Схемы узлов смешения водяного отопления

Виды смесительных узлов для отопления

Смесительный узел – это узел, в котором происходит смешивание. В системах отопления это смешивание двух разных сред (жидкостей).

Назначение смесительного узла – получить необходимую настроечную температуру теплоносителя.

Смесительные узлы можно разделить на две категории:

1. Последовательный тип смешивания

2. Параллельный тип смешивания

Последовательный тип смешивания является самым энергоэффективным и более производительным типом смешивания и вот почему:

1. Более производительным он является, потому что весь расход насоса идет в контур, которому контролируется температура теплоносителя. То есть в зависимости от параллельного типа смешивания в последовательном типе смешивания весь расход идет тому контуру, для которого и предназначен смесительный узел.

2. Энергоэффективным он является, потому, что возвращаемый теплоноситель из смесительного узла обладает самой низкой температурой. Что согласно теплотехнике увеличивает мощность теплоотдачи. Смесительный узел с последовательным типом смешивания обязательно внедряется в низкотемпературные системы отопления

Параллельный тип смешивания, на мой взгляд, является некоторым уродом в системе отопления. Так как любому развивающемуся человеку сначала проще изобрести смесительный узел с параллельным типом смешивания.

Недостатки параллельного типа смешивания:

1. Расход насоса распределяется по разные стороны от смесительного узла. В некоторых смесительных узлах имеется внутренние потери расхода из-за особенностей движения теплоносителя.

2. Температура теплоносителя, от которой избавляется смесительный узел, равна настроечной температуре смесительного узла. Что однозначно является неразумным подходом к энергоэффективности. Такой узел подходит для высокотемпературных систем отопления. Где имеются контура с высокими температурами.

Смесительный узел с последовательным типом смешивания, который имеет центральное смешивание.

Смесительный узел с последовательным смешиванием, который имеет боковое смешивание.

Что такое центральное и боковое смешивание написано здесь: http://infosantehnik.ru/str/50.html

Смесительный узел с параллельным типом смешивания, у которого клапан имеет центральное или боковое смешивание.

Смесительный узел с параллельным типом смешивания, который имеет боковое смешивание.

Смесительный узел с двойным смешиванием

В такой схеме смесительного узла присутствую два узла смешивания и его смело можно назвать смесительный узел двойного смешивания.

Смешивание происходит в двух местах:

Расход насоса распределяется в трех контурах: (С1-С2),(С3-С4),(Линия 1)

Самый дешевый и не энергоэффективный смесительный узел марки:

Такой узел предназначен для теплых водяных полов. Подходит для высокотемпературных систем отопления. Например, если имеется радиаторное отопления (не ниже 60 градусов), и теплые водяные полы, которым температура теплоносителя рассчитана не выше 50 градусов. То есть на вход требуется всегда выше температура, чем настроечная.

Условие Т1>Т2. Невозможно чтобы Т1=Т2. Это условие относится ко всем смесительным узлам с параллельным типом смешивания. Повторюсь, для низких температур такой узел не подходит.

Смесительный узел с последовательным типом смешивания, имеющий трехходовой клапан с центральным смешиванием обладает самым энергоэффективными характеристиками.

Пример энергоэффективного узла смешивания

У такого смесительного узла может быть условие когда температура С1=С3

Смесительный узел DualMix от Valtec

Dualmix является параллельным типом смешивания, у которого по умолчанию в комплекте имеется трехходовой клапан с боковым смешиванием.

Смесительный узел CombiMix от Valtec

Смесительный узел CombiMix является последовательным типом смешивания, но это боковое смешивание. И к сожалению такой смесительный узел не подходит для низких температур. То есть температура на входе должна быть выше настроечной температуры узла.

Недостаток смесительного узла CombiMix в том, что этот смесительный узел с боковым смешиванием. А для низкотемпературных систем отопления подходят смесительные узлы, в которых имеется трехходовой клапан с центральным смешиванием.

Подробнее о клапанах и типах смешивания найдете здесь: http://infosantehnik.ru/str/50.html

Кстати готовые смесительные узлы FAR (TERMO-FAR) вполне удовлетворяют требованиям энергоэффективновсти.

В таком узле имеется термостатический смеситель с центральным смешиванием. То есть когда закрывается горячий проход, то в это же время открывается холодный проход. Каждый из двух проходов могут быть полностью закрыты по отдельности. Только такой трехходовой клапан может быть энергоэффективным. В любом случае узнавайте подробную работы трехходовых клапанов. Потому что могут подсунуть клапан с боковым смешиванием и тогда труба дело…

Можно приобретать готовые изделия они обычно имеют трехходвые клапана с центральным смешиванием, которые позволяют иметь одинаковую температуру настройки и входящей температуры.

Для получения смесительных узлов можно использовать различные клапана подробнее здесь:

Схемы узлов смешения водяного отопления

Смесительный узел. Принцип работы. Назначение и расчеты.

Смесительный узел — это специальная цепь трубопроводов, которая образует смешивание двух разных потоков в один.

Для чего это нужно?

Для того, чтобы получить пониженную или другую температуру. Для того, чтобы получить дополнительный расход в контуре отопления.

Видеоурок по расчету смесительного узла

Гидравлический разделитель (гидрострелка) по своей природе образует смесительный узел, но он создает независимое пространство внутри себя, и в этом пространстве присутствуют два и более, независимых контуров.

Подробнее о гидравлическом разделителе:

Чем же отличается смесительный узел от гидрострелки?

В смесительном узле происходит принудительное разделение потоков, то есть имеется не прерывный поток воды и он делиться за счет только движения воды. В гидрострелке получается область, где вода находится в свободном положение, эту воду начинают разгонять силы создаваемые насосом: Поток от одной зоны к другой.

В смесительном узле движение воды сразу смешивается. То есть смешиваются два разных потока в один поток.

Рассмотрим абсолютную схему смесительного узла

Важно понять, что существуют два типа смешивания: Последовательный и параллельный.

Последовательный тип смешивания хорош тем, что весь расход насоса идет потребителю.

Параллельный тип смешивания хорош тем, что можно сделать для регулировки один двухходовой клапан для регулирования. Но у параллельного типа смешивания есть один большой недостаток, это непостоянный расход потребителя. Так же расход насоса разбавляется с расходом источника.

Существует такая странная схема, которую можно сравнить с комбинированным типом смешивания. Такой тип смешивания содержит в себе сразу и параллельный и последовательный тип смешивания.

Комбинированный тип смешивания можно переключать из параллельного типа смешивания в последовательный тип смешивания. Также можно проводить различные балансировочные действия, для получения сразу двух типов смешивания. Такая схема подойдет там, где нужно сделать определенные расходы между контуром источника и контуром потребителя.

Последовательный тип смешивания

Обладает большей производительностью расхода в отличие от параллельного типа смешивания.

Виды схем смешивания для последовательного типа смешивания разделяются только различностью элементов и способом расположения элементов, например:

Насос может быть и на подающей линии потребителя и на обратной линии потребителя.

Таким образом, получаются две комбинации схем смесительного узла:

Для регулировки температуры, необходимо менять расходы между контурами источника и перемычки.

Для этого существуют трехходовые клапаны. Трехходовой клапан может быть установлен и на подающую линию и на обратную линию:

Важно понять, что трехходовой клапан регулирует проходы контуров источника тепла и перемычки. Контур потребителя тепла у трехходового клапан всегда открыт.

Вообще и насос, и трехходовой клапан должны по возможности работать на пониженной температуре теплоносителя для того, чтобы они прослужили долго. Трехходовой клапан однозначно нужно поставить на обратную линию потребителя. Насос для теплых полов ставят на подающую линию это связано с тем, чтобы теплоноситель толкал насос в теплые полы. В случаях, если в теплых полах образуется воздух, то насос может перестать качать теплоноситель через теплый пол. Насос может оказаться завоздушенным. При радиаторном отоплении насос можно смело ставить на обратку.

За место трехходового клапана можно использовать обычные краны, клапаны или балансировочные клапаны.

Параллельный тип смешивания

Позволяет получить свойство, при котором расход насоса делиться на контур источника тепла и потребителя тепла. Если потребитель меньше потребляет расход, то расход потребляется больше через источник тепла и наоборот.

В параллельном типе смешивания необходимо регулировать только контур источника тепла. Такой тип смешивания подходит в том случае, если расход источника тепла намного меньше чем расход потребителя.

Смесительный узел для теплого пола

Лучшим вариантом может служить только смесительный узел с последовательным типом смешивания, так как имеет большую производительность по расходу.

Подробнее о трехходовых клапанах и схемах с их применением Вы найдете Здесь:

На рынке существуют готовые смесительные узлы типа:

Смесительный узел dualmix является абсолютно параллельным типом смешивания.

Смесительный узел combimix является последовательным типом смешивания. Имеются дополнительные настройки. Настройка балансировочного клапана уменьшает или увеличивает проток по тепловому контуру (контур котла). Перепускной клапан служит для того, чтобы при закрытых контурах давать расход насосу.

Скачать программу CombiMix 1.0

Что касается расчетов по диаметру труб в смесительных узлах, то Вы найдете описание в разделе:

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