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

Использование коллекторного узла в системе теплого пола

Устройство водяного теплого пола невозможно без установки специального устройства – коллектора. Его можно соорудить самостоятельно при помощи подручных средств. Но более эффективно произвести монтаж готовой коллекторной группы, которая продается в полном сборе со всеми комплектующими элементами.

Коллекторный узел теплого пола

Предназначение

Конструкция коллекторного узла Valtec для теплого пола

Коллекторный узел работает благодаря циркуляции теплоносителя. Нагретая жидкость поступает внутрь теплого пола, где остывает и возвращается обратно для подогрева.

В процессе работы устройства происходит смешивание циркулирующих веществ с разной температурой для достижения оптимальных характеристик. Данный процесс контролируется при помощи нескольких дополнительных элементов – разнообразных датчиков, клапанов и других.

Коллекторная группа с насосом является самой эффективной. Циркуляция теплоносителя по водяному контуру происходит принудительным способом.

Схема подключения коллекторного узла к теплому полу

Это позволяет получить продуктивное отопление напольного типа, которое устанавливается в помещениях со значительной площадью. Для устройства теплого пола с естественной циркуляцией необходимо позаботиться о наличии оптимального уклона, что бывает достаточно сложно.

Конструктивные элементы

Коллекторный узел для устройства теплого пола состоит из большого количества элементов, которые обеспечивают его эффективную работу. В их перечень входит:

циркуляционный насос. Устанавливается на трубопроводе подачи. Комплектация системы насосом обеспечивает ее необходимым давлением. Это делает возможным циркуляцию теплоносителя в нужном объеме, что в несколько раз увеличивает эффективность напольного отопления;

Принцип работы циркуляционного насоса в коллекторном узле

Строение узла подмеса для теплых полов

Гребенка с расходометрами

Основные элементы коллектора теплого пола

Схема подключения метеодатчика в систему теплый пол

Разновидности

Коллекторной группы систем отопления и теплого пола Luxor

Устройство с 2-мя ходовыми питающими клапанами

Двухклапанный коллекторный узел отличается следующими особенностями:

Комплект двухклапанного коллекторного узла

• холодный и горячий теплоноситель смешивается постоянно. Это предотвращает перегрев прибора и продлевает его срок службы;
• изменение температуры происходит плавно, поскольку 2-ходовые клапаны имеют небольшую пропускную способность;
• не применяются в небольших помещениях, площадь которых меньше 200 кв. м.

Устройство с 3-мя ходовыми смесительными клапанами

Трехклапанный коллекторный узел представляет собой конструкцию со следующими характеристиками:

смешивание жидкостей с разными температурными показателями происходит внутри клапана;

Строение трехклапанного коллектора

Преимущества использования коллекторов в составе напольного отопления

Устройства, которые устанавливаются в сборе со всеми дополнительными элементами, позволяют получить следующие преимущества:

Как собрать коллектор для теплого пола

• экономия энергии по сравнению с традиционными отопительными системами (в среднем на 30-50%);
• высокая безопасность из-за отсутствия элементов открытого типа, которые могут стать источником возникновения пожароопасной ситуации;
• длительность эксплуатации коллекторной группы составляет несколько десятков лет. Периодической замене подлежат только трубопроводы;
• обеспечиваются оптимальные параметры микроклимата в отапливаемом помещении.

Установка устройства

Коллектор для теплого водяного пола монтируется по следующей схеме:

Необходимо установить рамку под прибор. Она монтируется прямо на стену в горизонтальном положении или в специально подготовленную нишу. При выборе места для установки следует ориентироваться на наличие свободного доступа к устройству для подсоединения необходимого количества трубопроводов. Также часто для монтажа прибора применяется специальный шкаф. В таком виде устройство сможет вписаться в любое помещение.

Схема коллекторного узла в системе теплого пола

Схема подключения коллектора теплого пола к котлу

Советы от профессионалов

При установке данного устройства нужно обращать внимание на следующие рекомендации:

Габариты встраиваемого в стену шкафа для коллекторного узла

• толщина коллекторного ящика должна соответствовать габаритами узла;
• нужно не забыть оставить свободное пространство для загиба труб от каждого установленного контура. Его необходимо предусмотреть непосредственно под блоком;
• ящик для прибора размещают в точке, которая находится на одинаковом расстоянии от всех контуров.

Если использовать готовую коллекторную группу, можно значительно упростить монтаж данного устройства. Его очень легко установить самостоятельно без помощи специалистов.

Видео: Коллектор для теплого пола Valtec