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

Насосно смесительный узел для теплого пола

Водяная отопительная система – это большая конструкция, где все оборудование, такое как: котел, радиатор, теплоноситель, контур радиаторов и контуры трубопроводов взаимосвязаны друг с другом. Поэтому чтобы установить водяное отопления для пола, с подключением к центральному отоплению, необходимо установить смесительный узел. Для того чтобы узнать почему, это один из главных элементов в конструкции и для чего он применяется, нужно ознакомиться со всеми его качествами и характеристиками.

Для чего предназначен смесительный узел

Перед установкой водяного отопительной конструкции для пола, следует ознакомиться с санитарными требованиями относительной температуры пола. По установленным нормам, температура пола не должна превышать более 30 градусов, именно такая оптимальная установка гарантирует удобство и комфорт на поверхности пола. Если учесть, что трубопровод находиться под напольным покрытием, вода в самих трубах должна быть выше порядка на 5 – 10 градусов, чем в самом помещении. Но так как котел центральной отопительной системы нагревает воду для высокотемпературных радиаторов, ее температура составляет 90 – 95 градусов. Вот здесь и применяется смесительный узел, который при смешивании двух разных по температуре жидкостей, оптимизирует среднюю температуру воды для обогрева пола. Благодаря чему пол остается комфортным и бетонная стяжка не разрушается.

Так как же все таки работает это устройство, в смешивании воды?

Как работает устройство

Узел смешивания осуществляет равномерный прогрев помещения от теплоносителя к остывшей обратки. Сам процесс заключается в следующем:

1. От нагревательного котла подается горячая вода.
2. Теплоноситель проходит кран и попадает на контур, который присоединен к коллектору пола.
3. Терморегулирующий датчик фиксирует температуру воды.
4. Если показатели жидкости выше установленной нормы, срабатывает клапан.
5. Он открывает доступ остывшая вода из обратки начинает смешивать с горячей.

Когда датчик зафиксирует необходимую температуру в теплоносителе, он подает сигнал и клапан закрывает доступ горячей воде.

Для того чтобы узнать, за счет чего работает это устройство, нужно узнать ее конструкцию и дополнительное оборудование.

Из чего состоит смесительный узел

Смесительный узел состоит из следующих основных элементов, за счет которых он не только может регулировать температуру, но и циркулировать воду в контуре:

1. Предохранительный клапан – контролирует температуру воды на входе конструкции теплого пола. Таким образом, он подпитывает контур отопления настолько, насколько это необходимо.
2. Циркуляционный насос – обеспечивает регулярное движение воды по всей системе с необходимой скоростью. За счет этого тепло равномерно распределяется по всему периметру пола.
3. Байпас – немало важный элемент при установке узла смешения. По рекомендациям специалистов на нем должен присутствовать перепускной клапан. Это поспособствует воду от высокого давления переправить в обратку. Здесь важно учесть, что байпас для однотрубной системы отопления полов должен быть открытым, чтобы в контур постоянно попадала вода из теплоносителя. Но при двухтрубной схеме, его стоит обязательно закрыть.
4. Термостатический смеситель – применяется для монтажа автоматизированного смесителя. В его функции входит коррекция внутренней температуры в зависимости от климатических условий.
5. Запорная арматура – это краны, которые представлены двумя видами. Шаровые — изменяют режим смесительного узла, чтобы поддержать определенную температуру. Регулирующие – регулируют поток всей системы.

Так же в его состав входят: воздухоотводчик и отсекающие клапаны.

Перед тем как подключить узел, стоит рассмотреть все его основные клапаны.

Разновидности схем подключения смесительного узла

Существуют две схемы смесительного узла теплого пола, это — двухходовый и трехходовой кран. Разница в их применении заключается в том, что двухходовому крану при установке понадобиться термосмесительный клапан, без которого при раздельной регулировки подачи тепла в отдельных помещениях просто не обойтись. Для того чтобы узнать в чем еще различия этих схем, нужно разобрать их более подробно.

Двухходовый кран

В этом кране находится термостатическая головка с водяным датчиком, который регулярно следит за температурой воды в теплоносителе, поступающую не посредственно к самому контуру теплого пола. За счет того, что головка открывается и закрывается, она способна как отсекать, так и подавать горячую воду от самого котла отопления. Поэтому из обратки постоянно поступает вода, а горячая, только тогда когда ее необходимо смешать. За счет этого срок эксплуатации отопительной системы намного больше, чем у другого обогревающего устройства. Так же при использовании двухходового крана температура, без резких скачков плавно распространяется по всему полу, так как он имеет малую пропускаемость.

Двухходовый кран самый распространенный в применении смесительного узла, но у него есть свои ограничения. Специалисты не рекомендуют его использовать в помещениях площадью более 200 квадратных метров.

Трехходовый кран

В этом кране совмещены сразу две функции бапайсного крана и перепускного клапана. Отличительной его чертой является то, что смешивание воды происходит внутри самого крана. Очень часто его оснащают сервоприводом, который управляет погодозависимыми контролерами. Внутри крана расположена заслонка, при помощи которой можно выставлять любое соотношение жидкости обратки и горячей воды теплоносителя.

Трехходовый кран не заменим в устройстве отопительной системы в многокомнатных помещениях с большим наличием разных контуров.

Но у этой схемы есть и свои недостатки:

1. Случаются случаи, когда такой кран от поступившего сигнала термостата, впускает поток горячей воды в контуры пола, что в последствие может привести к разрыву труб.
2. Большая пропускная способность крана, при не большом смещении регулировки, приведет к изменению температурного режима в отопительной системе.

При выборе этих вариантов, следует учесть их производительность и величину площади помещения, где будет устанавливаться водяная отопительная система.

Где применяются двухходовые и трехходовые клапаны

Для этого стоит обратить внимание на следующие факторы:

1. На небольшой площади полов применяется устройство, которое в один час пропускает 2 кубических метра теплоносителя. При больших площадях, которые достигают выше 50 квадратных метров, лучше использовать смесительный клапан с производительностью 4 кубических метров в час. На таком устройстве расположен регулирующий колпачок, при помощи которого можно выставить желаемую температуру теплоносителя.
2. Не всегда на устройстве есть регулировка, как правило, последнее время производители смесительных узлов, сами выставляют оптимальный показатель. На высокопроизводительных трехходовых кранах, установлены не только колпачки, но и сервоприводы, поэтому при подключении устройства следует учесть все характеристики радиаторной системы отопления.

Рассмотрев, разновидности схем и их применение, стоит обратить внимание на все преимущества установки узла.

Преимущества установки узла

При монтаже водяной системы в помещениях с площадью больших масштабах, без смесительного узла ни как не обойтись. Но помимо приведенных положительных характеристик, он имеет и другие достоинства, такие как:

1. Безопасность. При его использовании вода постоянно смешивается по мере необходимости. Благодаря этому пол на поверхности всегда имеет оптимальную температуру, что не позволяет получить жильцам травмы и ожоги, ходя по нему.
2. Экономичность. Смесительный узел так же способен сэкономить семейный бюджет. При его использовании, расходы на электроэнергию снижаются до 20%.
3. Гигиеничность. За счет того что пол всегда остается в равномерной температуре, влажная его уборка не составит трудностей. Он быстро высыхает и не позволяет развиться плесени и грибку.
4. Долговечность. Все элементы конструкции смесительного узла изготавливается только из прочных, современных материалов. Срок его эксплуатации составляет от 40 до 50 лет.
5. Удобство. Смесительный узел не требует для установки добавочное оборудование. Его можно разместить в кладовых комнатах, что так сэкономит пространство помещения.

Ознакомившись с положительными характеристиками устройства, нужно перейти к особенностям установки, где опытные специалисты поделились своими советами в достижении лучших показателей качеств узла.

Особенности установки смесительного узла

Перед тем как самостоятельно установить конструкцию смесительного узла, нужно прочитать прилагающую инструкцию. Но в достижении лучших результатов стоит обратить внимание на следующие советы и рекомендации опытных специалистов:

1. Перед тем как установить смесительный узел, нужно выбрать подходящее место. Это устройство имеет свойства выпуска водяных пузырей и конденсата, которые появляются от отводов к напольным контурам. Так же для безопасности нужно исключить попадание воды на участки, которые идут под напряжением. Место должно быть удобным и свободным, в этом случае монтажные работы не принесут особых трудностей.
2. Смесительный узел устанавливается непосредственно, около отопительной системы, где из нутрии выходят петли конструкции контура. Подключается узел одновременно к трубопроводной трубе с горячей водой и магистралью обратного потока.
3. После того как все элементы водяной системы будут подсоединены к гибким трубкам, сам узел нужно будет тщательным образом закрепить на стене.
4. Устройство нужно распределить так, чтобы регулировочный кран находился у входа калорифера трубопровода. Перед выбором труб, нужно узнать все их характеристики, так как не все материалы имеют прочность и выдержку высокой температуры воды в заходящемся теплоносителе. По рекомендациям опытных специалистов, лучшим материалом для этого будет полимер. Оцинковые трубы ни в коем случае для этого выбирать нельзя, так как они не пригодны для гликолево – водного раствора. Насос предпочтительно должен состоять из чугуна, запорные чаши из бронзы, а трубки из черной стали.

Ознакомившись со всеми характеристиками и качествами смесительного узла, можно прийти к выводу, что это поистине необходимое дополнительное оборудование для водяной отопительной системе. Установив такое устройство, вы гарантированно получите желаемую температуру полов в любое время года.