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

Калькулятор расчета производительности насосно-смесительного узла «теплого пола»

Многие хозяева загородных домов, начитавшись и наслушавшись о тех преимуществах, которые дают водяные «тепловые полы», всерьез задумываются о самостоятельном создании подобной системы обогрева помещений. Следует сразу сказать: задача эта – чрезвычайно непростая, масштабная, требующая мобилизации всех своих умений и навыков как в общестроительных вопросах, так и в сантехническом монтаже. Необходимо с особой тщательностью отнестись к подбору всех комплектующие, которые, в свою очередь, должны отвечать целому ряду важных требований.

Калькулятор расчета производительности насосно-смесительного узла «теплого пола»

Главный редактор проекта Stroyday.ru.Инженер.

Если не считать котел, то в качестве основного узла, обеспечивающего требуемый уровень температуры в контурах и стабильную циркуляцию, выступает насосно-смесительный узел. Его приобретают в готовом виде, то есть заводской сборки, или же монтируют самостоятельно. Но как бы то ни было, он в любом случае должен быть в состоянии обеспечить циркуляцию необходимого для реально издаваемой системы количества теплоносителя. Как оценить эту способность? В этом может помочь калькулятор расчета производительности насосно-смесительного узла «теплого пола»

Цены на теплый пол

Калькулятор расчета производительности насосно-смесительного узла «теплого пола»

Пояснения по принципу и порядку проведения расчета

Прежде всего, что такое производительность? Все очень просто – это способность прибора или узла (то есть каждого его элемента) пропустить через себя определённое количество теплоносителя за единицу времени. В рассматриваемом случае это прежде всего касается насоса, обеспечивающего должный уровень циркуляции по всем проложенным контурам «теплого пола». Важна пропускная способность и для двух- или трехходового термоклапана, обеспечивающего дозированное смешение горячих и холодных потоков для получения необходимой температуры.

Понятно, что насос выступает «активным звеном» то есть должен суметь прокачать необходимый объем, а клапан – всего лишь обладать способностью пропустить его через себя. Несмотря на эту принципиальную разницу, значение производительности должно соответствовать параметрам обоих приборов.

• Естественно, в исходных данных ключевым параметром выступает площадь помещений, в которых расположены контуры «теплого пола», подключенные к данному смесительному узлу. Важное значение имеет и планируемый принцип эксплуатации такой системы – будет ли она зимой выступать в роли единственного источника тепла, либо ее работа необходима лишь для повышения общего уровня комфорта в комнатах, а основная нагрузка все же ляжет на радиаторы. Понятно, что необходимая тепловая мощность для этих двух случаев будет различаться.

Для помещений типа ванны, санузла, прихожей, кухни целесообразно принимать в расчет то условие, что «теплый пол» является единственным источником обогрева.

• Далее, в основу вычислений положена теплоемкость теплоносителя, то есть его способность накапливать тепловую энергию в котельной и отдавать ее в помещения. Чем больше прокачано жидкости определённой температуры, тем выше перенос тепла. Этот параметр уже заложен в программу расчета.
• Перепад температуры на подающем и обратном коллекторе вычисляется обычным вычитанием значений. Для водяных теплых полов, при правильной их балансировке и хорошем качестве термоизоляции помещения, оптимальной разницей является 5 ºС. Может быть и несколько больше, но за пределы 8÷10 ºС выходить нельзя. А для комфортного восприятия самой поверхности «теплого пола» достаточно 25-27, реже – 30 ºС .
• По умолчанию калькулятор произведёт расчет для системы «теплого пола», заполненной водой. Если же применяется иной теплоноситель, то можно сделать поправку и на это обстоятельство. Дело в том, что ни один антифриз не может сравниться с водой по удельной теплоемкости, отличаясь вместе с тем более высокой плотностью. Эти данные могут быть указаны на заводской упаковке теплоносителя, или же их несложно найти в интернете именно для планируемого типа незамерзающей жидкости той или иной концентрации.

Результат будет показан в нескольких единицах измерения – это кубометры в част, литры в минуту и в секунду. Это для того чтобы пользователю не пришлось самостоятельно переводить из одной в другую – различные производители комплектующих практикуют нередко и разный подход в указании производительности своих приборов.

Водяной «теплый пол» — масштабная, трудная. но выполнимая задача

Весь комплекс мероприятий включает множество разноплановых операций – от подготовки основания, утепления, раскладки контуров, заливки стяжки – и до монтажа управляющего оборудования и тонкой отладки системы. Оценить всю масштабность создания водяного «теплого пола» своими руками вам поможет специальная публикация нашего портала.

Смесительный узел для теплого пола: виды и устройство

Полы с подогревом – образец гигиеничности и комфорта в квартире. Теплые полы экономичны, допускают автоматическую регулировку температуры нагрева, однако, даже они нуждаются в терморегуляции. Именно для этого устанавливают смесительный узел. На самом деле, в отличие от отопительной системы с температурой в 60–80°С, как правило, к ним подключают полы с подогревом, нагревать ее можно только до 35–40°С.

Для получения подобного результата используют технологию смешивания потоков жидкости, имеющих различную температуру нагрева.

Назначение и устройство смесительного узла

Во входной гребень одновременно с горячим теплоносителем попадает некоторое количество уже успевшей остыть жидкости, что фактически и понижает его температуру. На практике это происходит посредством узла смешения. Смесительный узел для теплого пола функционирует по следующему принципу: нагретая жидкость доходит до гребенки, и если ее температура оказывается выше необходимой, то открывается предохранительный клапан и начинается подача охлажденной обратки. Потоки нагретой и холодной жидкости смешиваются пока не будет достигнута требуемая температура, после чего доступ горячего теплоносителя закрывается.

Установка коллекторного узла преследует две цели. Во-первых, через него регулируется температура теплоносителя, а во-вторых, он обеспечивает циркуляцию жидкости в контуре. Такие возможности объясняются его конструктивными особенностями – он содержит три важных компонента:

предохранительный клапан – он дозировано, точно по необходимости, подпитывает обогревающий контур нагретой жидкостью в соответствии с температурными показателями на выходе. циркуляционный насос, гарантирующий равномерный нагрев всей поверхности пола за счет сохранения заданной скорости движения теплоносителя. термостат для водяного теплого пола, подсоединенный к клапану.

Расчет мощности

Все эти составляющие в совокупности обеспечивают эффективность регулировки системы, что позволяет добиться наилучшего режима эксплуатации.

Для подбора компонентов необходим их предварительный расчет . Среди прочих первостепенным, пожалуй, является грамотный расчет насоса. На самом деле, если насос для теплого водяного пола будет маломощным, то есть крыльчатка будет вращаться с малой частотой, это сразу же понизит скорость прохождения жидкости через трубы. Таким образом образуется большой перепад температур на выходе магистрали и входе системы, точнее, первое значение оказывается ниже второго.

Основной показатель, характеризующий насос – это удельный объем теплоносителя, то есть количество, которое перекачиваемое за конкретный промежуток времени. Детальный расчет требует использования довольно сложных графиков, поэтому для выполнения приближенных – используют усредненную норму: количество жидкости, пропускаемой насосом за час должно быть больше общего объема втрое. Приведем схему расчета насоса в этом случае:

подсчитывают объем жидкости, проходящей по трубам; найденную величину утраивают – именно такое количество теплоносителя насос должен перекачивать за один час.

Исходя из того, какой в конструкции предусмотрен предохранительный клапан, в работе узлов могут иметься определенные различия. Рассмотрим наиболее распространенные варианты узлов подмеса.

Виды смесительных клапанов

Основной элемент, по конструкции которого отличают узлы, – это регулирующий клапан. В основном используется два их типа – двух и трехходовой. Отличия в их внутренней конструкции и определяют различный принцип работы. А какую из них выбрать в прежде всего зависит от площади поверхности теплого пола.

Двухходовой

Это – наиболее востребованный тип подобного устройства. Он работает по следующему принципу – клапан периодически подпитывает магистраль с горячим теплоносителем из отопительной системы. Как правило, на корпусе устройства бывает указано значение требуемого нагрева. Его можно изменять, используя встроенный или дистанционный датчик. Последний монтируют во входной гребенке.

Теплоноситель после выхода из обратной гребенки циркулирует по трубопроводам. Достаточно жидкости охладиться ниже, чем указанный уровень, как клапан срабатывает и начинается подмес горячего теплоносителя. Шток закрывается только после того, как температура повысится до оптимального значения.

Такой принцип больше подходит для средних, менее 200 кв. м. В случае большей квадратуры частота работы двухходового клапана возрастает. Это легко объяснить постоянными сигналами о понижении температуры теплоносителя, поступаемыми от термостата. Если учесть насколько протяженной в этом случае может оказаться магистраль, то становится очевидным, что ее отличают большие перепады температур. Иначе говоря, жидкость по ходу своего продвижения по магистрали сильно остывает, поэтому приходится ее постоянно пополнять горячим теплоносителем из системы отопления.

Трехходовой

Двухходовая модель имеет только следующие рабочие режимы – заслонка открыта либо закрыта. Для постоянного смешения теплоносителя с разной температурой требуется трехходовой клапан для теплого пола.

Объем потока за счет изменения пропорции смешивания регулирует особая заслонка и, можно сказать, что в магистрали постоянно присутствует и остывшая, и горячая жидкость. Положение заслонки корректируют при помощи терморегулятора, имеющего сервомеханизм плавного хода.

Основные проблемы, возникающие при эксплуатации трехходового устройства, – это большой объем горячей жидкости, попадающий в систему, поэтому и малый сбой механизма регулирования положения заслонки или термодатчика могут стать причиной резкого возрастания нагрева пола и, соответственно, повредить магистраль.

Выбор и монтаж

Установка смесительных узлов не обязательна для отопительных систем, работающих при низкотемпературном режиме 70/50 или 65/50. Если установить коллектор перед подключением обратной трубы к котлу отопления, то температура поступающей жидкости в приемную гребенку будет соответствовать норме.

Смесительный узел можно изготовить самостоятельно. Для этого необходимо приобрести трубы определенного диаметра (согласно предварительным расчетам), запорный клапан и температурный датчик. Лучше всего приобрести коллектор в сборе, где этот элемент уже присутствует в конструкции. Однако предостерегаем, при самостоятельном изготовлении существует большая вероятность допущения ошибки, которая отразится на работе всей системы.

Так какой же смесительный узел для теплого пола необходимо устанавливать? Прежде всего, необходимо учитывать площадь нагрева, объем теплоносителя, температурный режим работы автономного отопления. Согласно этим параметрам подбирается модель коллектора, в состав которой будет входить смесительный узел требуемой конструкции.

Подробнее о работе и настройке узла смешивания можно узнать из видеоматериала.