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

Смесительные узлы для тёплых полов

Смесительные узлы для теплых полов

Поиск новых, более экономных систем отопления индивидуальных жилищ довольно часто приводит к довольно неординарным способам решения поставленных проблем. Так, одним из вариантов удешевления стоимости услуг отопления помещений является устройство в помещении теплых полов.

Такое простое решение во многом позволит не только существенно сэкономить на расходах на энергию, но и создать дополнительный комфорт и уют. Однако вместо будущей экономии на первый план выходит вопрос правильного технического подбора оборудования.

Описание

Условно систему обогрева помещения с использованием внутренних трубопроводов скрытых в полу можно представить в виде нескольких взаимосвязанных элементов:

• котел, который нагревает теплоноситель;
• распределительный или по-другому смесительный узел;
• система управления;
• трубопроводы;

Сам коллектор состоит из набора трубопроводов оснащенных специальным оборудованием контроля и управления в виде датчиков, клапанов, регуляторов и циркуляционного насоса. В смесительном узле производится подготовка и распределение теплоносителя перед подачей в трубопровод и контроль температурного режима воды, поступающей после прохождения по трубам.

Принцип работы

Для раскрытия принципа работы смесительного узла нелишне понимать то, что работа системы теплого пола основана на следующих условиях:

• теплоноситель в трубопроводе находится под давлением вследствие работы циркуляционного насоса в отличие от некоторых водяного систем отопления, в которых вода циркулирует по трубам вследствие нагревания и естественного прохождения по трубопроводам с небольшим уклоном труб;
• температура воды в контуре трубопроводов «теплого пола» на порядок меньше, чем температура в батареях, поскольку ходить по полу как по раскаленным углям несколько некомфортно;
• температура воды в контуре трубопроводов не должна иметь больших колебаний, поскольку это не только отрицательно сказывается на температуре внутри помещения, но и грозит разрушением напольного покрытия.

В сущности, коллектор готовит к подаче воду заданной температуры: приняв с нагревательного котла воду высокой температуры в коллекторе, происходит ее смешение с обратным потоком остывшего теплоносителя, полученная, таким образом, смесь средней температуры подается в трубопровод.

Преимущества и недостатки

По сравнению с традиционными системами батарейного теплоснабжения теплый пол посредством коллектора позволяет намного дольше сохранять тепло в помещении, создавая больший комфорт для обитателей.

Однако, следует брать во внимание, что установка такого оборудования требует достаточных знаний теплотехники, производить необходимые расчеты и иметь достаточные навыки пользования системой.

Условно современные системы коллекторов для теплого пола можно разделить на три вида:

• последовательный тип системы – наиболее приемлемый тип построения теплого пола для больших площадей, требующих значительное количество теплоносителя, он напрямую перекачивает воду от источника тепла к потребителю;
• параллельный тип – основан на разделении потоков теплоносителя для нескольких потребителей, такой тип более сложный, и требует правильных расчетов и квалифицированного монтажа, однако, позволяет регулировать температуру по отдельности для каждого помещения;
• смешанный или комбинированный тип коллектора, самый сложный из представленных вариантов оборудования, позволяющих одновременно пользоваться как последовательным, так и параллельным видом смешивания теплоносителя или же пользоваться одним из них.

Для непосредственной работы системы теплого пола существуют два типа коллекторов:

Первый тип основан на использовании в оборудовании клапана с тремя ходами – смешивание происходит путем добавления в горячую воду, поступающую от источника тепла с уже охлажденным теплоносителем из трубопровода обратной подачи.

Такие системы оснащаются интеллектуальными приводами, позволяющими корректировать температуру в зависимости от погодных условий и температуры в самом помещении. Такой тип клапанов, кроме всего прочего, имеет очень большой запас прочности, поскольку в корпусе происходит перемешивание потоков жидкости с разницей до 70 градусов.

Двухходовый клапан более популярный вид арматуры – такие устройства менее прихотливы, процесс перемешивания жидкости в них происходит постоянно, поэтому и риск разрушения корпуса в них невелик. Да, такие клапана имеют меньшую пропускную способность по сравнению с трехходовым, но этого вполне достаточно для обеспечения стабильного и плавного управления температурой. Такие устройства наиболее популярны в помещениях площадью до 200 метров.

Критерии выбора

Проектируя систему теплоснабжения жилища с использованием теплого пола, при выборе смесительных узлов критериями выбора выступают:

• объем помещения;
• количество отдельных трубопроводов;
• сложность выбранного варианта;
• цена оборудования.

Схема

Условно схему простейшего смесительного узла можно представить следующим образом:

• на трубопроводе подачи теплоносителя от источника тепла устанавливается двухходовый термостатический клапан;
• далее, циркуляционный насос с датчиком температуры теплоносителя;
• за ним следуют подающий коллектор с сервомоторами и коммутационным блоком или блоком управления;
• трубопровод контура водяного теплого пола;
• на обратном коллекторе байпас с задвижкой, соединенный с подающим коллектором;
• шаровый клапан на трубопроводе обратной подачи к источнику тепла;
• соединительный трубопровод с регулировочным клапаном.

Настройка

После монтажа оборудования в обязательном порядке производится проверка системы на холодную подачу. Такой технологический ход необходим для выявления протечек теплоносителя, в холодном состоянии, как правило, легче выявить негерметичные соединения и устранить течь воды из системы.

При наладке обращается внимание на работоспособность клапанов, соответствие показаний термодатчиков и клапанов, запорной арматуре, системе аварийного закрытия смесителя.

Как сделать своими руками

Но, как известно ничего нет невозможного, так и с теплыми полами достаточно недели–двух, чтобы внимательно изучить предлагаемые для установки варианты систем теплых полов, чтобы самостоятельно провести их сборку.

Для сборки самой простой системы будет нужно:

• рабочий проект;
• монтажная ниша или защитный металлический шкаф;
• двухходовый термостатический клапан;
• циркуляционный насос;
• датчик температуры;
• подающий и обратный коллектор;
• электронный блок управления;
• соединительные патрубки;
• шаровые запорные краны;
• обратные клапана;
• краны Маевского;
• труба для трубопровода теплоносителя;
• монтажная лента;
• набор ключей;
• универсальная монтажная смазка.

Пошаговое руководство

Первоначально перед началом монтажа системы производиться уборка помещения и подготовка рабочей поверхности для работы.

Далее работы производятся в следующем порядке:

• согласно рабочему проекту монтируется защитный шкаф;
• монтируется трубопровод ввода от котла и обратной подачи;
• на подающий и обратный коллектора монтируются необходимые клапана и приводы, датчики, кран Маевского, предохранительный клапан;
• на стенку шкафа монтируется согласно схеме коллектора;
• устанавливается циркуляционный насос и датчики;
• укладываются трубопроводы теплоносителя на пол;
• трубопроводы соединяются с коллекторами;
• монтируется блок управления;
• система заполняется водой, производится испытание на холодном ходу;
• устраняются протечки;
• испытывается система в рабочем режиме.

Лучшие фирмы-производители

Представленные на сегодняшний день фирмы производители специального оборудования для теплоснабжения предлагают несколько вариантов своей продукции, в том числе и наборы готовых систем. Одним из пионеров рынка фурнитуры для теплых полов, дающая 10 летнюю полную гарантию на свою продукцию является известный производитель VALTEC. Компания предлагает полный спектр оборудования как для комплексного решения, так и для самостоятельного набора элементов систем теплоснабжения.

Рассматривая возможность самостоятельного монтажа оборудования теплого пола не лишне ориентироваться и в ценовом диапазоне на основные узлы:

• коллекторный блок на 3 выхода VALTEC обойдется от 9000 до 12 000 рублей;
• трехходовый смесительный клапан начинается в цене от 3150 рублей;
• насосно-смесительный узел обойдется от 19000 рублей;
• насос будет стоить от 3500 рублей.

Вместе с тем готовый комплект теплого пола со шкафом и всеми необходимыми материалами и оборудованием обойдется:

• для помещения в 60 м2 на 3 контура от 40 000 рублей;
• для помещения в 120 м2 на 6 контуров около 58000 рублей.

От чего зависит + примеры расценок

Конечная стоимость реализации проекта теплоснабжения помещения в основном зависит от того насколько сложным является сам проект, и в каких условиях будет производиться монтаж – монтаж в новостройках несколько дешевле, чем в помещениях вторичной застройки.

К тому же расценки на различные работы будут колебаться в зависимости от сезона и сроков проведения работ:

• монтаж группы безопасности от 1 000 руб.
• монтаж циркуляционного насоса от 1 500 руб.
• монтаж 3-х ходового клапана около1 500 руб.
• монтаж насосно-смесительного узла от 4 000 руб.
• монтаж коллекторного блока около 2 000 руб.
• установка распределительного коллекторного шкафа около 3 000 руб.
• монтаж труб системы отопления из полипропилена до 40 мм 150 руб. м.п.
• монтаж водяных теплых полов от 400 руб. м2