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

5 Схем подключения водяного теплого пола

Вступление

Система водяной теплый пол самая сложная система обогрева полами по расчёту, монтажу и подключению. Каждый этап реализации водяного пола влияет на конечный результат отопления теплыми полами. В этой статье посмотрим практикующие схемы подключения водяного теплого пола.

Учитываем особенности

Чтобы более подробно разобрать схемы подключения теплого пола с жидким теплоносителем вспомним некоторые особенности этой системы обогрева.

• Во-первых, рекомендуемая температура в системе должна быть 35-45˚C. Не больше. Варианты температур в радиаторах отопления для теплых полов не подходят. Это значит, что на входе воды в систему необходимо предусмотреть механизм регулирования (снижения) температуры теплоносителя.
• Во-вторых, циркуляция теплоносителя в системе должна быть постоянной. При этом скорость его движения не должна превышать 0,1 м в секунду;
• В-третьих, разница температур теплоносителя на входе и выходе не должна превышать 10˚C;
• В-четвёртых, система водяной теплый пол не должна влиять на другие системы отопления, а также на систему водоснабжения дома.

Схемы подключения водяного теплого пола

Теперь посмотрим практичные схемы подключения теплого пола в доме.

Прямое подключение от котла

Данная схема наиболее проста в монтаже, однако имеет ряд ограничений для реализации.

• Во-первых, она может применяться только в низкотемпературных котлах с возможностью регулирования температуры теплоносителя. Как следствие эта схема может применяться только тогда, когда отсутствует радиаторное отопления, а теплый пол единственный источник тепла в доме.
• Во-вторых, несмотря на кажущуюся простоту монтажа, схема «капризна» к нюансам подключения и требует опыта подобных работ.

Реализуется данная схема подключения с помощью 3-х ходового или 2-х ходового клапанов.

3-х ходовой клапан

Задача 3-х ходового клапана в смешении горячего (прямого) и холодного (обратного) потоков теплоносителя. На схеме вы видите вариант установки 3-х ходового клапана. Здесь он играет роль термостата.

Термостат это прибор обеспечения постоянной температуры, в нашем случае, теплоносителя.

Данная схема имеет ряд особенностей. Во-первых, она не работает в контурах длиннее 35-40 метров. Во-вторых, она не пригодна, если нужно по отдельности регулировать температуру каждого контура.

• Первый недостаток устраняется установкой температурных датчиков с сервоприводами и термостатическими клапанами на каждый контур.
• Второй недостаток устраняется установкой циркуляционного насоса.

2-х ходовой клапан

Альтернатива 3-х ходового клапана, является 2-х ходовой клапан или питающий клапан.

Его задача, обеспечить не постоянный, а периодический подмес воды. Обеспечивает такой подмес термоголовка с термодатчиком входящая в конструкцию клапана. По сути, 2-х ходовой клапан либо отсекает горячую воду от котла, либо добавляет её в систему.

Плюс такой схемы, в простоте и невозможности перегрева. Недостаток, в 200 метровом ограничении площади обогрева. Решаются ограничения в установке циркуляционных насосов с организацией параллельного или последовательного (популярного) типа смешивания.

Схема подключения ВТП через насосно-смесительный узел

Эту схему применяют для одновременного подключения к котлу отопления радиаторов (основное отопление) и водяного теплого пола (дополнительное отопление).

Для реализации этой схемы потребуется коллекторный узел с насосно-смесительным узлом. Коллекторный узел продается в готовом виде и входит в сборку коллекторного шкафа теплого пола. Цена коллекторного узла 10-20 тыс. руб. Опытные мастера собирают насосно-смесительный узел сами.

Задача насосно-смесительного узла обеспечить высокую скорость теплоносителя в системе с возможностью точной и главное, независимой, регулировки температуры. Благодаря насосно-смесительному узлу контура водяного теплого пола от контура радиаторов работают независимо.

Такая независимость контуров обеспечивает гарантированную надежность работы и качество подключения системы водяной теплый пол в доме.

Прямое подключение ВТП от радиатора отопления

Используется для подключения одной нитки теплого пола в небольшом помещении до 10 кв. метров.

Подключение ТП через термостатический клапан, это самый простой и вместе с тем, самый спорный способ подключения. И вот почему.

Во-первых, это способ работает только для совсем маленьких помещений площадью не более 10 кв. метров. Во-вторых, данная схема не обеспечивает высокую скорость теплоносителя и разница температур входа и выхода теплоносителя доходит до 40-45˚C, вместо, нормативных 5-10˚C.

Если кратко описать суть подключения теплого пола через термостатический клапан, это еще один радиатор отопления комнаты, только уложенный в пол. В контуре радиаторного отопления делается петля, ставится тройник, врезается клапан и ставится воздухоотводчик.

Регулировка в таком контуре производится через термоголовку с датчиком (накладным или погружным) прикреплённым к трубе отопления. есть варианты регулировки от температуры воздуха в комнате.

Гидравлический разделитель

Эта схема используется в комбинированных схемах отопления с радиаторами. По сути, является схемой гидравлического разделения системы радиаторного отопления и системы теплый пол.

Если в системе радиаторного отопления используется циркуляционный насос, то наличие второго насоса в смесительном узле может привести к конфликтному нарушению гидравлических режимов.

Для параллельной работы двух насосов в системе отопления устанавливают гидравлический разделитель или теплообменник. Пример на схеме.

Вывод

В статье рассмотрены 5 схем подключения водяного теплого пола. Все они имеют практическое воплощение и активно используются в различных системах отопления.