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

Насосно-смесительные узлы

Смесительные узлы TIM сконструированы для применения с коллекторными блоками, имеющими 200-милиметровое межосевое расстояние помещаются в распределительном шкафу.

Для проектов, предусматривающих монтаж теплого пола на небольшой (до 15 кв. м) площади, систем настенного, радиаторного отопления, предлагаются терморегулирующие монтажные комплекты, которые позволяют увязать высоко- и низкотемпературные контуры без насосно-смесительного узла, управлять отопительными приборами, не устанавливая индивидуальных терморегуляторов.

Насосно-смесительный узел TIM оснащен всеми необходимыми элементами, в том числе байпасом, термоголовкой и воздухоотводчиками, а также имеет несколько контрольно-измерительных приборов, что гарантирует максимальную безопасность и всеобъемлющий контроль над работой системы как напольного, так и радиаторного отопления.

Смесительные узлы для тёплого пола. Область применения

Смесительный узел для тёплого пола – центральный элемент в организации напольного водяного отопления. В то время как для коммуникаций радиаторного обогрева лучшим диапазоном температур считается 80-90°C, то для напольных систем планка опускается гораздо ниже – до 35°C. Смеситель поддерживает стабильное функционирование низкотемпературных систем, охлаждая воду путём смешивания обратной линии с более горячим теплоносителем.

Оборудование идеально для подсоединения к одному распределительному коллектору, хотя его можно устанавливать и как самодостаточный элемент. Для того чтобы стимулировать принудительную водоциркуляцию к теплоносителю требуется подсоединить насос. В насосах обычно установлены 2-хходовые или 3-хходовые питающие клапаны, осуществляющие непрерывную подачу охлаждённой воды из обратной линии в теплоноситель.

Преимущества использования насосно-смесительных узлов TIM

Напольное отопление, оснащённое смесителем, характеризуется рядом преимуществ, которые и сделали систему популярной как таковую. Ниже приведены основные «плюсы».

• Надёжность и долгий срок эксплуатации. Смеситель прослужит вам даже больше, чем труба (а срок её «годности» достигает пятидесяти лет!)
• Простота в уходе за тёплыми полами. Напольные поверхности благодаря вмонтированной системе обогрева моментально высыхают после уборки, на них не образуется плесень и «заросли» грибка.
• Безопасность. В современной практике не редки случаи, когда люди не думают о том, что радиаторы слишком горячи, и обжигаются. Применение данной системы исключает подобную опасность.
• Гибкое управление. Современные приборы позволяют управлять собой по уличной температуре с помощью электропривода, связанного с терморегулятором, использовать ручной режим или режим ограничивающей температуры.

Как быстро смонтировать тёплый водяной пол, используя насосно-смесительный узел?

Ответ на этот вопрос нашла фирма TIM, включившая в ассортимент своей продукции готовые насосно-смесительные узлы и модули, предназначенные именно для систем полового отопления. Использование готовых смесительных узлов облегчит и в несколько раз ускорит процесс монтажа.

Правильно разделить и гидравлически связать меж собой контуры полового и радиаторного отопления помогают насосно-смесительные узлы TIM, которые легко может вместить коллекторный шкаф. Благодаря этим узлам в петлях теплого пола осуществляется необходимая циркуляция теплоносителя с уровнем температуры, более низким, чем температура теплового источника. Изделия подходят для одновременного использования с распределяющим коллектором (межосевая длина присоединительных патрубков составляет 20 см).

Насосные группы быстрого монтажа

Насосные группы применяются для надежного, правильного подключения оборудования нагревательных контуров(теплообменники, систем отопления и вентиляции) к разнообразным источникам теплогенераторов

Представленные насосные группы совместимы с большинством циркуляционных насосов. Монтаж насосной группы осуществляется быстро, благодаря полной комплектации необходимых элементов. Полный ассортимент коллекторов, насосных групп, сервоприводов, циркуляционных насосов с высоким КПД и групп безопасности позволяет осуществить безопасное соединение при сохранении существенной экономии времени и денег. Насосно-смесительная группа, а также насосная группа без смесителя могут быть установлены в контур до 35 кВт, при этом циркуляционные насосы с высоким КПД обеспечивают низкое потребление энергии.

Особенности применения насосных групп быстрого монтажа

Купить насосную группу следует для таких целей:

• оптимизации потока/давления теплового носителя;
• циркуляции теплоносителя;
• регуляции температурного показателя при помощи методики подмеса потока (обратного);
• увеличения давления;
• распределения потоков непосредственно между контуром отопления, нагрева;

Группы быстрого монтажа прикрепляются к стенам в любых помещениях. К ним выполняется подключение контура котла (газового, другого) и отопительного контура: напрямую отопительная система или распределительный коллектор, применяемый для функционирования теплового пола.

Как настроить байпас смесительного узла TIM JH-1036

Насосно-смесительная группа TIM JH-1036 имеет регулируемый байпас. Есть шкала с градацией от 0 до 5, но что означают эти цифры уже невозможно узнать после установки байпаса. Сложно понять и зачем он нужен, ведь в других смесительных узлах для теплого пола нет подобного приспособления.

Мне же пришлось очень подробно изучить работу байпаса смесительного узла в результате неправильного подключения его ввода и вывода к системе отопления.

После предыдущей установки смесительного узла TIM JH-1036 настроить байпас не было возможности, поскольку нет инструкции по его настройке, а конструкцию перед установкой не изучил — не снимать же его. Теперь перед установкой изучил и сфоткал внутреннее устройство смесительного узла.

Что регулирует байпас смесительного узла TIM JH-1036.

Смесительный узел имеет условную камеру смешивания, через которую проходит контур отопления теплых полов и контур отопления котла.

Обычно смесительный узел теплого пола имеет один параметр регулировки — температура воды в контуре теплых полов. У смесительного узла TIM JH-1036 есть еще какой-то байпас, да еще и с возможностью регулировки. И это не тот перепускной балансировочный байпас, который срабатывает по излишнему напору, развиваемому насосом.

балансировочный байпас по давлению можно увидеть на фото — самая правая причиндаль.

Он мне нужен, поскольку возможно перекрытие всех направлений отопления теплого пола в результате автоматического регулирования. Кстати, как регулировать балансировочный байпас TIM M307-4 я так и не выяснил — может кто подскажет.

Что же касается байпаса камеры смешивания, то можно найти такое графическое пояснение работы байпаса смесительного узла:

Мало что понятно из этих схем.

Тем более не понятно что означают цифры на шкале и к чему привязано текущее значение. Все это можно выяснить только держа смесительный узел TIM JH-1036 в руках:

Оказывается, регулировочный винт крутит цилиндр, в котором есть прорезь, перекрываемая при повороте. Через эту прорезь вода может прокачиваться циркуляционным насосом, минуя условную камеру смешивания.

Нужно учитывать, что наклейка со шкалой от 0 до 5, может быть наклеена произвольно.

Максимальному открытию прорези (на фото выше) соответствует установка регулировочного винта в положение 5 (на фото ниже).

За условную точку считывания значения шкалы можно принять технологический уступ на корпусе камеры смешивания. При значении шкалы 0 щель максимально закрыта. В этом положении вся вода, прокачиваемая циркуляционным насосом по контурам теплого пола, проходит через камеру смешивания.

При полностью закрытом байпасе тепловая мощность отбора энергии смесительным узлом из системы отопления максимальна.

Если байпас полностью открыт, то часть воды циркулирует по контурам отопления, не попадая в камеру смешивания — и тепловая мощность отбора минимальна.

Но на практике выяснилось, что байпасом регулируется не только тепловая мощность.

Экспериментальное выяснение значения, установленное байпасом.

Перед установкой байпаса не мешало бы убедится какому значению соответствует полное открытие и закрытие байпаса.

Только осторожно — края щели острые, как лезвия.

Если смесительный узел уже установлен, а наклейка со шкалой 0-5 наклеена иначе — можно произвести эксперимент.

Вращая регулировочный винт ключом на 10 выяснить в каком положении шкалы максимальный и минимальный расход воды на расходомерах коллектора теплого пола.

Если нет коллектора или расходомеров, что очень зря, можно найти максимальную и минимальные температуры при ограниченной температуре теплоносителя в основной системе (на входе в смесительный узел) и максимально возможной установке термостатической головки смесителя.

Температуру теплоносителя на котле ограничивается так, чтобы смеситель не справлялся с установленной температурой.

Как работает байпас смесительного узла TIM JH-1036.

Казалось бы: устанавливаем тепловую мощность смесительного узла на максимум, полностью закрывая прорезь байпаса — и все.

Но расходомеры коллектора теплого пола позволяют узнать, что байпасом регулируется не только тепловая мощность. При закрытии байпаса полностью поплавки расходомеров резко всплывают.

Оказывается, что расход воды через контура отопления при полностью открытом байпасе более чем в два раза больше, чем при полностью закрытом.

Это не удивительно — прокачивание воды сквозь камеру смешения требует затрат мощности насоса, что сказывается на скорости потока воды.

При максимальной тепловой мощности смесительного узла скорость потока воды по контурам теплого пола минимальна. Для равномерного прогрева всего контура теплого пола может быть потребуется включение насоса на вторую скорость,что увеличит шум системы отопления.

Выяснилось, что в моей системе достаточно минимальной тепловой мощности смесительного узла, чтобы обеспечить на подающем коллекторе температуры теплоносителя 32 градуса при открытых всех направлениях отопления теплым полом даже при старте холодного теплого пола.

Но в других случаях может оказаться что потребуется увеличение мощности отбора.

Как влияет на систему отопления установка байпаса смесительного узла TIM JH-1036.

Внимательно изучить работу смесительного узла пришлось в результате неправильного подключения смесительного узла к системе отопления.

Разное положение регулировки байпаса приводило к тому, что теплым был разный из патрубков присоединения смесительного узла к контуру отопления.

То-есть подача и обратка смесительного узла менялась местами при изменении положения регулировки байпаса. Мистика.

Так я выяснил что подключение осуществил не правильно, перепутав подачу и обратку в смесительный узел.

Теоретически, циркуляционный насос смесительного узла теплого пола никак не должен был влиять на контур котла отопления — насос смесительного узла отдает воду в той же точке, откуда и берет. Цркуляционный насос смесительного узла качает воду по контурам теплого пола, а циркуляционный насос котла прокачивает воду через камеру смешивания смесительного узла.

Но невольные эксперименты позволили выяснить, что даже минимальной мощности насоса смесительного узла при закрытом байпасе достаточно, чтобы осуществлять дополнительную циркуляцию еще и в основном контуре отопления.

Это возможно, если предположить что эквивалентная схема (по аналогии с задачами по электротехнике) системы отопления со смесительным узлом TIM JH-1036 получается такая:

Где «R1» и «R2» — сопротивления в камере смешивания, регулируемые байпасом.

«Контур котла» — старая система отопления с батареями и котлом.

Не зря на смесительном узле четко указано — какой патрубок должен быть подающим. На фото уже правильно подключенный смесительный узел.

Тут я решил, что все-таки не мешало бы ознакомиться с теоретическими основами работы водяных теплых полов в результате чего завел страницу со ссылками на теорию.

В качестве шутки.

Материала еще много, поэтому предлагаю отдохнуть и развлечься — узел, подобный TIM JH-1036, на AliExpress по цене намного дороже, чем в местных магазинах.

Два насосно-смесительных узла теплого пола в одной системе отопления.

У меня получилось в одной системе отопления два смесителя теплого пола.

Один я сделал сразу на первом этапе ремонта и установил его временно.

Пока это смеситель управлял одной веткой теплого пола. Потом предполагал перенести его по окончанию ремонта в других комнатах. Заложил трубы в пол, чтобы к смесителю в новом месте подключить эту ветку.

Но ничего не бывает более постоянного, чем временное.

И в новом месте установил еще один такой же смеситель.

Когда нибудь первый смесительный узел уберу — у коллектора второго смесительного узла присутствуют штуцера для подключения этой ветки и уже проложены трубы.

Обратите внимание на то, что смеситель на первом фото не способен обеспечить температуру подачи теплоносителя больше 25 градусов при температуре, установленной на котле, 50 градусов.

На фото видна температура теплоносителя 30 градусов, достигаемая при температуре на котле 60 градусов и установке термостатической головки смесителя на 40 градусов.

Это как раз понятно при таком то подключении.

Парадокс заключается в том, что этого (25 градусов) хватает, чтобы относительно быстро нагревать помещение на пару градусов, поддерживая установленную температуру.

Выбор значения 0-5 ргулировки байпаса в зависимости от ситуации.

На примере этих двух смесителей теперь можно показать в чем разница между разными регулировками байпаса смесительного узла TIM JH-1036.

Значение установки байпаса 0.

Первый смеситель работает в условиях, когда узким местом системы является подача тепла из системы.

Он подключен, как радиатор в однотрубную систему.

На всякий случай на участке подключения сделал утолщение с 25 до 32 диаметра и поставил кран, поскольку сомневался в затекании достаточного кол-ва воды и обеспечения достаточной мощности.

Эта локальная подсистема отопления построена, понятно, на одном смесительном узле без коллекторной группы.

Проблем же с циркуляцией по одному контуру быть не должно.

Поэтому значение болта регулировки байпаса устанавливаем в 0.

Мы циркуляцию сквозь контур теплого пола делаем минимальной, а циркуляцию сквозь камеру смешивания максимальной.

Выше было показано, что тут насос смесителя будет еще немного помогать циркуляции по системе отопления.

Значение установки байпаса 5.

В этом случае наоборот — смеситель теплого пола подключен сразу к котлу параллельно однотрубной системе с батареями.

Проблем с обеспечением подачи требуемой тепловой мощности на смеситель нет.

А вот крутить 4 контура отопления будет уже не так легко, как один.

Поэтому значение регулировки байпаса ставим в 5.

Мы циркуляцию сквозь контур теплого пола делаем максимальной, а циркуляцию сквозь камеру смешивания минимальной.

Кроме того, такой установкой мы еще ограничиваем влияние этого циркуляционного насоса на основную систему.