СМЕСИТЕЛЬНЫЙ НАСОС

Смесительный насос — используется в смесительной установке системы отопления, присоединенный по зависимой схеме к наружным теплопроводам. Обеспечивает смешение охлажденной воды, возвращающейся из системы отопления, с высокотемпературной водой, поступающей в здание из наружного подающего теплопровода. Смесительный насос можно включать в перемычку между обратной и подающей магистралями и в обратную или подающую магистраль системы отопления. На схемах показаны регуляторы температуры и расхода воды для местного качественно-количественного регулирования системы отопления в течение отопительного сезона при наличии смесительного насоса. Включенный в перемычку смесительный насос подает в точку смешения воду, повышая ее давление до давления высокотемпературной воды. Таким образом в точку смешения поступают 2 потока воды (Gi и Go) в результате действия двух различных насосов — сетевого и местного, включенного параллельно. Смесительный насос на перемычке действует в благоприятных температурных условиях (при температуре fo < 70°С) и перемещает меньшее количество воды (расход Go), чем насос на обратной или подающей магистрали (расход Gc), то есть Gma - Go, где Go - Gc - Gi. Смесительный насос на перемычке, обеспечивая смешение, не влияет на давление циркуляционное для местного отопления, которое определяется разностью давлений в наружных теплопроводах.
Смесительный насос включается непосредственно в магистрали системы отопления, когда разность давлений в наружных теплопроводах недостаточна для нормальной циркуляции воды. При этом смесительный насос, обеспечивая помимо смешения необходимую циркуляцию воды, становится циркуляционно-смесительным. Смесительный насос на обратной или подающей магистрали перемещает всю воду, циркулирующую (расход Grow — Gc) при температуре ta или tv. Включение смесительного насоса в общую магистраль системы отопления позволяет увеличить в ней давление циркуляци до необходимой величины независимо от разности давлений в наружных теплопроводах. Условия смешения воды аналогичны: в точку смешения поступают 2 потока воды (Gi и Go) также в результате действия сетевого насоса и местного смесительного насоса с той лишь разницей, что смесительные насосы включаются последовательно по отношению к сетевому. Давление в системе отопления с циркуляционно-смесительным насосом, включенным в общую обратную магистраль, ниже давления в наружных теплопроводах. Данная схема установки смесительного насоса может быть выбрана после проверки, не произойдет ли при таком понижении давления вскипания воды или подсоса воздуха в отдельных местах системы. Смесительный насос повышает давление воды до давления в наружном обратном теплопроводе. Давление в точке смешения А должно быть ниже давления в точке Я (устанавливается с помощью регулятора). Включаемый в общую подающую магистраль, смесительный насос предназначается не только для смешения и циркуляции, но и для подъема воды в верхнюю часть системы отопления высокого здания. Смесительный насос становится также циркуляционно-повысительным смесительным насосом, как и циркуляционный, устанавливают по два с параллельным включением в теплопровод; действует всегда один при другом резервном. Смешение воды может осуществляться и без местного смесительного насоса. В этом случае смесительная установка оборудуется водоструйным элеватором. Несмотря на некоторое увеличение капитальных вложений и эксплуатационных затрат, преимущество отдается смесительному насосу, при котором возможны улучшение теплового режима помещений и экономия теплоты, расходуемой на отопление.

Зачем нужен насосно-смесительный узел для теплого пола и отопления дома

Как работает насосно-смесительный узел? Почему настоятельно рекомендуется ставить насосную группу для теплого пола и отопления дома? Какие преимущества имеет подобная система? Монтаж котельной с насосно-смесительным узлом – тонкости и технические нюансы.

Насосно-смесительный узел – прибор со взаимосвязанным между собой оборудованием, позволяющим осуществить смешивание потоков теплоносителя, предназначенного для различных контуров системы отопления.

Принцип работы насосно-смесительного узла простыми словами

Как правило, для отопления загородного дома выбирают: водяные теплые полы – для первого этажа, радиаторы – для второго. Температурные режимы этих двух видов источников тепла – разные. Теплый пол работает при температуре – до 45 градусов, радиаторы – до 70 Сº.

Так как котел нам может «выдать» только одну температуру, необходимо использовать насосные группы. Есть два варианта развития событий:

1. Использовать насосно-смесительный узел, который устанавливается на коллектор.
2. Использовать полноценные насосно-смесительные группы.

Первый вариант – заведомо проигрышный

• Отсутствие возможности регулирования температуры в автоматическом режиме.

Так как насосно-смесительный узел, который устанавливается на коллектор, управляется с помощью термоголовки – при желании изменить температуру, будет необходимо производить настройку в ручном режиме.

В котле стоит насос, который «толкает» теплоноситель. В насосных группах тоже стоит насос, который «движет» теплоноситель по трубам теплого пола. В момент того, как теплый пол «выходит» на нагрев и термоголовка полностью открыта — весь теплоноситель, который выходит с котла, «уходит» в теплый пол. Радиатор в это время остывает, дожидаясь своего череда.

Это будет происходить до того момента, пока теплый пол не прогреется и смесительный узел на теплый пол не закроется, чтобы в котле осталось избыточное давление, которое будет распределяться на радиаторы.

Рассуждаем дальше. Чтобы этого избежать, нужно ставить два насоса. Один – для радиаторов. Другой – для теплого пола. Но, даже в этом случае будет не совсем правильная ситуация, т.к. в котле установлен всего один насос, который и толкает теплоноситель. Чтобы уровнять эти потоки, необходимо ставить гидрострелку.

Но, к чему такая громоздкая, не выигрышная по цене конструкция? Тут то и объясняется появление «готовых» насосно-смесительных узлов. Вроде этого.

В данной насосно-смесительной группе Meibes уже есть:

• Насос для радиаторов – прямой контур;
• Насос для теплого пола – смесительный контур;
• Электронный смеситель;
• Насосная балка, которая по совместительству является гидрострелкой.

Преимущества насосно-смесительной группы

• Уравновешены все потоки – необходимое количество теплоносителя поступает в радиаторы и теплый пол. Котел работает в стандартном режиме.
• При установленной погодозависимой автоматике, температура подач теплоносителя в теплый пол – происходит в автоматическом режиме. Достаточно «запросить» желаемую температуру на датчике внутри помещения, как в автономном режиме действие будет выполнено. Причем, постоянно поддерживая заданные показатели.

Особенно актуально в межсезонье, когда в дневные часы на улице «плюсовая» температура, а ночью – «хороший минус».

• Отсутствуют перепады температур, даже при изменении погоды на улице.

Как происходит работа насосно-смесительного узла

1. Исходя из погодных условий на улице, автоматика для отопления просчитывает, какую температуру необходимо подать в радиаторы и теплый пол.

К примеру, в радиаторы необходимо подать 50 Сº, а в трубы теплого пола – 30 Сº.

1. В этом случае, котел «выходит» на максимальный температурный режим – 50 Сº. Затем, теплоноситель поступает в прямой контур и выходит на радиаторы.
2. Смесительный контур делает «подмес». Берется температура «обратки», смешивается с «подачей». Достигается температура, необходимая для прогрева теплого пола.

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