Насосно-смесительные узлы для водяного теплого пола

Требуемый расход теплоносителя в любой системе водяного отопления подсчитывается по следующей формуле:

где Q — тепловая мощность системы, Вт; с — удельная теплоёмкость теплоносителя, Дж/кг °С; ∆Т — разность температур между прямым и обратным теплоносителем, °С.

В системах радиаторного отопления перепад температур ∆Т обычно составляет порядка 20 °С, а в системах напольного отопления ∆Т = 5–10 °С.

Это значит, что для переноса одного и того же количества теплоты тёплые полы требуют расхода теплоносителя в 2–4 раза больше.

Максимальная температура теплоносителя в системах тёплого пола, как правило, не превышает 55 °С, рабочее значение этого параметра обычно лежит в пределах 35–45 °С.

В радиаторном же отоплении теплоноситель обычно подаётся с температурой 80–90 °С.

В связи с этими двумя факторами неизменным атрибутом системы напольного отопления является узел смешения.

Насосно-смесительный узел системы тёплого пола должен выполнять следующие основные функции:
• поддерживать во вторичном контуре температуру теплоносителя ниже температуры первичного контура;
• обеспечивать расчётный расход теплоносителя через вторичный контур;
• обеспечивать гидравлическую увязку между первичным и вторичным контурами.

К вспомогательным функциям насосно-смесительного узла можно отнести следующие:
• индикация температуры (на входе и выходе);
• отсекание циркуляционного насоса шаровыми кранами для его замены или обслуживания;
• защита насоса от работы на «закрытую задвижку» с помощью перепускного клапана;
• аварийное отключение насоса при превышении максимально допустимой температуры теплоносителя;
• отведение воздуха из теплоносителя;
• дренирование узла.

Принцип работы простейшего насосно-смесительного узла можно объяснить по тепломеханической схеме на рис. 1.

Рис. 1. Тепломеханическая схема простейшего насосно-смесительного узла

Нагретый теплоноситель поступает на вход насосно-смесительного узла от котла или стояка радиаторной системы отопления с температурой T₁. На входе в узел установлен настраиваемый термостатический клапан 2, на приводе которого выставляется требуемая температура теплоносителя, поступающего в тёплый пол Т₁₁. Термочувствительный элемент 3 привода клапана располагается после насоса 1. При повышении температуры Т₁₁ выше настроечного значения, клапан 2 закрывается, а при понижении – открывается, пропуская горячий теплоноситель на вход насоса. Пройдя по петлям тёплого пола, теплоноситель остывает до температуры Т₂₁. Часть остывшего теплоносителя возвращается к котлу, а часть – через балансировочный клапан 4 поступает на вход насоса, смешиваясь с горячим теплоносителем.

Таким образом, в первичном (котловом) контуре температура теплоносителя снижается с Т₁ до Т₂₁ (∆Т_кк = Т₁ – Т₂₁). Температуру Т₂₁ задаёт пользователь. Перепад температур в петлях тёплого пола ∆Т_тп = Т₁₁ – Т₂₁ также задаётся на стадии расчётов. Зная эти данные, и требуемую тепловую мощность тёплого пола, можно определить соотношение расходов в узле:

Исходные данные:
• температура на входе в насосно-смесительный узел Т₁ = 90 °С;
• температура после насоса Т₁₁ = 35 °С;
• перепад температур в петлях тёплого пола ∆Т_тп = 5 °С;
• тепловая мощность тёплого пола Q = 12 кВт.

Решение:
1. Температура на выходе из петель тёплого пола: Т₂₁ = Т₁₁ – ∆Т_тп = 35 – 5 = 30 °С.
2. Перепад температур в первичном (котловом) контуре: ∆Т_кк = Т₁ – Т₂₁ = 90 – 30 = 60 °С.
3. Расход во вторичном контуре G₁₁ = Q/c⋅ ∆T_тп = 12000/4187⋅5 = 0,573 кг/с.
4. Расход в первичном (котловом) контуре G₁ = Q/c⋅ ∆T_тп = 12000/4187⋅60 = 0,048 кг/с.
5. Расход через байпас G₃ = G₁₁ – G₁ = 0,573 – 0,048 = 0,535 кг/с.

Таким образом, расход в контуре тёплого пола в данном примере должен быть в 12 раз выше, чем в котловом контуре.

Как правило, циркуляционный насос при проектировании выбирается с некоторым запасом, поэтому он может перекачивать через байпас большее количество теплоносителя, чем требуется по проекту. К тому же, и температура теплоносителя в первичном контуре может по факту оказаться меньше расчётной. Именно для корректировки этих расхождений с расчётными данными служит балансировочный клапан 4, которым можно ограничить расход через байпас.

Насосно-смесительные узлы VT.COMBI и VT.COMBI.S

В насосно-смесительных узлах VT.COMBI и VT.COMBI.S (рис. 2, 3) приготовление теплоносителя с пониженной температурой происходит при помощи двухходового термостатического клапана, управляемого либо термоголовкой с капиллярным термочувствительным элементом, установленном в линии подающего коллектора (модель VT.COMBI), либо аналоговым сервоприводом, который работает под управлением контроллера VT.К200.М (модель VT.COMBI.S). Контроллер с датчиками температуры теплоносителя и наружного воздуха не входит в комплект поставки насосно-смесительного узла и приобретается отдельно.

В линии подмеса узла установлен балансировочный клапан, который задаёт соотношение между количествами теплоносителя, поступающего из обратной линии вторичного контура и прямой линии первичного контура, а также уравнивает давление теплоносителя на выходе из контура тёплых полов с давлением после термостатического регулировочного клапана.

От настроечного значения Kvb этого клапана и установленного скоростного режима насоса зависит тепловая мощность смесительного узла.

Узел адаптирован для присоединения к нему коллекторных блоков с межосевым расстоянием 200 мм и горизонтальным смещением между осями коллекторов 32 мм. При этом коллекторные блоки могут присоединяться как на входе, так и на выходе насосно-смесительного узла. Это позволяет использовать этот узел в комбинированных системах отопления (рис. 4), где отопление тёплым полом совмещается с радиаторным отоплением.

Рис. 4. Узел VT.COMBI.S в комбинированной системе отопления

Насосно-смесительный узел VT.DUAL

Насосно-смесительный узел VT.DUAL (рис. 5 и 6) состоит из двух модулей (насосного и термостатического), между которыми монтируется коллекторный блок контура тёплого пола. Для смешения используется трехходовой термостатический клапан, управляемый термоголовкой с капиллярным термочувствительным элементом, установленным на обратный коллектор вторичного контура.

Рис. 5. Насосно-смесительный узел VT.DUAL

Предохранительный термостат подающего коллектора останавливает насос в случае превышения настроечного значения температуры, прекращая циркуляцию в петлях тёплого пола.

Рис. 6. Узел VT.DUAL с коллекторным блоком (подключение справа)

Конструкция узла предусматривает перепускной контур с балансировочным клапаном, сохраняющим неизменным расход теплоносителя в первичном контуре при перекрытии петель тёплого пола.

Элементы узла устанавливаются не вертикально, а под углом 9°, что вызвано горизонтальным смещением осей коллекторного блока. Это позволяет подключать узел к подводящим трубопроводам как справа, так и слева.

Насосно-смесительный узел VT.VALMIX

Насосно-смесительный узел VT.VALMIX (рис. 7) отличается от узла VT.COMBI меньшей монтажной длиной и отсутствием перепускного клапана. Узел рассчитан на установку циркуляционного насоса монтажной длиной 130 мм. Ручной воздухоотводчик узла расположен на регулировочной втулке балансировочного клапана вторичного контура.

Узел поставляется с термоголовкой VT.3011, имеющей диапазон настройки температур от 20 до 62 °С. Вместо термоголовки может быть установлен аналоговый термоэлектрический сервопривод VT.TE3061, работающий под управлением контроллера VT.K200.М. Узел поставляется без циркуляционного насоса.

Рис. 7. Насосно-смесительный узел VT.VALMIX

Насосно-смесительный узел VT.TECHNOMIX

Так же как узел VT.VALMIX, узел VT.TECHNOMIX (рис. 8) рассчитан на установку циркуляционного насоса длиной 130 мм, но имеет несколько большую монтажную длину.

Кроме того, входные и выходные патрубки узла находятся в одной плоскости, поэтому узел монтируется к коллекторному блоку под углом 9°, и может устанавливаться как справа от обслуживаемого коллекторного блока, так и слева от него.

Узел поставляется с термоголовкой VT.5011, имеющей диапазон настройки температур от 20 до 60 °С.

Вместо термоголовки может быть установлен аналоговый термоэлектрический сервопривод VT.TE3061, работающий под управлением контроллера VT.K200.М. Узел поставляется без циркуляционного насоса.

Сравнение насосно-смесительных узлов VALTEC

Таблица 1. Сравнительная таблица насосно-смесительных узлов VALTEC

Двухходовой клапан: принцип работы, виды, особенности монтажа

Что смешивает станция

Вода в отопительные системы поступает из нагревательного котла, который разогревает воду до высоких температур (примерно до 70°C). Такая температура нужна лишь для душевой, а для систем обогревания она чересчур велика, ведь максимальная температура пола, комфортная для человека, не должна превышать 30°C, однако и здесь стоит сделать отступление. Смесители не охлаждают воду до комфортных температур, ведь теплоноситель (вода) должен прогревать всю бетонную стяжку, поэтому нужная температура воды будет равняться 35-55°C.

Если вы решите построить теплый пол без смесительного узла, то при его монтаже используйте низкотемпературные контуры, которые будут подключаться напрямую к котлу. Котёл должен выдавать воду температурой не выше 55°C. Данный способ не подойдёт пользователям, которые хотят подключить в систему иные потребители горячей воды, например, душ или центральное отопление, ведь температуры в 50°C будет недостаточно.

Двухходовой

Из чего состоит

Двухходовой клапан для теплого пола — это устройство, ограничивающее доступ горячего потока в систему труб теплого пола. Он на определенную величину перекрывает просвет канала, проводящего горячий прямой поток, снижая в определенных пределах его поступление или, наоборот, увеличивая его для подъема рабочей температуры. Фактически двухходовой клапан — это обычный кран, как его иногда и называют.

Внимание! Строго говоря, двухходовой клапан не является именно клапаном в полном понимании этого термина, однако, устоявшаяся терминология предпочитает такое обозначение устройства.

Как работает

Двухходовой клапан устанавливается в разрыв прямого магистрального трубопровода и устанавливает определенный режим подпитки горячим теплоносителем рабочей смеси.
Для упрощенного представления о его действии можно рассмотреть действие горячего вентиля в смесителе — от величины открытия зависит температура воды, идущей из крана.

Примерно так же работает двухходовой кран, единственным отличием становится то, что смешивание производится не двух отдельных, а одного и того же потока, имеющего разницу температур в разных участках.

Общая схема работы смесителей для теплого пола

Принцип работы системы достаточно прост:

1. Вода нагревается в котле и поступает по трубам к смесителю;
2. Там она подходит к термосмесительному клапану;
3. Клапан измеряет температуру.
4. Далее вода либо пропускается в трубы тёплого пола, если она нужной температуры, либо смешивается с обраткой (водой, остывшей в нагревательных трубах), чтобы достичь подходящей температуры, после чего, она пропускается дальше в систему.

С работой данного устройства вы также можете ознакомиться, рассмотрев фото, однако если вы хотите узнать более подробно о том, как работает смесительный узел для теплого пола, то ниже вы можете более подробно ознакомиться со всеми компонентами смесителя.

Смесительный клапан – что это

Итак, смесительный клапан для теплого пола устанавливается в коллекторную группу. При поступлении теплоносителя, он сталкивается с предохранительным термостатическим клапаном. И чтобы снижать температуру воды, поступающей от котла или централизованной системы отопления устанавливается трехходовой или двухходовой смесительный кран. Процесс смешивания воды происходит полностью в автоматическом режиме. Подмес остывшей воды берется из обратного потока трубы.

Важно! Процесс перемешивания холодного и горячего теплоносителя осуществляется беспрерывно, вернее, до тех пор, пока работает система водяного теплого пола.

Теперь предлагаем вам рассмотреть особенности двухходового и трехходового крана для теплого пола.

Двухходовой клапан

Схема смесительного узла теплого пола нередко оснащается двухходовым смесительным краном. Если сказать просто, то это устройство является улучшенным прототипом обычного ручного крана. Данное устройство сравнительно простое, так что регулировать температуру теплоносителя не представляет большой сложности. При всем этом процесс охлаждения воды осуществляется в автоматическом режиме. В большинстве случае двухходовой кран устанавливается в отопительную систему вместо обычного ручного клапана, для автоматизации всего процесса.

Среди положительных сторон этого устройства можно выделить следующее:

• Снижение температуры осуществляется в автоматизированном процессе.
• Сама конструкция простая.
• Низкая стоимость.
• Простой монтаж.

Важно! Если говорить за недостатки, то этот прибор имеет определенные ограничения по своему использованию. Применение двухходового смесительного устройства можно использовать только при обогреве небольшой площади помещения. Например, при обогреве одной комнаты.

Преимущественно подобный смесительный клапан устанавливается в тех случаях, когда водяной теплый пол является дополнительным источником тепла. Благодаря ему можно корректно регулировать температуру теплоносителя. Также можно регулировать рабочее давление и интенсивность потока.

Немного расскажем о самом устройстве двухходового клапана. Корпус состоит из литой латуни или бронзы. На этом кране есть терморегулирующая головка. На ней имеется метрическая шкала для простоты управления. Стоит заметить, что термостатическая головка может изменять свое положение как вручную, так и автоматически.

Важно! Если у вас теплый водяной пол выполняет роль дополнительного источника тепла, то лучше приобретите смесительный кран с ручной настройкой. Для крупных систем теплого пола лучше купить двухходовой кран с дистанционным управлением.

Важным элементом всей конструкции является седло, его может быть два или одно. Кран с двумя седлами имеет способность перекрывать поток воды.

Принцип работы двухходового устройства очень прост и сводится к следующему:

• Теплоноситель и обратного контура повторно направляется в трубу с подачей.
• Как только температура теплоносителя снижается, срабатывает термостатический клапан. После этого осуществляется подмес и смешивание горячей с холодной воды.
• Как только достигается надлежащий уровень температуры, термостатический датчик дает сигнал на перекрытие. Как следствие подмес горячего теплоносителя прекращается.

Трехходовой смесительный клапан

Теперь ознакомимся с принципом действия трехходового крана в системе теплого пола. Принцип его действия полностью отличается от двухходового устройства. В этом случае подмес к горячей воде осуществляется от котла к коллектору остывшего теплоносителя, который направляется из обратки. Что касается плюсов и минусов, то в сравнении с двухходовым клапаном, они практически схожи. Однако есть один нюанс. При включении устройства скорость потока никак не изменяется. Благодаря этому есть реальная возможность изменить уровень температуры воды, которая поступает в отопительный контур.

Что касается его особенностей, то здесь можно выделить следующее. Процесс регулировки температуры очень прост и удобен. Более того, его использование допускается для систем теплого пола большой площади. В среднем площадь может достигать до 250 квадратный метров. С другой стороны, трехходовой смесительный клапан имеет и свои отрицательные стороны.

Когда осуществляется срабатывание термостатического клапана, кран открывается полностью. В результате это может привести в худшем случае к разрыву трубопровода, а в лучшем случае, к перегреву того или иного отопительного контура. Более того, трехходовой кран имеет гораздо меньшую пропускную способность в отличие от двухходового.

Принцип работы этого устройства следующая:

• Нагретый теплоноситель проходит через фронтальный и правый патрубок до тех пор, пока температура воды не достигнет заданной отметки.
• Если наблюдается рост или снижение температуры, то тут включается термостатический клапан.
• Шток приводится в движение.
• Благодаря этому происходит подмес горячей воды или холодной.

Что касается фронтального отверстия, то оно открывается полностью только при условии, когда уровень температуры достигает до заданной отметки. Стоит заметить, что трехходовой клапан сегодня различается на несколько конструкций, а именно:

• С сервоприводом.
• С электроприводом.
• С термостатической головкой.
• С термостатическим приводом.

Каждая из моделей имеет свои технические особенности и различия. Поэтому при покупке обязательно проконсультируйтесь со специалистом. Он поможет вам выбрать то устройство, которое будет наиболее подходящим в вашем случае.

Устройство смесительного узла

Смесительный узел для водяного теплого пола – это достаточно простая система, однако очень важная. Всё коллекторное оборудование обеспечивает не только охлаждение воды, но и её циркуляцию. Вся система состоит из многих компонентов, однако некоторые из них могут не ставиться, в зависимости от эксплуатационных требований к смесителю.

• Предохранительный клапан – незаменимая деталь этой системы. Он предназначен для контроля и пропуска воды нужной температуры.
• Циркулирующий насос – не менее важная часть. Он входит в насосно-смесительный блок для тёплого пола, который позволяет воде циркулировать по системе водного пола, кроме того, насос поддерживает постоянную скорость теплоносителя, что позволяет прогревать пол равномерно (подробнее: «Как подобрать насос для теплого водяного пола – различия в деталях»).
• Байпас – защищающая систему от перегрузок деталь.
• Дренажные и отсекающие клапаны позволяют управлять водой в системе.
• Воздухоотводчики.

Как говорилось выше, система комплектуется не всеми элементами. Здесь также стоит отметить, что весь смесительный узел устанавливают строго до системы тёплого пола, однако место его установки вы можете выбрать сами, например, делая тёплые полы в нескольких комнатах, вы можете установить все узлы в одном шкафу, либо в отдельных комнатах, также вы можете установить оборудование на разделении высокотемпературных и низкотемпературных контуров.

Смесители для тёплого пола могут различаться не только комплектацией, но и устройством предохранительного клапана, который должен обязательно присутствовать в системе. Как правило, ставится либо двухходовый, либо трёхходовой клапан, о которых мы погорим ниже.

Место и роль смесительных клапанов в отопительной системе «теплые полы»

Основная задача, с которой приходится сталкиваться потребителям, решая вопрос монтажа теплых полов в своем доме, добиться необходимой температуры теплоносителя. Для радиаторов вода, температурой 75 0 С вполне приемлема, чего не скажешь о трубах, которые уложены в толще бетонной стяжки.

Важно! Чрезмерный нагрев бетонной стяжки приводит к ухудшению температурного баланса внутри отапливаемого помещения. Напольное покрытие (в большинстве случаев на древесной основе) при высоких температурах быстро утрачивает свои эстетические и технологические качества, приходя в негодность.

В соответствии с санитарными нормами, нормальная температура нагрева теплых полов не должна превышать 26 0 С. Тогда срединные слои воздушной массы внутри помещения прогреваются до комфортных значений 20-22 0 С. Для того, что бы получить такие температурные параметры, вода, поступающая в петли водяного контура должна быть нагрета до 50 0 С. Чуть менее 50% тепловой энергии нагретой воды уходит на прогрев слоеного пирога теплого пола. С учетом толщины слоя бетона, материала и разновидности напольного покрытия, происходит снижение температуры на поверхности пола.

Добиться существенного снижение температуры котловой воды на входе в отопительные водяные контуры помогает смесительный узел, представляющий собой комплект взаимосвязанных приборов и устройств. Одну из главных ролей в работе смесителя играет клапан термосмесительный, смешивающий воду для теплого пола. Благодаря этому небольшому приборчику осуществляется смешение двух поток воды, холодной и горячей для того, что бы на выходе получился вода необходимой температуры. Клапаны, устанавливаемые в смесительные узлы, бывают двух типов, трехходовые и двухходовые. Каждый из типов кранов выполняет свои, определенные технологическим процессом задачи и функции. Какой прибор лучше использовать для ваших теплых полов? Что стоит за выбором типа смешивающего и регулирующего устройства?

Двухходовый клапан

Данный клапан также называют питающим и применяют в помещениях, площадь которых больше 200 квадратных метров. На клапане устанавливается термостатическая головка, которая выполняет несколько функций: измеряет воду и управляет клапанами.

Клапаны под управлением такой головки отсекают напор горячей воды, а не обратки, что защищает тёплый пол от перегрева, кроме того, такой клапан служит продолжительное время и увеличивает срок эксплуатации всей системы.

Ещё одной характерной особенностью данного клапана является низкая пропускная способность, что для некоторых является плюсом, а для других минусом, ведь из-за этого изменения температуры происходят плавно.

Установка температуры смешанной воды:

Клапан Aquamix подлежит ручной предустановке путем поворота градуированного маховичка до совпадения соответствующего значения, указанного на маховичке, с выпуклой риской на корпусе клапана. Предустановленные значения соответствуют четырем столбцам выходных температур, которые даны в таблице 1. Заводская настройка предполагает подачу на входы клапана горячей воды 70 оС и холодной 15 оС. Колебания температур на входах могут вызывать отклонение на выходе клапана в пределах 2 оС (таблица 2). Изменение давления от P1 до P2 более чем на 2 бара также может вызывать колебание температуры смешанной воды, которое предотвращается наличием балансировочного клапана на трубопроводе подачи холодной воды, для выравнивания давления аналогично тому, как оно падает на теплообменнике.

Внешний вид и комплектация могут быть изменены производителем без специального уведомления.

Настройка системы

Вы можете настроить смесительный узел для теплого пола своими руками, следуя общей инструкции:

1. Снимите сервопривод или термоголовку, чтобы они не мешали настройке.
2. Выставьте перепускной клапан в положение 0,6 бар;
3. Рассчитайте и установите положение балансировочного клапана;
4. Настройте насос;
5. Сбалансируйте контуры напольного отопления.
6. Соедините всё оборудование.
7. Настройте перепускной клапан.

Заключение

Поставить такую систему в своём доме достаточно просто, кроме того, используя смеситель для теплого пола, вы экономите немало денежных средств, однако не стоит экономить на самом оборудовании. Также не забывайте о необходимых компонентах, ведь, например, смесительный узел для теплого пола без насоса работать не будет.

Место установки

Установка узла смешения для теплого пола обычно производится в специальном металлическом шкафу, который навешивается на стену или утапливается в подготовленную нишу. Они бывают двух вариантов:

1. Открытого типа – удобен в обслуживании, но снижаются защитные свойства внутреннего наполнения.
2. Закрытого. Это стандартное приспособление с дверцей.

Очень важный момент – где установить шкаф. Во-первых, советуем оценить расположение трубной разводки. К примеру, у вас контур из нескольких веток. Тогда лучше всего установить шкаф так, чтобы он оказался посередине расстояния между ветками, и как можно ближе к трубам подачи и обратки теплоносителя системы отопления дома. Специалисты считают, что эта точка является идеальной, чтобы гарантировать хорошую работу термосмесителя для теплого пола.

В том случае, если вы являетесь обладателем большого дома, то появляется необходимость организации отдельного смесительного узла, который лучше всего установить в отдельном помещении.