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 своими руками: пошаговая инструкция +Фото

Многие из нас выбирают водяное отопления для своих домов. На сегодняшний день это самый эффективный и дешевый способ отопления. При этом мы используем газовые котлы, развешиваем алюминиевые радиаторы и закладываем систему «теплый пол». При всем этом получается сложная система труб, контуров и все это сводится непосредственно к котлу. И тут начинается самое интересное.

Систему батарей и контуров «теплых полов» каждой комнаты не желательно соединять в одну систему (коллектор). На это есть ряд причин, которые мы с вами рассмотрим дальше.

Для качественной и эффективной работы системы «теплый пол» перед коллектором устанавливают насосно-смесительный узел. Такие узлы можно купить готовые в магазине, но цена у них высокая.

Сегодня, мы разберем для чего, и в каких случаях используют насосно-смесительные узлы. И ответим на вопрос, можно такой узел собрать своими руками.

Зачем нужно использовать смесительный узел

Самое главное отличие работы радиаторов, конвекторов от теплого пола – это температура рабочей жидкости.

Так для радиаторов используют температуру воды от 60 до 90 градусов, которая напрямую выходит из котла. А вот для теплого пола рекомендуемая температура жидкости примерно 30-40 градусов.

Принцип работы схож с работой обыкновенного смесителя.

Если мы подключим контуры в коллектор вместе с батареями, то теплый пол будет получать большое количество тепла, а это не приемлемо по ряду причин.

1. Так как слой стяжки над трубами составляет примерно 3-6 см, то большая температура приведет к растрескиванию и деформации слоя.
2. Трубы, которые находятся внутри стяжки, будут испытывать большую нагрузку, что приведет к локальным напряжениям, так как при высоких температурах линейное расширение значительно больше, а трубы ограничены слоем бетонной стяжки. Все это приведет к быстрому выходу труб из строя.
3. Напольные покрытия не любят горячих поверхностей, они начинают – расслаиваться и растрескиваться (ламинат, паркетная доска, паркет). В случае с керамической плиткой, возможно отслоение. Линолеум теряет свою форму, высыхает и деформируется.
4. Перегретая поверхность пола, нарушает микроклимат помещений.
5. Если принять, что поверхность пола будет прогреваться до 50 градусов, то по ней будет невозможно ходить босиком.

Из выше указанного следует, что смесительный узел просто не заменим. Так как отдельный котел на систему «теплый пол» вешать просто глупо и не выгодно.

А внести незначительные изменения в схему системы отопления (если отопление уже смонтировано) не составляет труда. А если вы монтируете схему с нуля, то это устройство следует предусмотреть заранее.

Следует сказать, что в продаже есть котлы, в которых сразу предусмотрена технология подогрева и вывода сразу двух жидких носителей разной температуры. Данное оборудование очень дорогое и не пользуется популярностью.

Конструкция насосно-смесительного узла

Насосно-смесительный узел (НСУ) – это сложное устройство, предназначенное для постоянного и стабильного поддержания заданной температуры теплоносителя.

А так же бесперебойного круговорота теплоносителя в системе. Если мы используем комбинированный метод отопления, то обязательно используют насосно-смесительный узел для теплого пола.

НСУ следует рассматривать вместе с коллекторным блоком. Так как мы говорили, что это сложное устройство то, следовательно, оно состоит из нескольких механизмов.

Рассмотрим каждый в отдельности:

1. Насос предназначен, для поддержания постоянной циркуляции теплоносителя. За счет него происходит перемешивание горячей жидкости и остывшей обратной жидкости, после чего он проталкивает полученный состав по системе. Желательно использовать циркуляционный насос с переключением режимов работы.
2. Вентиль с термостатом предназначен для контроля температуры. Существует двухходовой вентиль, его используют, когда настройка не требуется. Трехходовой смесительный клапан используют из-за своей стабильности, а так же для больших коллекторов и длинных контуров. Они могут быть смесительного и разделительного вида, с термоголовкой и встроенным датчиком. Рекомендуют использовать с выносным датчиком, они более точные. В последнее время широко используют автоматические вентили, которые можно программировать.
3. Регулятор расхода. Бывает двух типов.

• Первый. Балансировочный клапан имеет шкалу от 1до 10. Эти показатели зависят от длины труб. То есть во время укладки контуров замеряют их длину и во время настройки выставляют балансиры согласно замерам. 10 соответствует – самой большой длине, а 1 – самой маленькой.
• Второй. Поплавковый тип, имеет шкалу от 1 до 5. Имеет вид прозрачного стакана или колбы. Цифры означают расход в литрах в одну минуту. Внутри колбы помещают поплавок (обычно разового цвета), который перемещается по школе в зависимости от давления. К недостаткам относят быстрый выход из-за накипи.

1. Коллекторный блок используют для подключения нескольких контуров теплого пола. Называют блоком, потому что он объединяет в себе обратный коллектор и дающий. Коллекторы рассчитаны на определенное количество подключений.

Это основные компоненты НСУ, но составляющие и комплектация может быть разнообразна. Все комплектующие можно купить по отдельности и собрать насосно-смесительный узел для отопления собственными руками.

Следует сказать, что для эффективного функционирования и качественного отопления, следует воспользоваться услугами профессионалов, которые произведут тщательный расчет и монтаж всей системы целиком, с гарантийным сроком обслуживания.

Насосно-смесительный узел собираем своими руками

Если вы дружите с руками и головой, то НСУ можно собрать самостоятельно, для этого нам понадобиться:

• Циркуляционный насос.
• Тройники металлические или пластиковые.
• Двух или трех ходовой термоклапан.
• Обратный клапан.
• Шаровый кран.
• Воздухоотводчик ручного типа.
• Термометры.
• Фильтр грубой очистки.

Сперва стоит создать чертеж, для того чтобы определиться с количеством контуров. Это нужно для того чтобы узнать на сколько выходов делать или покупать коллектор.

Профессионалы рекомендуют купить готовые коллекторы. Но можно его спаять из полипропиленовых уголков высокого качества, только сечение должно быть ¾ дюйма.

Только уголки придется оснащать фитингами, что увеличивает себестоимость. Все соединения следует скручивать паклей, которую промазывают силиконом.

Сейчас мы с вами рассмотрим самый распространенный вид насосно-смесительного узла, который легко собирается своими руками.

На схеме мы не нарисовали запорную арматуру. Но профессионалы и специалисты рекомендуют снабдить данный узел запорными шаровыми кранами.

Поэтому мы их обозначали красными кругляшками. Они выполняют функцию отсечения потока жидкости в случае ремонта или замены насосно-смесительного узла или его комплектующих.

Следует использовать латуниевые краны высокого качества.

Краны, расположенные на рисунке справа – устанавливаются перед коллекторами, а слева – в разрыв общего контура отопления (эти краны обязательны).

Термометры – визуально показывают температуру рабочей жидкости в системе, на разных участках. Позволяет точно отрегулировать работу узла. Такое расположение самое логичное.

Первый термометр показывает температуру подаваемой жидкости, второй – температуру после перемешивания, третий – температуру теплоносителя прошедшего полный цикл обогрева пола. Термометры могут быть накладными и врезными, но более точные второй вариант.

Двухходовой клапан – регулирует поток горячего теплоносителя в систему «теплый пол». Следует использовать однотрубные клапаны, обычно они имеют маркировку «G».

Двухходовой клапан укомплектовывается термоголовкой с выносным датчиком, за счет этой головки происходит регулировка клапаном. Датчик следует установить на трубу сразу за насосом.

На байпасе устанавливаем балансировочный клапан, который регулирует проток обратки. Тем самым можно регулировать производительность и напор циркуляционного насоса.

Вместо него можно использовать обычный сантехнический кран. Но регулировка балансировочного крана осуществляется с помощью шестигранника, что исключает его случайную перенастройку.

Циркуляционный насос отвечает за равномерный и бесперебойный круговорот теплоносителя в системе.

Просто насоса котла не хватит, для равномерной циркуляции жидкости по контуру радиаторов и дополнительным контурам системы «теплого пола». Поэтому НСУ, обязательно снабжается собственным насосом.

Это основные составляющие и примерное расположение комплектующих элементов насосно-смесительного узла. Но могут использоваться и дополнительные элементы:

• Обратный клапан используют для предотвращения протекания жидкости в обратном направлении.
• Фильтр грубой очистки используют для предотвращения попадания в систему крупных твердых включений.
• Воздухоотводчик, используют для удаления воздуха в системе.
• Сливной кран.
• Кран Маевского.
• Расходометры. Только устанавливают на подающую часть, в других местах бесполезно это делать.
• Термостат используют для того чтобы насос отключился в случае резкого и чрезмерного возрастания температуры теплоносителя.
• Трехходовые или четырехходовые клапаны.

Так же расположение и количество разных компонентов может быть разным. Располагать всю систему следует так, чтобы было удобно добраться то всех узлов и агрегатов, а в случае внештатной ситуации произвести замену и ремонт в самые короткие сроки.

Скажем сразу трубы можно использовать из любого материала сталь, полипропилен, металлопластик или нержавеющая сталь.

Во время сборки узла, следите, чтобы в электронные приборы не попадала вода. Сначала собираем узел, потом всю электронику, после визуального осмотра включаем все в сеть электропитания.

Настройка и регулировка узла смешения занимает гораздо больше времени, чем сборка и установка.

Разновидности и принцип работы НСУ

Различаются НСУ по клапанам:

• Системы с двухходовым клапанном, применяют для помещений и зданий с площадью до 200 квадратных метров.
• Системы с трехходовым клапаном, применяют для помещений с большой площадью. Они способны пропускать большое количество горячего теплоносителя.

На прилавках магазина присутствуют модели, различающиеся по типу потребления.

1. Устройство подключается к стандартному индивидуальному коллектору.
2. Устройство подключают к групповым распределительным коллекторам. Можно подключить коллектор до 12 входов.

Теперь разберем принцип работы насосно-смесительного узла. И так горячая вода поступает из общей трубы подачи, она проходит через термометр, где фиксируется температура теплоносителя.

Следо м поток проходит через термостатический клапан, где происходит регулировка потока за счет открывания и закрывания устройства клапана.

Насос за счет, которого постоянно циркулирует поток теплоносителя. Так как насос работает с одной постоянной производительностью, то за собой в трубе образуется зона разряжения, в которую затягивается поток горячей жидкости, который регулируется двухходовым клапаном.

А недостаток объема компенсируется потоком холодного теплоносителя с обратки, который проходит через байпас. Смешивание происходит на пересечении потоков (верхний тройник), а циркуляционный насос перекачивает уже доведенную до заданной температуры жидкость.

Следует отметить, что подпитка горячим теплоносителем требуется редко и в незначительном объеме.

Плюсы применения насосно-смесительного узла в системе «теплый пол»

1. Экономия. Многие специалисты отмечают экономию в районе 30 процентов. Что значительно экономит семейный бюджет.
2. Безопасность. Так как температура теплоносителя постоянная, то не возможно получит ожог. По санаторным нормам температура воды в теплых полах должна быть 31 градус. Такую систему можно использовать в детских садиках и больницах.
3. Комфорт, так же связан с постоянной температурой теплоносителя и равномерному прогреванию всей поверхности. Микроклимат помещения не нарушается.
4. Функциональность и удобство. Требуется мало место для установки и обслуживания. Так же можно с наименьшими переделками доставить

Производительность НСУ и насоса

Все элементы узла следует выбирать по производительности (сколько литров пропускает за одну минуту). Расчеты по производительности насосно-смесительного узла лучше заказать специалистам в области теплотехники.

Но так, же их можно сделать самостоятельно, в данный момент существует большое количество онлайн калькуляторов. Основной показатель это площадь отапливаемого помещения.

Так же следует учитывать, теплый пол – это единственный вид отопления или вспомогательный. В программу онлайн калькулятора заложен теплоноситель вода. Там указана его плотность и теплоемкость.

Но иногда в качестве теплоносителя применяют незамерзающие жидкости, тогда следует внести уточнения в показатели плотности и теплоемкости.

А насосы выбирают по создаваемому напору. Лучшими признаны насосы фирмы WILO. Так как двухходовой или трехходовой клапаны регулируют подачу горячей воды.

А часто он перекрывается полностью, то циркуляция в системе «теплый пол» происходит только за счет насоса НСУ. В расчетах следует указать длину самого длинного контура и не стоит беспокоиться за другие контура (более короткие).

В коллекторе напротив каждого контура устанавливают балансировочное устройство (гидравлический разделитель). Это устройство используют для точной настройки всего узла насосно-смесительного.

Так же в калькуляторе следует указать диаметр труб, из которых собраны контуры. Это связанно с тем, что гидравлическое сопротивление прямо зависит от диаметра трубы. Программа тем еще хороша, что в нее заложена поправка на переходники, уголки и фитинги.

Заключение

Для каждого случая в индивидуальном порядке подбирается модель или модификация насосно-смесительного узла. Если вы никогда не были связаны с монтажом и разработкой тепловых систем, лучше всего приобрести уже готовое изделие.

Выбор готовых изделий огромен, от таких производителей как – Uni fitt, Tim, Valtec, Combi. Если вы обладаете некоторыми навыками, то можете собрать НСУ своими руками, только используйте качественные и проверенные комплектующие.