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

Сборка и установка коллектора водяного теплого пола

Насосно-смесительный узел и коллекторная группа водяного теплого пола предназначены для регулирования циркуляции теплоносителя в контурах, контроля давления в отопительной системе, устранения воздушных пробок и управления температурой. Как происходит сборка коллектора для теплого пола, основные схемы подключения и часто совершаемые ошибки, рассмотрим далее. Про устройство и принцип действия можно почитать здесь

Для чего нужен коллектор теплого пола

Система «водяной теплый пол» – эффективный способ равномерного обогрева всех помещений в доме. Монтаж такого вида отопления без коллекторной группы возможен при условии того, что будет проложен единственный контур. Однако, максимально возможная длина одной трубы не должна превышать 70 м, что фактически покрывает семь квадратных метров. Таким образом, в среднем на комнату потребуется минимум 2 контура.

Насосно-смесительный узел с минимальным количеством контуров

При прокладке водяных теплых полов одновременно в нескольких комнатах без включения коллектора, регулировать основные показатели корректной работы отопительной системы будет нельзя. Отсутствие коллекторной группы чревато серьезными проблемами:

• Невозможность регуляции давления в системе отопления и стравливания воздуха;
• При повреждении трубы водяного теплого пола, придется отключать его полностью во всем доме;
• Неравномерный обогрев помещений дома.

Неправильное функционирование системы приведет к дорогостоящему ремонту. Если вы обладаете некоторыми навыками, возможна установка узла без привлечения специалистов. Достаточно приобрести подходящую по параметрам насосно-смесительный узел коллекторную группу и подключить их с соблюдением технологии.

Из чего состоит коллектор для теплого пола

Система управления водяным теплым полом представляет собой совокупность клапанов, датчиков, приводов и других элементов. Принцип работы коллектора прост – нагретый теплоноситель проходит по контурам, остывая и возвращаясь к исходной точке для повторного нагрева. Конструкция смешивает циркулирующую жидкость разной температуры, что позволяет получить оптимальные параметры теплых полов.

Стандартный узел подмеса и распределения для теплого пола в сборе состоит из:

• Смесительного узла (1) для разбавления горячей воды из котла. Подмешивание происходит автоматически за счет наличия температурных датчиков и сервопривода, используемого в качестве терморегулятора.
• Циркуляционного насоса (2) на трубе подаче теплоносителя. Насос обеспечивает систему правильным давлением для повышения эффективности отопления;
• Распределительной гребенки (коллекторной группы) (3), укомплектованной отводами для подключения водяных контуров и расходомерами для зонального распределения циркулирующей жидкости по трубам. А также байпасом (5) для предотвращения перегрева насоса.

Кроме того, в дорогих моделях коллекторов присутствуют термодатчики (4), регулирующие температурный режим в зависимости от температуры, и воздухоотводчик (4) для стравливания воздушных пробок.

Комплектующие для водяного теплого пола

Сложная конструкция смесительного узла и коллекторной группы дополняется множеством вспомогательных деталей, выполняющих ту или иную роль в регуляции работы теплых водяных полов:

• Управление термостатическим клапаном производится вручную либо автоматически с использованием электротермического привода.
• Гидравлическая балансировка петель напольной системы отопления происходит за счет настроечных клапанов (есть варианты с расходомерами либо без них).
• Обеспечение постоянного давления выполняется с помощью переливного клапана, перенаправляющего лишнюю жидкость в байпас.
• Запорный вентиль балансировки радиатора служит для открытия/закрытия подачи воды между коллектором и отопительной системы.
• Байпас с перепускным клапаном, расширительный бак, предохранительный клапан, а также коммуникаторы и контроллеры отвечают за беспроблемную эксплуатацию водяных теплых полов и непрерывный контроль за работой системы отопления.

Смесительный узел может иметь двух или трехходовые смесительные клапана. Первый вариант считается более надежным, так как позволяет ограничить поступление воды напрямую из котла с помощью балансировочного клапана и термостатических регулировочных узлов. Это сохраняет контур от воздействия кипятка, что особенно ценно при использовании труб из полипропилена.

Конструкция с 3-хходовым клапаном более универсальна в плане рекомендуемой площади обогрева. В отличие от двухходовых узлов, которые не могут обслуживать более 200 м², трехходовой клапан создает оптимальное давление в теплых полах любой квадратуры.

Коллектор для теплого пола своими руками

На данный момент существует множество вариантов сборки насосно-смесительного и коллекторного узла водяного теплого пола. Далее расскажем о самых популярных из них.

Сборка готового комплекта

Самый простой и надежный способ, но более дорогой — это купить готовый комплект насосно-смесительного узла и коллекторной группы. Руководство по сборке заводского комплекта содержит пошаговые инструкции, что позволяет собрать его своими руками даже неопытному мастеру.

Подключение труб теплого пола к коллектору производится с учетом пропускной способности распределительных гребенок и составленной схемы с обозначением размеров труб, точек их соединения с элементами отопительной системы и местами укладки. Работы по подключению водяного контура проводят после установки коллектора и системы защиты (байпас, воздушный клапан).

По окончании работ, соединения проверяют на герметичность. Для этого коллектор для теплого пола с расходомером подключают к главному насосу, который нагнетает требуемое давление, и оставляют систему на 24 часа. Если за сутки не произошло изменение установленных параметров – смесительный узел можно смело эксплуатировать. Все проверки должны проводиться до укладки финишного напольного покрытия.

Если вы задались целью собрать систему распределения водяного теплого пола самостоятельно, а не покупать готовый комплект, то рассмотрим более дешевые варианты конструкций своими руками.

Из профильной металлической трубы

Перед изготовлением коллектора необходимо составить схему с расположением всех элементов узла. В качестве материала изготовления лучше выбрать стальные трубы с квадратным типом сечения. Такой вид несложен в обработке, что существенно снижает трудозатраты на установку патрубков.

Коллекторы из профильной трубы применяются в отопительной схеме объектов с большим количеством контуров и гидравлическим разделителем. Параметры трубы квадратного сечения – 80*80 или 100*100 мм

Поэтапный процесс производства сборной конструкции распределительного узла выглядит следующим образом:

Коллектор из полипропиленовых труб

Если для изготовления используются трубы из полипропилена, стоит обратить внимание на наличие в них армирующего слоя. При его отсутствии пластиковая конструкция может быть подвержена деформации от присутствующего температурного режима.

Подробный технический процесс сборки коллекторной группы:

Смесительные узлы из полипропилена имеют важное преимущество перед металлическими «собратьями» – небольшую стоимость. В остальном придется примириться с рядом недостатков:

• Полипропиленовые коллекторы монтируют в системы с малым количеством отводов (не более 5 штук);
• Нельзя установить расходомеры;
• Требуется защитный ящик большего размера из-за массивности конструкции;
• Обязательно обладать набором профильных инструментов и навыками пайки.

Сборка распределительного колектора из отдельных элементов

Для тех, у кого нет в наличии специальных инструментов, можно собрать гребенку из отдельных готовых элементов. Лучше подбирать комплектующие одного производителя.

Контуры подсоединяют по выбранной схеме, придерживаясь главного правила – трубы с теплым теплоносителем, крепят наверху. Трубы с остывшим теплоносителем, закрепляют снизу.

На финишном этапе необходимо произвести опрессовку и контрольный запуск отопления для своевременного определения скрытых или явных недостатков сделанной конструкции.

Советы по установке коллектора теплого водяного пола

Использование заводского комплекта исключает ряд распространенных ошибок при монтаже узла. Готовая коллекторная группа для теплого пола уже оснащена необходимыми вентилями и прочими важными элементами.

Обязательно учитывать следующие рекомендации:

• Расчет тепловой нагрузки на контур рассчитывают до начала монтажа, и на основании полученных данных производят настройку балансировочного клапана;
• Шкаф для смесительного узла размещают в месте, находящемся на одинаковом расстоянии от подсоединяемых труб;
• Габариты коллекторного ящика следует выбирать соответственно размерам прибора;
• Под блоком обязательно предусмотреть пространство для загиба каждого контура;
• Для возможного увеличения водяных контуров стоит оставить несколько свободных патрубков;
• Наиболее эффективная система отопления получается при условии внедрения мощного циркуляционного насоса;
• При установке нескольких насосов обязательно использовать обратные клапаны.

Кроме прочего, разработку схемы коллектора теплого пола лучше доверить профессионалам, даже если планируется сборка своими руками. Дело в том, что произвести точные расчеты без соответствующих знаний довольно проблематично. Экономия на квалифицированном расчете параметров коллекторного узла может привести к серьезным расходам в будущем.

Коллекторный шкаф: назначение, разновидности и преимущества

Коллекторный шкаф – защитная конструкция, оберегающая смесительный узел от постороннего вмешательства. По сути, это короб, установленный в горизонтальном положении, оснащенный крепежными механизмами и дверцей.

Использование такого шкафчика дает возможность расположить коллекторный узел в удобном месте без ущерба для интерьера и технического наполнения. Таким образом, коллекторно-смесительный узел можно разместить в любой комнате, не опасаясь, что содержимым заинтересуются дети и домашние питомцы.

Различают два типа коллекторных шкафов:

• Наружные монтируются на поверхность стены с помощью специальных крепежей и ножек (при необходимости корректировки по высоте). Выводные щели прикрываются съёмными металлическими накладками. Сам шкаф покрыт порошковой краской или антикоррозийным составом по бокам, дверца может быть в белом, бежевом или другом цвете по вкусу потребителя.

Наружный коллекторный шкаф

• Встраиваемые устанавливают в нишу либо закрывают вагонкой или гипсокартоном. Боковые части, как правило, не окрашены, так как в них расположены крепежные и выводные пролеты. Фасад окрашивается в белый цвет, но также возможны варианты.

Встраиваемый коллекторный шкаф

Оба вида конструкций обязательно имеют крепкий замок, защиту от возможных термических ожогов. Шкафы располагают не ниже уровня пола, но и не поднимают слишком высоко. После установки короба, процесс сборки коллектора водяного пола проходит согласно задуманной схеме. При этом, все отводы остаются легко доступны для укладки контуров.

Внутрь шкафа можно поместить также и счетчик водоснабжения, совместив все контуры в одной точке. На стене вся конструкция будет выглядеть в разы эстетичнее, нежели связка труб водяного контура отопительной системы с многочисленными датчиками, вентилями и кранами.