунных или пластмассовых тройников, предназначенных для отопления.
• самостоятельно спаять гребенку из полипропилена.

В обоих случаях придется купить термостатические вентили и прочие элементы согласно выбранной схеме регулирования. Тройники соединяются на резьбе, а полипропиленовые фитинги – сваркой (пайкой). Количество соединений довольно велико, каждый стык нужно сделать надежно, чтобы впоследствии не возникло протечек. При изготовлении гребенки из полипропилена следует выдерживать время прогрева и соединять детали максимально быстро.

Главный недостаток гребенок для теплых полов, сделанных своими руками, — сложность предварительной настройки и регулировки без расходомеров. Расход теплоносителя придется определять наугад, даже когда длины труб в контурах одинаковы, поскольку теплопотери в помещениях разные.

Выводы и рекомендации

Судя по отзывам на форумах, домовладельцы знакомы с гребенками, оснащенными смесительным узлом и насосом. Примечательно, что далеко не все мастера знают о существовании термоголовок типа RTL. А они позволяют значительно снизить цену гребенки теплого пола, устанавливаемой в загородном доме небольшой или средней площади (до 250 м²). Отсюда рекомендации:

1. По возможности используйте заводскую или самодельную гребенку с термоголовками RTL, тогда не придется покупать циркуляционный насос и клапаны. Главное условие – протяженность контуров не более 60 м.
2. Если количество петель достигает 10 и более, а подающая магистраль от котла довольно длинная, подберите более мощный основной насос. Можно поставить агрегат Grundfos Alfa-2 15—60 с функцией Autoadapt для экономии электричества.
3. При длине контуров до 100 м, площади дома свыше 250 м² и сложной отопительной системе используйте гребенку с двух– или трехходовым клапаном (качественное регулирование).
4. При возможности оснащайте гребенку и систему напольного отопления средствами автоматизации. Для этого рекомендуется проконсультироваться со специалистом в данной сфере.

Примечание. Проектировщики и производители комплектующих для теплого пола категорически не рекомендуют делать длину трубы в одной петле более 100 м (Ø16 мм).

Желательно избегать ситуации, когда гребенка распределения стоит на 1 этаже, а теплые полы сделаны на 2 и 3 этажах. Узел лучше расположить ближе к контурам и провести к нему 2 магистрали, вместо того, чтобы прокладывать 10 или 20 труб от гребенки по стенам и сквозь перекрытия. Ответы на многие вопросы вы получите, просмотрев видео:

Распределительная гребенка системы отопления

Такой важный распределительный элемент, как гребенка для отопления используется в двухтрубных системах больших частных домов, имеющих 3 и более контуров циркуляции теплоносителя. Как нетрудно догадаться, ставить ее нужно далеко не всегда, поскольку это ведет только к лишним затратам. Чтобы разобраться, в каких случаях без гребенки не обойтись и как ее можно изготовить и установить своими руками, предлагаем ознакомиться с данным материалом.

Принцип работы распределительного коллектора отопления

Надо сказать, что распределительная гребенка системы отопления представляет собой элемент, чья конструкция простая донельзя. Это 2 коллектора увеличенного диаметра со штуцерами для присоединения отопительных контуров, врезанными в его стенки перпендикулярно. Все коллектора заводского изготовления делаются из стали, при этом трубы могут как соединяться между собой, так и поставляться отдельно.

Для справки. Многие сторонники отопительных систем из полипропилена стараются из него же собрать своими руками и гребенку, чтобы не тратить деньги на заводские изделия. Подобное решение имеет право на жизнь, но применяться может не всегда, о чем будет сказано далее.

Задача гребенки – обеспечить подачу требуемого количества теплоносителя в несколько контуров с различным гидравлическим сопротивлением и расходом. Простая ситуация: двухэтажный коттедж с радиаторной системой отопления плюс пристройка с бассейном и отдельным домиком для персонала. Здесь не обойтись без разделения на ветви – это первый момент. Если 2 этажа можно обогревать одной системой, то пристройки и дополнительные домики ею обхватить не удастся.

Второй момент заключается в том, что где бы ни располагалась котельная, гидравлическое сопротивление ветвей будет слишком разным из-за различной протяженности и тепловой нагрузки. Значит, их надо присоединить к устройству, способному решить вопрос, — коллектору. Его принцип действия такой: теплоноситель, приходящий по магистрали от котла, попадает в трубу большого сечения, в результате чего его скорость значительно снижается, как и сопротивление данного участка.

Поскольку присоединительные патрубки имеют сечение втрое меньшее, нежели у коллектора, то у теплоносителя появляется возможность одинаково хорошо поступать в каждый контур и двигаться к радиаторам. Если бы диаметр трубы гребенки был равен подающей магистрали от котла, то львиная доля расхода воды пришлась бы на одну ветвь, а циркуляция в остальных была недостаточной.

Как правило, заводской распределительный коллектор отопления – это единая конструкция, где соединительными элементами выступают длинные патрубки обратки, проходящие насквозь через гребенку подачи. При этом тот и другой теплоноситель не контактирует друг с другом, как это показано на схеме устройства гребенки:

По такому же принципу осуществляется и сбор охлажденной воды из всех отопительных колец в один коллектор, откуда она успешно перемещается обратно в теплогенератор. Минимальное число присоединяемых потребителей – 2 (как на схеме), максимальное – 8.

Как правильно выполнить монтаж гребенки отопления

Сразу оговоримся, что сложность заключается не в самом монтаже распределительного коллектора, а в правильном выборе элемента, его подключении и обвязке. Выбор гребенки осуществляется по максимальной тепловой мощности системы отопления, она указывается в паспорте на изделие. Например, устройство с диаметром распределительной трубы 89 мм (DN80) и штуцерами на 1” (DN25) предназначено для работы в системе мощностью не более 50 кВт. Если она превышает это значение, но не достигает 100 кВт, то диаметр коллекторов уже будет 109 мм (DN100).

Для справки. В продаже есть распределители, изготовленные из профильных труб. По факту они ничем, кроме формы сечения, не отличаются от круглых. Здесь важна площадь поперечного сечения, а не его конфигурация, хотя с точки зрения гидравлики сферический проход лучше.

Произвести монтаж гребенки достаточно просто: надо прикрепить ее к стене либо установить на пол (в зависимости от предусмотренного крепежа) в горизонтальном положении, после чего можно приступать к обвязке. Тут есть 2 варианта подключения:

• без дополнительных циркуляционных насосов и гидрострелки;
• с индивидуальным насосом на каждой ветви и гидрострелкой для уравнивания давлений.

Примечание. Магистраль, идущая от источника тепла, при любом раскладе присоединяется к торцевым штуцерам коллектора.

Вначале разберем первый вариант, он самый простой и применяется в том случае, когда от котельной надо запитать несколько контуров радиаторного отопления. Тогда температура сетевой воды во всех ветвях может быть одинаковой, а значит, ее регулирование не требуется. Все потребители подключаются к гребенке напрямую, а циркуляцию обеспечивает один насос, стоящий около котла.

Важный момент: насосный агрегат должен быть тщательно подобран по производительности и создаваемому давлению, для чего необходимо заранее выполнить гидравлический расчет системы.

Так как сопротивление ветвей разное, то для обеспечения требуемого расхода теплоносителя в каждой из них нужно произвести балансировку. С этой целью во время монтажа гребенки своими руками следует установить на обратных трубопроводах не обычные отсекающие краны, а балансировочные вентили. С их помощью при работающей системе регулируется расход в каждом контуре, при известной сноровке и наличии времени это можно сделать «на глазок».

А что делать, когда потребителям нужно подавать воду с различной температурой? Например, надо обеспечить теплоносителем радиаторное отопление (t = 45—80 °C), теплые полы (t = 30—45 °C) и бойлер косвенного нагрева для ГВС (t = 80 °C). Тогда не обойтись без смесительных узлов с трехходовыми клапанами, предназначенных для снижения и регулирования температуры. Только теперь без индивидуальных насосов на подводках к гребенке это реализовать будет невозможно. Примером обвязки служит такая схема:

Как видно на рисунке, здесь помимо распределительной гребенки имеется гидравлический разделитель, создающий зону нулевого сопротивления на своем участке. Благодаря такому решению все насосы работают независимо и обеспечивают для своих контуров необходимый расход теплоносителя. Единственное условие: реальная производительность котлового насоса должна быть большей, нежели у агрегатов всех ветвей, вместе взятых.

Важно. Чтобы правильно установить и подключить гребенку с гидрострелкой к системе отопления, необходимо выполнить гидравлический расчет, иначе насосы по производительности никак не подобрать.

Как самостоятельно сделать распределительный коллектор

Для хорошего мастера изготовить самодельную гребенку из металла или полипропилена не представит особой сложности. Судите сами: стальная труба большого диаметра заглушается с обоих концов, после чего к ней привариваются присоединительные штуцеры с такой резьбой, какая вам удобнее. Затем коллектор проверяется под давлением на проницаемость сварных швов и окрашивается по слою грунтовки.

При выполнении этих работ важно выдержать размеры и диаметр труб. Можно руководствоваться таким правилом: диаметр коллекторов надо подобрать таким, чтобы он был втрое больше диаметра подключаемых трубопроводов. На тот случай, если вы возьмете для изготовления профильные трубы, отметим, что эта пропорция наблюдается и по отношению к площади сечений. Для соблюдения остальных габаритов можно взять за основу следующую схему:

Есть и другой вариант подбора диаметра гребенки, о нем говорилось выше в примере заводского изделия. Если тепловая мощность системы отопления дома не превышает 50 кВт, то смело берите трубу DN80, а свыше 50 до 100 кВт изготавливайте коллектор из трубы DN100. При этом размеры штуцеров не нужно делать втрое меньше, принимайте их в соответствии с гидравлическим расчетом.

Немного больше труда надо приложить, чтобы смастерить гребенку из полипропиленовых тройников. Подобные изделия становятся все популярнее в силу своей дешевизны. Потратиться придется только на тройники, все остальные детали обойдутся недорого. Кстати сказать, подобные коллекторы уже имеются в продаже в собранном виде.

Другое дело, что гребенка из полипропилена, собранная своими руками, не в состоянии переносить высокую температуру воды в системе отопления. Случись нештатная ситуация – и паяные соединения сразу же потекут. Это вполне вероятно, когда обогрев дома производится твердотопливным котлом, тогда всю обвязку стоит сделать из стали либо меди.

Заключение

Подбор и обвязка распределительной гребенки в системе отопления частного дома – не такое уж простое дело, как может показаться. Сам элемент не отличается сложностью, а потому может быть изготовлен самостоятельно в домашних условиях, лишь бы хватило навыков. Но вся суть заключается в том, чтобы правильно задействовать коллектор, дабы система работала правильно и надежно.