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

Смесительный узел для теплого пола: что такое коллектор и как правильно его подключить?

Удачной альтернативой радиаторному обогреванию дома является система теплых полов, рассчитанная как на одно помещение (ванную, детскую), так и на все здание. Она, будучи неотъемлемой частью общей системы теплоснабжения, тем не менее, является автономной, так как необходима специальная подготовка теплоносителя перед поступлением в обогревательный контур – комплект труб, вмонтированных в пол. Роль подготовительной станции выполняет тандем — смесительный узел для теплого пола (коллектор) плюс насосная группа. Предлагаем вам разобрать поподробнее, что это такое, как это работает и как правильно подключать коллектор.

Назначение смесителя для теплого пола

Визуально смесительный узел выглядит как группа или цепь трубопроводов, собранных в определенном порядке и имеющих единственную цель – соединить два разных потока теплоносителя в один общий.

Можно выделить три типа смешивания:

• параллельный;
• последовательный;
• комбинированный.

Наиболее приемлемым считается последовательное смешивание, преимущественно из-за повышенной производительности: практически весь расход поступает к потребителю.

При последовательном типе смешивания теплоноситель насосом перекачивается от источника тепла к потребителю, при параллельном — линии теплоносителя разделены, из-за чего теряется часть энергии

Иногда используют и параллельный тип. Расход, поступающий к потребителю, непостоянный, зато можно установить двухходовой клапан с возможностью регулировки.

При комбинированном типе есть возможность использовать одновременно последовательное и параллельное смешивание или переключать процесс отдельно на один из них

Схема сборки коллекторной группы может быть различной, рассмотрим один из вариантов:

• трубопроводы-тройники;
• клапаны (смесительный, трехходовой, регулирующий) на обеих ветках – подающей и обратной;
• насос циркулярного типа;
• оборудование регулировки и автоматизации.

Циркуляционный насос качает воду, пока температура не достигнет заданного значения. Дальше срабатывает автоматика, клапаны закрывают доступ теплоносителя и процесс останавливается. Следует помнить, особенно при самостоятельной установке, что коллектор для водяного теплого пола должен быть оборудован дренажом и системой воздухоотвода.

В сложных обогревательных системах кроме коллекторного оборудования используют смесительный узел, которые соединяет систему теплого пола с радиаторным отоплением

Выбор и подключение коллектора

Модель коллектора полностью зависит от того, где и каким образом расположен теплый пол. Это в итоге влияет и на его стоимость, а также степень безопасности оборудования. Смесительный узел коллектора – главная и достаточно уязвимая его часть, так как в нем сосредоточен теплоноситель, различный по температуре. В процессе смешивания вода достигает определенной температуры, которая должна сохраняться в заданных параметрах. От выбранных материалов и качества сборки зависит дальнейшая работа системы, поэтому к таким деталям, как смесительный узел, насос или терморегулятор нужно отнестись с особым вниманием.

Коллекторный шкаф — весьма условное обозначение. Он может выглядеть как специальный металлический ящик или просто стенд для удобного монтажа оборудования

На что обращаем внимание при покупке?

На стоимость распределительных коллекторов для теплого пола оказывает влияние материал изготовления: некоторые модели состоят в основном из латуни, другие из нержавеющей стали. Также цена зависит от сложности оборудования — среди различных типов коллекторов есть простейшие, с минимальным набором элементов, а есть полностью укомплектованные дополнительными устройствами защиты (кранами Маевского), сливными кранами, датчиками регулировки и контроля расхода теплоносителя.

Популярностью пользуется оборудование, снабженное узлом терморегуляции, в состав которого входит комплект датчиков температуры и других измерительных приборов. Автоматика регулирует процесс распределения, а в нужный момент включает клапаны спуска воздуха или закрывает поток теплоносителя. Стандартная модель имеет в составе пару термометров, которые дают возможность экономить теплопотери.

Образцом коллектора из нержавеющей стали является изделие «Фонтерра», которое имеет возможность подключения трубопроводов с обеих сторон и установку сервопривода

Оптимальное расположение термометров для учета температуры воды — на обеих трубах, подачи и обратного хода; такое расположение позволяет контролировать нагревание воды до определенного показателя

Если отопительных контуров несколько, то рекомендуют каждый из них оборудовать специальным устройством терморегуляции, состоящим из гребенок (стальных или латунных) и датчиков расхода. В комплект подобного коллектора входит отводчик воздуха, смесительный вентиль, чехол для термометра и непосредственно термоголовка с зондом для погружения в теплоноситель. С помощью вентиля в контур поступает определенное количество горячей воды, а термоголовка контролирует процесс и предотвращает появление неисправностей.

Иногда один распределительный коллекторный узел обслуживает несколько контуров теплого пола. В этом случае длина каждой петли не должна превышать 120 м

Стоимость имеет для некоторых первостепенное значение – выше выделенного бюджета не прыгнуть, тем не менее, не забываем про такие важные нюансы, как площадь помещения и цели его использования. Например, для небольшого помещения (санузла, ванной) подойдет простой коллектор из пластика без сложной системы регулировки температуры. Если все же требуются расходомеры, их можно приобрести дополнительно за небольшую стоимость. В объемном помещении лучше использовать более надежную группу смесителей, имеющую точечную регулировку температуры, за счет которой достигается оптимальная балансировка контура.

Схема расположения двух коллекторов в большом помещении. Конструкция здания такова, что требует монтажа нескольких контуров теплого пола, соответственно, количество распределительных узлов увеличивается

Расположение коллекторного узла

Перед монтажом коллектора теплого пола необходимо установить металлический защитный шкаф — открытый или закрытый. Иногда коллекторный узел оставляют полностью открытым – доступ к нему легче, но страдает защита деталей и соединений. Место для шкафа выбирают, оценив расположение контуров водяного пола. Если веток несколько, то шкаф устанавливают посередине, в одинаковом удалении от рабочих контуров и в непосредственной близости к магистральным трубам. Такое серединное расположение гарантирует максимальную производительность гидравлического процесса.

Место расположения коллекторного узла рассчитывается еще на этапе проектирования. Если создать в стене специальную нишу, оборудование можно разместить в коридоре, на кухне или в любой жилой комнате

Идеальный вариант для размещения оборудования – защищенная с двух сторон стенная ниша, позволяющая аккуратно расположить детали коллектора и подвести трубопровод. Если теплые полы монтируются по всему дому, то для относительно больших помещений требуются отдельные распределительные узлы.

Особенности установки оборудования

В сети интернет можно найти множество инструкций по монтажу и наладке оборудования, вот одна из схем подключения коллектора теплого пола. Она позволяет полноценно собрать систему своими руками, последовательно соединив важнейшие части – трубопровод, распределительный узел и котел.

При установке коллектора следует обратить внимание на такие «мелочи», как место крепления термодатчиков и дополнительный источник электроэнергии для блока питания

Начинать лучше с монтажа термометра и запорных кранов, которые устанавливаются на всех контурных выходах. Как правило, данные детали, регулирующие работу подачи и обратки, входят в комплект коллекторного набора. Пользуясь схемой, можно быстро и грамотно произвести монтаж самого распределительного узла, выполнить подключение труб для подачи и отвода теплоносителя, а также создать возможность отключения по необходимости одного или нескольких обогревательных контуров.

Соединение частей производится при помощи компрессорных фитингов. Для фиксации некоторых соединений используют стандартный комплект из гайки, втулки и кольцевого зажима. Если диаметр деталей не совпадает, применяют переходники.

Примерная схема-инструкция

Элементарный схематический пример – простой коллектор с комплектом запорных вентилей.

Простая схема монтажа коллекторного оборудования хороша для небольших помещений, в которых нагрев воздуха производится непостоянно, например, для ванных комнат

Процесс установки выглядит следующим образом. Первоначально к распределительному узлу подключают две трубы – для подачи и обратки, затем присоединяют элементы обогревательного контура – ветки-теплоносители для теплого пола. Данная система полностью зависит от работы отопительного котла: любое понижение температуры в котле или ограничение подачи теплоносителя сказывается на снижении температуры пола в помещении.

Чтобы простейшая схема стала более функциональной, следует добавить насос циркулярного типа, отводчик воздуха, сливной кран, трехходовой смеситель. Такая подборка позволит контролировать обогревательный процесс в полном объеме.