Теплый пол в комбинированной системе отопления с радиаторами

Варианты организации теплого пола

Обогрев помещения от точечных источников, таких как радиаторы или конвекторы, связан с рядом неудобств:

• • неравномерность прогрева помещения;
• • использование полезного пространства;
• • удорожание за счет стоимости самих обогревательных элементов;
• • возникновение конвекционных потоков воздуха.

Этих недостатков лишено использование теплого пола в качестве отопительного элемента. При этом получаем равномерно прогретый объем помещения и дополнительный комфорт от прикосновения к поверхности пола.

Основная идея заключается в том, чтобы вмонтировать непосредственно под поверхность пола нагревательные элементы. Это могут быть электрические маты или тонкий трубопровод, уложенный определенным образом на утеплитель и залитый слоем цементной стяжки.
Однако, не во всех помещениях и не с каждым типом покрытия возможно использование теплого пола. Рассмотрим вариант комбинированной системы отопления с радиаторами и низкотемпературным водяным теплым полом на примере двухтрубной системы отопления.

Подключение насосно-смесительного узла к высокотемпературному контуру отопления

Известно, что теплоноситель в двухтрубной системе отопления может разогреваться до 80°С в подаче и остывать до 60°С в обратке. При этом температура в подающем коллекторе теплого пола должна составлять 30-45&degС, поэтому контур теплого пола еще называют низкотемпературным. Из-за разницы температур напрямую подключать контур теплого пола к системе отопления нельзя.

Для понижения температуры используют насосно-смесительный узел, состоящий из циркуляционного насоса, трехходового смесительного клапана и байпасной трубки. Трехходовой клапан управляется термостатической головкой либо электроприводом и обеспечивает подмес горячей воды из высокотемпературного контура в подающий коллектор теплого пола. Для отбора горячей воды из высокотемпературного контура можно использовать гидравлический разделитель или 2-х/3-х контурный коллектор, а можно, как в нашем случае, найти более экономичное решение — узел низкотемпературного контура GEFFEN МКС 70. Вариант с коллекторами значительно дороже, т.к. на каждый контур коллектора придется установить насосный модуль в дополнение к котловому насосу. В случае использования узла низкотемпературного контура МКС 70 для высокотемпературного контура можно использовать внутрикотловой насос.

На практике желательно устанавливать оборудование в специализированные коллекторные шкафы. В нашем примере использован шкаф GROTA. В качестве коллектора теплого пола можно использовать коллекторную группу в сборе VALTEC со встроенными расходомерами. Расходомеры необходимы для балансировки петель теплого пола, если используются петли разной длины. Также в данном коллекторе уже установлены автоматические воздухоотводчики.

Совет: используйте шаровые краны для возможности обслуживания узла теплого пола без необходимости сливать систему отопления. Перед входом в котел рекомендуется устанавливать сетчатый фильтр, чтобы окалина и строительный мусор, который может попасть в трубопровод при монтаже, не оседал в теплообменнике котла.

Для корректной работы смесительного узла через него постоянно должен протекать разогретый теплоноситель, поэтому такой узел можно применять только в комбинации с радиаторной системой. Фактически, узел теплого пола использует емкость системы как некий бойлер, из которого происходит забор тепла. При этом котловой насос должен быть настроен на постоянную циркуляцию, чтобы была возможность переносить тепло из высокотемпературного контура.

Предложенное решение можно использовать как для двухтрубной, так и для однотрубной автономной смешанной системы отопления с настенным газовым или электрическим котлом с принудительной циркуляцией и площадью теплого пола до 100 кв. метров.

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-смесительные узлы для теплого пола

Выбор насосно-смесительного узла для теплого пола

При монтаже отопительной системы часто практикуется комбинация «теплого пола» с радиаторами. Но нагрев полов – это низкотемпературное отопление, с температурой теплоносителя не выше 50-55, в трубопроводе вода подается намного горячее (70-80).

Для снижения температуры жидкости до расчетного уровня напольного нагрева при комбинировании диаметрально разных систем отопления предусмотрен монтаж узла подмеса (насосно-смесительного узла).

Назначение насосно-смесительных узлов

Предназначение НСУ – смешивать два потока жидкости (функция подмеса):

• Горячий – из основной отопительного трубопровода.

• Охлажденный – от обратной магистрали (после прохода теплоносителя по контуру «теплого пола»).

Кроме того, НСУ обеспечивает полноценную циркуляцию воды в многометровых изогнутых контурах, где существенно возрастает гидравлическое давление. Работа узла подмеса позволяет жидкости поддерживать равномерную температуру системы. Для качественного выполнения важнейших функций (температурного контроля и циркуляции воды) в НСУ предусмотрены два основных элемента – предохранительный клапан и циркуляционный насос.

Отличия НСУ разных типов

Конструкции насосно-смесительных узлов разных видов, в основном, похожи. Принципиальное отличие заключено в предохранительных клапанах. Наиболее востребованы в узлах подмеса системы «теплый пол»:

• Двухходовые клапаны – с термостатической головкой, в которую встроен жидкостный датчик температуры.

• Трехходовые клапаны – вариант «комбо», выполняющий не только функцию клапана, но и балансировочного крана.

Двухходовой элемент подключается методом последовательного соединения, трехходовой может соединяться как последовательно, так и параллельно.