Коллектор с расходомерами для теплого пола

Сегодня многие владельцы жилья отдают предпочтение системам отопления жилых помещений, в которых ведущее место отводится теплым водяным полам. Используя тепловую энергию жидкого теплоносителя, можно добиться высоких качественных показателей в обогреве жилья. Сама конструкция отопительной системы уже на первый взгляд дает все основания считать подобный способ обогрева эффективным. Принцип работы водяных полов в корне отличается от традиционных способов обогрева. В данной ситуации важна функциональность каждого элемента, прибора и устройства, включенных в единый комплекс оборудования.

Смесительный узел системы тёплых полов с расходомерами и термостатами

Качественная работа системы обогрева во многом зависит от того, насколько грамотно расходуется теплоноситель в трубопроводах водяных полов. С этой задачей справляются коллекторы теплого пола, которые вместе с расходомерами обеспечивают рациональное распределение котловой воды в отопительные контуры. Что собой представляет технологическая связка «коллектор – расходомер», насколько важны ее функции, и каким образом она действует? Постараемся ознакомиться более детально с этими и многими другими вопросами.

Теплый пол и место, которое занимает в нем коллектор с расходомерами

Особенность теплого пола как отопительной системы заключается в том, что подогретый теплоноситель, двигаясь по отопительному контуру, передает часть тепловой энергии поверхности пола. Таким образом, за счет нагрева пола происходит передача тепла воздушной массе, циркулирующей внутри помещения, в направлении снизу вверх. Подачей теплой воды в отопительные контуры, интенсивностью и скоростью потока занимается целый ряд устройств, включая:

Контроль над распределением теплоносителя осуществляет расходомер для теплого пола. Этот прибор играет одну из ключевых ролей в работе всей насосно-смесительной группы. Коллектора для теплого пола рассчитаны на подачу горячей воды и сбор отработанного теплоносителя для его дальнейшего использования в трубопроводе системы отопительной системы. В насосно-смесительном узле осуществляется смешивание горячей воды, поступающей от источника нагрева, с возвращаемым в контур теплоносителем — обраткой. На этом принципе действия базируется функциональность и эффективность греющих полов.

Смесительный узел с ротаметрами системы тёплого водяного пола

Вместе с работой предохранительных клапанов, ротаметры рассчитаны на регулировку температуры теплоносителя в отдельных контурах водяного пола. Благодаря этим устройствам обеспечивается необходимый объем подготовленной воды, поступающей в систему тёплого водяного пола. Другими словами, это оборудование отслеживают количество теплоносителя в водяном теплопроводе, следовательно, и функциональность всей системы отопления.

Функциональность расходомера

Ротаметр или, если давать полное определение этому узлу, поплавковый ротаметр, на первый взгляд, обычное механическое устройство. В основу конструкции изделия входит пластмассовый корпус (встречаются модели из латуни), внутри которого размещен полипропиленовый поплавок. Корпус оснащен прозрачной колбой, на которой нанесена разметочная шкала. Перемещение поплавка вверх-вниз внутри прибора указывает на определённое значение на шкале, по которому можно судить об объёме теплоносителя, циркулирующего в системе трубопроводов — достаточно ли его для полноценной работы отопительных контуров.

Традиционный расходомер для коллектора теплого пола в различных вариантах исполнения: слева — в пластиковом корпусе, справа — латунный.

С точки зрения теории, система отопления может работать и без этого прибора. В этом случае придется вручную регулировать объём поступающей в контур воды, основываясь на личных ощущениях при изменении температуры воздуха в помещении.

На заметку: по звуку работающего насоса и по интенсивности нагрева теплого пола можно судить о степени полноценности снабжения горячим теплоносителем всех обогревательных контуров.

Отказаться от использования расходомера при устройстве тёплых полов чреват следующими проблемами:

• отдельные контуры водяного пола будут снабжаться теплоносителем без учёта особенностей помещения, в результате чего значения температуры напольной поверхности отапливаемых комнат будут различаться;
• расход энергоносителя, используемого для работы нагревательных приборов (электричество или газ), будет повышенным.

К примеру, вы планируете отапливать одновременно ванную и детскую комнату. Автономный газовый котел будет греть воду для ванной и детской одинаково, в одном температурном режиме. Однако, ванная комната меньше по площади, и для ее обогрева потребуется меньше котловой воды, чем для снабжения теплого пола в детской. Добиться оптимального снабжения теплоносителем теплых полов в каждом помещении можно с помощью расходомера. Следовательно, за счет работы этого устройства удастся добиться в ванной и детской комнате индивидуальных для комфорта значений температуры.

Оценивая работу и принцип действия устройства, можно сделать следующие выводы:

• прибор функционирует полностью автономно, не требуя дополнительных источников питания;
• принцип работы расходомера позволяет создать оптимальный расход теплоносителя для отопительных контуров, существенно снижая энергозатраты нагревательных приборов;
• конструкция прибора обеспечивает визуальный контроль над количеством воды в трубопроводах;
• коллектор вместе с расходомерами для теплого пола существенно облегчает контроль над работой всей системы, прост в установке и неприхотлив в обслуживании.

Важно! Монтаж прибора осуществляется строго в вертикальном положении, просто вкручивая прибор в специальное гнездо коллектора. Фиксируется прибор с помощью накидной гайки.

На заметку: монтируя теплый пол, старайтесь добиться одинаковой протяжённости тепловодов всех водяных контуров — несмотря на возможные различия в конфигурации, это существенно упрощает регулировку всей системы отопления и позволяет добиться оптимальных температурных параметров.

Принцип работы расходомера. Монтаж и настройка

При монтаже коллектора и подключении нагревательных контуров теплых полов расходомер ставится на собирающую гребенку, в которую поступает отработанная вода. Когда температура теплоносителя достигает заданного значения, в обратной части коллектора срабатывает клапан, сужая или полностью перекрывая просвет для поступления воды. Чтобы система работала по описанной схеме, насосно-смесительный узел и коллектор оснащают термостатами.

Колба расходомера со шкалой расхода теплоносителя

Для того, чтобы уровень воды в прозрачной колбе совпадал с делениями шкалы по горизонтали, прибор должен занимать вертикальное положение. Поэтому для нормальной работы контролирующей группы коллектор следует устанавливать с использованием отвеса или пузырькового уровня, добиваясь строго горизонтального положения комплектующих оборудования. Установка коллектора с отклонениями может стать причиной некорректной работы отопительного оборудования.

Важно! Финишная отделка помещений, установка коллекторного шкафа могут привести к повреждениям отдельных элементов смесительной группы, поэтому агрегаты и приборы системы отопления должны быть расположены компактно.

Установка и регулировка приборов выполняется в соответствии с инструкций по монтажу и эксплуатации, обычно в следующей последовательности:

• при помощи ключа вкрутить расходомер в технологическое отверстие сборной части коллектора;
• вращая колбу расходомера против часовой стрелки, подготовить прибор для работы;
• демонтировать заводской предохранитель (обычно в виде кольца);
• выставить нужный напор поворотом по часовой стрелке латунного кольца в корпусе до нужной отметки — место расположения поплавка будет демонстрировать выполненную юстировку;
• для предотвращения механических повреждений прибора закрыть латунное кольцо специальной накладкой;
• проверить работу прибора в составе всей системы отопления.

В заключение

При эксплуатации водяного теплого пола колба расходомера на коллекторе должна быть доступной визуальному контролю и, при необходимости, техническому обслуживанию.

Каждый водяной контур, подключенный к коллектору, оборудуется индивидуальным расходомером.

На качество отопления и функциональность системы водяных полов выбор модели прибора особо не влияет — при соблюдении правил установки и эксплуатации оборудования тёплых полов можно добиться необходимых показателей установкой любых приборов качественного исполнения.

Способы регулировки температуры теплого водяного пола

Выделив немалое количество средств на создание системы водяного теплого пола (ТП), пользователь порой не получает ожидаемого уровня комфорта или экономии, о которых наперебой твердят сторонники подобного отопления. И если расчет коммуникаций был выполнен верно, а монтаж проведен без ошибок, то, скорее всего, причина неэффективности тепловой установки в её некорректных функциональных настройках. К ним в первую очередь относится регулировка температуры теплого водяного пола. При этом она опирается на понятия температуры теплоносителя в системе и поверхности напольного покрытия, а также температурного режима в помещениях.

Разберем, как на практике связываются воедино эти понятия, при различных способах управления ТП.

Оптимальные температурные параметры

Предпочитаемая температура теплого пола подбирается под индивидуальные запросы. Ведь кому-то нравится бодрящая свежесть в доме, а кто-то желает нежиться в согревающих энергетических потоках. Тем не менее, существуют общепринятые нормы по подготовке теплоносителя, прогреву напольных покрытий и, соответственно, воздуха в помещениях. Они обуславливаются санитарными и технологическими требованиями. Об этих нормах уже упоминалось здесь, однако, напомним кратко:

• оптимальной считается температура поверхности пола 28 0 С;
• если помещение рассчитано на длительное пребывание жильцов или в нем имеются другие источники отопления, то целесообразно снизить температуру до 22-26 0 С – такой энергетический режим является оптимальным с медицинской точки зрения. Кроме того, нагрев покрытий незаметен при телесном контакте с ними, что не вызывает тактильного дискомфорта;
• для помещений, где ТП является единственным источником отопления, а также, где жильцы находятся лишь периодически (ванная, туалет, прихожая, лоджия, крытая веранда), температуру поверхности напольного покрытия допустимо поднять до 32 0 С.

Способы управления температурой теплого пола

Для обеспечения указанных требований санитарных и технологических норм, предпочтений пользователей, настройка теплого пола может осуществляться способами регулировки:

• температуры теплоносителя, поступающего на входе в систему ТП. Основное управление интенсивностью теплового потока осуществляется изменением установок теплогенератора (котла). Оно подходит только при подаче низкотемпературного теплоносителя, когда на компенсацию теплопотерь напольного обогрева работает отдельный котел. Этот метод регулирования является наиболее простым, хотя и низкоэффективным, поэтому в небольших частных системах ТП используется редко;
• коллекторов и смесительных узлов. Подобная регулировка может быть ручной или автоматической, осуществляться индивидуально по каждому контуру или в целом по всей группе нагрева – на общей гребенке, через которую идет снабжение теплоносителем нескольких веток ТП.

Точками отсчета для изменения настроек системы могут стать замеры температуры теплоносителя в подающем или обратном распределителях. Ведь для водяного обогрева, в отличие от электрического, не характерна установка тепловых датчиков в конструкцию пола – их монтируют непосредственно на коллекторах. Чаще всего такие датчики или чувствительные элементы являются частями термостатических клапанов, посредством которых и осуществляется регулировка теплого пола.

Управляющие сигналы на автоматические устройства также могут поступать с воздушных термодатчиков, размещенных в отапливаемых помещениях.

Ручная регулировка коллекторов ТП

Наиболее простой, хотя и затратный по времени способ настройки – это регулировка температуры теплого пола с использованием ручных вентилей. Задача несколько упрощается с установкой на гребенку расходомеров (ротаметров).

Расходомеры упрощают дозировку количества циркулирующего теплоносителя (расхода) в одном отдельно взятом контуре системы теплого пола. В случае группового контроля температуры, по всему коллектору, ротаметр может также использоваться для балансировки поступления теплоносителя (сглаживания разницы в гидравлических сопротивлениях) по петлям различной длинны.

Основные элементы расходомерного клапана, это:

• корпус с запорно-регулирующим клапаном. Он вкручивается в соответствующее техническое отверстие коллектора;
• колба из прозрачного пластика или стекла с нанесенной шкалой;
• поплавок указатель, позволяющий визуально контролировать расход жидкости через ротаметр.

Ручная регулировка коллектора теплого пола осуществляется путем прикручивания/откручивания ручных вентилей или настройкой пропускной способности расходомеров.

Важно! Улучшение эффективности работы системы напольного отопления, в результате её ручной настройки, будет заметно лишь в случае интенсивной циркуляции теплоносителя по ней. Добиться этого возможно только, при использовании отдельного теплонасоса.

Последовательность ручной настройки температуры теплого водяного пола

В начале настроечных операций необходимо убедиться, что трубопроводы системы ТП (вторичного контура) полностью заполнены теплоносителем и не имеют воздушных пробок. Их наполнение осуществляется вслед за основной системой отопления (первичным контуром). В это время вся запорно-регулирующая арматура на коллекторах должна быть закрыта.

После открытия коренных кранов на подачу и обратку распределителей для теплого пола, последовательно открываются запорные устройства на каждой из петель. Стравливание воздуха осуществляется через краны Маевского или автоматические воздухоотводчики гребенок. Заполнение очередной ветки рекомендуется выполнять, только после полного заполнения предшествующей и её гарантированного обезвоздушивания.

Завершив заполнения первой петли необходимо включить теплонасос вторичного контура отопления и прогнать теплоноситель по его системе. Эффективность циркуляции жидкости проверяется встроенными или накладными термометрами. В крайнем случае, можно просто одновременно приложить руки к трубам подачи и обратки – они должны быть теплым, но с небольшой разницей в нагреве.

Заполненную первую петлю, следует отсечь с обоих концов от коллекторов, используя локальную запорно-регулирующую арматуру. Затем, вышеперечисленные действия осуществляются со следующей петлей.

После последовательного заполнения всех контуров ТП, их запорные устройства открываются, а теплонасос включается в рабочий режим. Температура теплого водяного пола настраивается через подачу теплоносителя в каждую его ветку. Она устанавливается изменением расхода жидкости (вентилем либо ротаметром), а контроль осуществляется по изменению градиента температур между подающим и обратным потоком. В конечном итоге, эта разница для различных контуров должна оказаться одинаковой, в пределах 5-15 0 С. Чем длиннее петля, тем интенсивнее будет остывать теплоноситель и тем больший расход его требуется.

Важно! Теплообмен в напольных водяных системах отопления осуществляется с большой инерционностью. Задержка прогрева поверхности покрытия особенно заметна, если трубы уложены в слишком толстую бетонную заливку (свыше 60-70 мм). Иногда эффект от изменения интенсивности подачи теплоносителя становится заметным только через несколько часов.

Для контроля правильности регулировки теплого водяного пола рационально, использовать бесконтактные лазерные или контактные электрические термометры. Их монтаж для замера температуры труб подачи и обратки поможет сократить время получения результата изменения настроек с нескольких часов до 10-15 мин.

Автоматическая регулировка температуры ТП

Автоматическая регулировка теплого пола может осуществляться термомеханическим или электронным способом с применением электромеханических исполнительных устройств, управляющих работой запорной арматуры.

Термомеханическая система управления

Основывается на работе термостатических клапанов или кранов с термоголовками, реагирующих на изменение температуры теплоносителя. Различные модели подобной запорно-регулирующей арматуры сегодня предлагает множество производителей, например, Oventrop. Однако независимо от названия и типа используемого в них термореактивного вещества (жидкости или газа), это термомеханические саморегулирующиеся механизмы, которые наиболее целесообразно устанавливать для контроля температуры одного, отдельно взятого контура.

Принцип действия термоклапанов прост, что делает их весьма надежными и отказоустойчивыми. Медный, латунный или бронзовый сердечник, установленный в корпусе устройства, разогреваясь проходящим потоком теплоносителя, передает температуру термореактивному наполнителю. В свою очередь, увеличивающийся в объеме термореактивный элемент толкает сердечник, который перемещая клапан, постепенно блокирует циркуляцию нагретой жидкости.

Термостатический клапан для теплого пола, помимо установки на распределительной гребенки, может монтироваться в отдельную сборку типа «унибокс». Подобные сборки включают также автоматические воздухоотводчики, которые совместно с термостатами помещаются в компактные коробки (боксы). Использование «унибокса» позволяет для регулировки температуры в отдельно взятой ветке ТП не привязываться к громоздким коллекторным шкафам, что особенно удобно при небольшом количестве контуров.

Кроме того, термомеханические регуляторы тёплого пола могут иметь выносные воздушные чувствительные элементы. Они позволяют настраивать их на управление потоком теплоносителя не по его температуре, а по температуре воздуха в помещениях. Принцип их действия тот же, только термореактивное вещество гораздо чувствительней. Воздушную термоголовку целесообразно устанавливать для одновременного контроля нескольких контуров в одном помещении, где водяной напольный обогрев является единственным источником отопления.

Электронная система управления

В ее состав входят электронные термометры, контроллер и электроприводы (исполнительные устройства, сервоприводы). Механизмы электроприводов могут крепиться к смесительным головкам обычных регулировочных вентилей (клапанов) или являться частью их конструкции. Изменение интенсивности подачи теплоносителя осуществляется в соответствии с заданными пороговыми значениями. Средой измерения для датчиков температуры автоматического регулятора температуры теплого пола может служить как теплоноситель, так и воздух в помещениях.

Важно! Подобная регулирующая аппаратура является достаточно дорогим удовольствием, но при этом она способна обеспечить оптимальные режимы работы напольного обогрева и максимальную экономию энергоресурсов. Кроме того, электронные регуляторы позволяют программировать ТП с привязкой режимов его работы к различным временным периодам, что гарантирует пользователю максимальный тепловой комфорт.

Влияние способа подачи теплоносителя на выбор технологии регулировки

Контроль разогрева водяных теплых полов, оборудованных собственными теплонасосами, происходит в условиях непрерывной подачи теплоносителя с большой скоростью и в больших объемах. Такие системы используют подмес охлажденной жидкости к потоку подачи, чтобы привести его энергетические параметры к заданным. Подмес осуществляется в насосно-смесительных узлах (НСУ), которые понижают температуру теплоносителя из первичного высокотемпературного контура отопления до расчетных. Дальнейшая регулировка температуры теплого пола осуществляется на гребенках и уже была описана выше. НСУ блоки обеспечивают оптимальные условия работы напольного обогрева, а также позволяют устанавливать его на неограниченных площадях.

Тем не менее, при небольшой квадратуре ТП имеется возможность уйти от использования дорогих смесительных узлов. Температура теплоносителя для теплого пола, в этом случае, поддерживается способом ограничения потоков или по RTL схеме. Функциональный принцип действия схемы заключается в порционной подаче теплоносителя в контуры. В каждой ветке активный элемент термостатического клапана, установленный на обратке, разогревшись до установленного температурного максимума, перекрывает поток рабочей жидкости. Тепло, постепенно отдаваемое теплоносителем, рассеивается в бетонной стяжке. После охлаждения системы до минимального температурного порога, клапан открывается, и цикл порционной подачи повторяется.

Простота RTL регулировки нагрева теплого пола делает её особенно привлекательной. Ведь для неё достаточно использования набора термомеханических клапанов, установленных на гребенке, либо компактных сборок типа «унибокс». Однако, выбирая RTL схему, не стоит забывать и о её ограничениях:

• она применима только в теплых полах, выполненных под толстую бетонную стяжку, играющую роль теплового аккумулятора;
• для эффективного функционирования, помимо хорошего теплоотвода, трубопроводы контуров должны обладать минимальным гидравлическим сопротивлением. Это необходимо для быстрого обновления теплоносителя. С учетом отсутствия теплонасоса в системе ТП подобные условия соблюдаются, если длина веток не превышает 50 м при диаметре трубопроводов 16 мм. Если же необходимо несколько увеличить длину прокладки контуров, то рекомендуется использовать трубы Ø 20 мм.

Важно! Использование труб разных диаметров в одной системе (на одном коллекторе) теплого пола с RTL регулированием настоятельно не рекомендуется.