Насосно-смесительный узел для котла: совмещаем радиаторы и теплый пол

Как совместить радиаторную систему отопления и водяной теплый пол? На один отопительный котел. Если можно, с видео сопровождением.

Здравствуйте, Халил! Чтобы одновременно подключить к котлу радиаторы отопления и водяной теплый пол, потребуется коллекторный узел. Его покупают в сборе (цена 10-20 тыс. руб., в зависимости от отапливаемой площади), или, при наличии опыта, собирают своими руками.

К примеру, цена на насосно-смесительный узел VALTEC COMBI стоит почти 15 тыс. руб. без учета коллекторов.

Valtec Combi с насосом 180 мм

Что такое смесительный узел

Котел нагревает воду обычно до 80-95°С, это оптимальная температура для использования в радиаторах. Однако по санитарным нормам температура пола не должна быть более 30°С.

Превышение этой температуры может привести к повышенному выделению вредных веществ из напольных покрытий, да и вообще по такому полу будет некомфортно ходить (см. статью о вреде теплого пола и ламината).

Учитывая толщину стяжки пола и напольного покрытия, температура теплоносителя в контурах — не выше 55°С. Именно поэтому воду для теплого пола подают через смесительный узел, в нем смешивается горячая жидкость с более прохладной (которая уже прошла через систему и успела остыть).
Схема работы системы показана на видео:

Элементы системы

Когда горячий теплоноситель доходит до коллектора, он упирается в предохранительный клапан. Термоголовка определяет температуру жидкости и если она превышает установленные значения, вентиль приоткрывается и холодный и горячий теплоноситель смешиваются.

Кроме того, если контуры длинные, часто делают насосно-смесительный узел своими руками. Он оснащен циркулярным насосом, который прогоняет через себя воду и увеличивает давление в системе.

Кроме основных элементов (двух- или трёхходового клапана и насоса), в узле бывают и дополнительные детали: байпас (перемычка), дренажные и отсекающие клапаны, воздухоотвод, расширительный бак.

Смесительный узел необходимо установить до контуров теплого пола, но необязательно он должен стоять прямо на входе. Можно установить смесительный узел в подвале, котельной или любой другой комнате.

Двухходовой клапан

Как устроена работа двухходового клапана

Термостатическая головка на двухходовом клапане постоянно контролирует температуру на входе в контур теплого пола. При необходимости она меняет положение вентиля и тем самым усиливает или ослабляет подачу воды.

Циркуляция устроена так, что вода идет по кругу, а горячий теплоноситель добавляется, когда температура падает. За счет низкой пропускной способности такой вариант регулирует температуру плавно и без резких скачков.
В большинстве случаев устанавливают именно такой коллектор для теплого пола своими руками. Однако он не подходит для помещений с площадью отопления свыше 200 кв. м.

Двухходовой регулирующий клапан RV 113 в разрезе

Трёхходовой клапан

Устройство трёхходового клапана с байпасом

Этот вид принципиально отличается от предыдущего. Он смешивает обратку с горячим теплоносителем внутри. В клапане находится заслонка, которая перпендикулярно расположена между подачей и обраткой. Меняя его положение, регулируется соотношение теплой и холодной воды. Часто на такие системы ставят контролеры с сервоприводами, которые меняют температуру автоматически в зависимости от погоды, температуры в доме и т.п.

Схемы смесительных узлов

• К трубам подключаются соединители (№6).
• К выходу №10 подключается подача горячего теплоносителя от котла, а к №11 – обратка.
• Схему можно дополнить автоматическим воздухоотводом.

Подачу и обратку от высокотемпературного контура лучше всего подключать через кран «американку».

Второй вариант узла также подходит для обогрева 15-20 кв. м., но в отличие от предыдущего варианта имеет автоматическую регулировку, за счет установленной термоголовки с выносным датчиком.

• Для его подключения смесительный клапан (№1) монтируется знаком «+» в сторону крана-американки от подачи.
• Подача и обратка подключается к американкам через соединители с наружной резьбой (№4 – вход, №7 выход воды).
• Работа циркулярного насоса (№18) направлена в сторону смесительного клапана (№1).
• Контуры теплого пола подсоединяются к выходам под номером 12 и 22.

Насосно-смесительный узел от Valtec

Третий вариант коллекторного узла уже подходит для 2-4 контуров отопления площадью 20-60 кв. м. На схеме показан пример с ручным регулированием.

• Для подключения подачу от котла подсоединяют к выводу №16, а обратку к выводу №17.
• Для хорошей работы системы длина петель должна быть примерно одинаковой.
• В схеме показан вариант для двух контуров, если же нужно подключить три или четыре штуки, то коллекторы (9) заменяются на один регулируемый коллектор и один с шаровыми кранами (VTc.560n и VTc.580n).

Следующая схема также подходит для подогрева помещений площадью до 60 кв. м., на 2-4 контура, но она имеет автоматическую регулировку температуры.

• Подключение подачи происходит через верхний кран-американку №3, а обратка подключается в нижний кран.
• Насос должен работать в сторону смесительного клапана под номером 2.
• Сам клапан устанавливается знаком «плюс» в сторону подачи от котла.
• Контуры для теплого пола крепятся к коллекторам (12).

И последняя схема с авторегулировкой подойдет для системы теплого пола на 3-12 контуров, площадью до 150 кв. м.

• 1 смесительный узел Combimix (VT.COMBI.0.180);
• 1 коллекторная группа в сборе на необходимое количество выходов (VTc.594/VTc.596);
• циркулярный насос 180 мм;
• 2 фитинга (на каждый контур) VT.4420.NE.16 стандарта «евроконус» для подключения металлопластиковых труб.

Циркуляция теплоносителя в таком коллекторе показана на рисунке. Подача подключается к верхнему выходу, обратка к нижнему. Работа насоса направлена вниз, поэтому нижний коллектор становится подачей для контуров теплого пола (оранжевый цвет на фото), а верхний идет на обратку (голубой цвет).

Коллектор для водяного теплого пола обычно устанавливают в коллекторный шкаф. Они бывают как внутренние, так и внешние. Стандартная их глубина составляет 12 см, поэтому поместиться сможет не каждый узел, особенно если будут установлены большие термодатчики. В таком случае лучше выбирать внутренний шкаф, глубину которого увеличивают за счет заглубления задней стенки.

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