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

Как выбрать терморегулятор для электрического и водяного теплого пола

Электрические и водяные системы напольного обогрева неспособны самостоятельно поддерживать заданную температуру в помещениях частного дома. Хозяин приспосабливается регулировать мощность котла или греющих контуров вручную, добиваясь комфортной температуры воздуха. Чтобы организовать автоматическое управление микроклиматом, нужны терморегуляторы для теплого пола (ТП), устанавливаемые в каждой комнате. Цель публикации – описать существующие виды термостатов, способы установки и схемы подключения регулирующих устройств.

Как работает терморегулятор

Выносной термостат напольного отопления – это автоматический выключатель, который разрывает либо замыкает электрическую цепь после достижения установленной пользователем температуры. В результате нагрев прекращается или же возобновляется. По принципу работы регуляторы теплого пола делятся на 2 вида:

1. Механические с термодатчиком в виде биметаллической пластины. От нагрева данный элемент изгибается и в определенный момент разрывает цепь. Затем пластинка охлаждается, выпрямляется и снова замыкает контакты.
2. В электронных (релейных) регуляторах датчиком температуры выступает терморезистор, меняющий сопротивление электрическому току в зависимости от нагрева. Микросхема-контроллер фиксирует это изменение и отдает команду реле, обмотка размыкает контакты, цепь разрывается.

Устройство простейшего терморегулятора с биметаллической пластиной

Справка. Электронные приборы оснащаются собственным источником (батарейками) либо подключаются к домовой сети. Простейшие механические терморегуляторы работают без внешнего электропитания. Это не является преимуществом, поскольку для управления водяными ТП все равно требуется электричество.

Теперь поясним, как с помощью комнатных термостатов реализуется автоматическое регулирование теплого пола. Электрические греющие контуры (кабельные секции, инфракрасная пленка) работают так:

1. Установленный в помещении термостат подключается в разрыв главной силовой линии электропитания. Пока в комнате холодно, цепь замкнута.
2. Домовладелец настраивает на приборе желаемую температуру, включается нагрев. Когда она достигает требуемого значения, срабатывает термодатчик, цепь размыкается, силовая линия обесточивается.
3. После охлаждения на 0.5–1 градус подача электропитания возобновляется, нагрев продолжается. Кстати, разница между температурами включения/выключения зовется гистерезисом.

Термоэлектрические приводы, работающие с комнатными термостатами, накручиваются на клапаны распределительного коллектора

Принцип работы терморегулятора для водяного теплого пола такой же. Только реле размыкает цепь питания термоэлектрического привода (иначе – сервопривода). Он стоит на распределительном коллекторе ТП и закрывает/открывает подачу теплоносителя в греющий контур.

Сервоприводы ставятся на каждую петлю, подключаются к отдельным регуляторам, расположенным в разных комнатах. Как работает автоматизированная система водяного напольного отопления, смотрим на видео:

Термостаты для электрических и водяных ТП – в чем разница

На самом деле разницы никакой нет, в обоих случаях терморегулятор выполняет одну функцию – включает либо выключает нагрев, прерывая подачу напряжения к исполнительному элементу – нагревательному кабелю или сервоприводу. Но для работы с электрическими полами подойдет не каждый прибор, например, чисто механическое устройство применять нельзя. Поясним почему:

1. Нагрев электрического ТП контролирует выносной датчик, расположенный в полу между петлями резистивного кабеля. Он позволяет ограничить максимальную температуру напольного покрытия, защитить кабельную секцию от перегрева.
2. В механических терморегуляторах стоит пластина, реагирующая на изменение температуры воздуха. Прибор не рассчитан на подключение внешнего термодатчика, поэтому «не видит» степень нагрева стяжки пола.
3. Пленочный теплый пол работает аналогичным образом. Когда требуется регулировать температуру воздушной среды, выбирается релейный термостат, оснащенный внутренним датчиком и клеммами для подключения внешнего.

Электронагревательные ТП всегда монтируются с датчиком-терморезистором, измеряющим температуру пола

Примечание. Контроллер терморегулятора одновременно обрабатывает сигналы напольного и встроенного датчика. Когда 1 из 2 терморезисторов показывает достижение установленного порога температуры, электрический подогрев выключается.

Для регулировки водяных греющих контуров применяется воздушный датчик теплого пола, выносной измеритель ставится по желанию или в случае необходимости. Например, для контроля краевых зон, которые сильно охлаждаются. Температуру теплоносителя ограничивает регулирующая арматура на коллекторе – термоголовки RTL либо смесительный клапан с накладным/погружным датчиком.

4 вида регуляторов теплого пола

По функциональности терморегуляторы можно условно разделить на 4 разновидности:

• механические, работающие по температуре воздуха;
• релейные с минимальным набором функций и встроенным воздушным датчиком;
• электронные устройства на 2 термодатчика с дисплеем и возможностью программирования;
• то же, с wi-fi модулем дистанционного управления.

Дополнение. По способу подключения терморегуляторы делятся на проводные и беспроводные. В первом случае прибор присоединяется к цепи электропитания напрямую, во втором – через специальный релейный блок с ресивером – приемником радиосигналов.

Любой из перечисленных термостатов может иметь 2 или 3 коммутационных контакта. В чем разница:

1. 2-контактный регулятор «умеет» только разрывать цепь (отключать питание) при достижении температурного порога.
2. Универсальный 3-контактный прибор одновременно замыкает первую линию и размыкает вторую.

Последний пункт требует разъяснения. Если терморегулятор управляет сервоприводом типа NO (нормально открытый), то для перекрывания теплоносителя нужно наоборот подать напряжение, а не отключить. Значит, при достаточном нагреве помещения цепь должна замыкаться, провода подключаются к клеммам №2 и №3 термостата.

Термоэлектрический привод для водяного пола типа NC нормально закрыт при отсутствии напряжения. Чтобы прекратить подачу теплоносителя в контур ТП, регулятор должен обесточить сервопривод. Тогда кабель присоединяется к контактам №1 и №3, как показано на схеме.

Когда реле срабатывает, третий контакт замыкается со вторым, а линия на первой клемме обесточивается

Простейший механический термостат способен лишь поддерживать температуру помещения на одном заданном уровне, работая в паре с сервоприводом NC теплого водяного пола. Более продвинутые электронные регуляторы имеют множество дополнительных функций:

• возможность подключения 2 температурных датчиков;
• 3 коммутационных контакта;
• режим защиты от замерзания – включение нагрева в случае охлаждения дома до +3…5 °C;
• регулирование величины гистерезиса;
• сенсорный дисплей управления, показывающий время, дату и контролируемую температуру;
• термостат программируется на сутки/неделю вперед, количество событий в день – 6 и более;
• индикация неполадок, самодиагностика, самообучение;
• встроенный модуль wi-fi для управления термостатом через приложение смартфона.

Первые 3 функции имеются практически во всех релейных терморегуляторах. Если хотите получить больше, придется купить цифровую модель прибора.

Справка. Цена электронного термостата с кнопочным управлением BasicPlus от бренда Danfoss составляет 20 евро. Аналогичный прибор с ЖК-дисплеем обойдется уже в 40 €, программируемая модификация WT-P стоит 54 €. Китайские аналоги в 2–3 раза дешевле.

Советы по выбору прибора

Мы считаем, устанавливать механические терморегуляторы на теплые полы бессмысленно. Эти устройства несколько устарели, число функций ограничено, точность поддерживаемой температуры оставляет желать лучшего. Приборы можно использовать в подсобных либо технических помещениях, где надо поддерживать +15…18 °C круглосуточно.

Тип микропроцессорного термостата выбираем в зависимости от способа нагрева, условий эксплуатации и собственных пожеланий:

1. Регулятор для электрического пола лучше брать вместе с нагревательным кабелем (пленкой) и датчиками у одного производителя. Например, фирмы Devi, Caleo и «Теплолюкс» продают собственные регулирующие устройства.
2. Если вам приходится покупать термостат для электрических ТП отдельно, следует выбрать любой двухконтактный прибор, оснащенный клеммами подключения внешнего датчика. Обратите внимание на показатель максимальной мощности, которую способен коммутировать регулятор (обычно лежит в пределах 2…4 кВт).

Пример технических характеристик регуляторов бренда «Теплолюкс»

Под водяные теплые полы лучше взять универсальный (3-контактный) терморегулятор, внешний температурный датчик – по необходимости. Коммутируемая мощность роли не играет, поскольку сервоприводы потребляют 1…3 Вт электричества.

Количество дополнительных «наворотов» зависит от ваших потребностей и кошелька. Но если нужна реальная экономия энергоносителей, рассматривайте программируемые модели, включающие отопление по графику. В рабочее время либо ночью температуру в доме можно понизить до 18…20 °C.

Установка терморегуляторов предусматривается в каждой комнате. Значит, придется оттуда тянуть провода к гребенке ТП, где располагаются сервоприводы водяных контуров. Подобная «электрификация» неуместна в квартирах со свежим дизайнерским ремонтом. Решение: установите возле коллектора коммутационный блок с ресивером, а в помещениях – беспроводные термостаты на батарейках.

Справка. Обычно блоки-коммутаторы имеют 1–2 релейных выхода для подключения циркуляционного насоса либо горелки котла. Коммутационное устройство компании Danfoss стоит около 100 евро, беспроводной регулятор TP5001A-RF – 82 €, ресивер типа RX на 3 термостата – 95 €.

Монтаж и подключение терморегулятора

Перед установкой внимательно прочитайте инструкцию по эксплуатации прибора. Обычно там содержатся следующие указания по монтажу:

• высота термостата над уровнем пола – 1.5…1.7 м;
• не размещайте регулятор с воздушным датчиком вблизи источников тепла или холода – радиаторов отопления, кондиционеров, вентиляционных отверстий;
• технологический отступ от оконных и дверных проемов – 1 м (минимум);
• соблюдайте максимальное расстояние между терморегулятором и распределительным коллектором водяных ТП (длина кабеля указывается в инструкции);
• внешний датчик располагается ровно посередине между петлями напольного обогрева на расстоянии 500 мм от стены;
• термодатчик пола монтируется внутри гофротрубы, он должен легко вытягиваться после заливки стяжки.

Приборы накладного типа прикручиваются напрямую к стене, проводка закладывается в штробах. Под встраиваемые термостаты делается углубление, ставится обычный подрозетник.

Совет. Для присоединения регулятора используйте двухжильный медный кабель сечением 0.75 мм². Схема подключения контура электрического теплого пола с наружным датчиком выглядит так:

Если кабельная нагревательная секция потребляет больше мощности, чем способен коммутировать терморегулятор, нужно задействовать в схеме модульный контактор. Указанный исполнительный элемент устанавливается на стандартную DIN-рейку.

Здесь терморегулятор подает управляющий сигнал на контактор, а тот размыкает силовую линию

Некоторые версии термостатов имеют контакт для подсоединения таймера. Такое решение позволяет 1 раз в сутки снижать температуру в комнате на 5 градусов, не приобретая дорогой цифровой модели прибора. Схема с таймером представлена ниже.

Латинская буква L на схеме обозначает фазный провод, N – нулевой (нейтраль)

Перейдем к водяным теплым полам. Простейший способ – подключить терморегулятор к сервоприводу напрямую (последовательно). Только сначала выясните тип привода, «нормально открытый» нужно стыковать с замыкающим контактом прибора, «нормально закрытый» – с размыкающим. Зачастую производители ставят на клеммах соответствующую маркировку – NO или NC. Контакт COM – общий.

Чтобы реализовать многозональное напольное отопление частного дома с беспроводными терморегуляторами, воспользуйтесь следующей принципиальной схемой. Здесь не указаны номера клемм и другие подробности, поскольку оборудование разных производителей отличается маркировкой.

Справка. Коммутационные панели, ресиверы-приемники и модули wi-fi выпускают многие известные производители – Legrand, Danfoss и прочие. Как функционирует связка термостат – коммутационный блок, рассказывается на видео.

Напоследок о настройке температуры

Чтобы настроить каждый терморегулятор теплого пола и проверить работоспособность системы в целом, следует включить нагрев и выставить на всех приборах желаемую температуру. Учтите, дом нужно прогреть полностью. Оптимальный режим работы котла – 60 °C, если теплогенератор начнет «тактовать» (часто отключаться и стартовать), лучше снизить мощность.

Суть настройки заключается в подборе комфортной температуры во всех жилых помещениях. Показания дисплея термостата не всегда соответствуют нашим ощущениям, так что установки придется корректировать в процессе эксплуатации. Отдельный вопрос – программирование нагрева по графику, данная процедура описывается в инструкции конкретного прибора.