Смеситель для теплого водяного пола

Обустройство современных домов требует монтажа новых, более эффективных отопительных систем, к одной из которых относится установка «теплый пол». Сегодня среди всего многообразия подобных обогревательных узлов можно выделить электрические и водяные блоки, отличающиеся видом нагревательного элемента. Основной функцией последних является равномерное распределение теплоэнергии в помещении посредством циркуляции горячей воды по предварительно проложенному контуру. А для эффективности работы всей установки понадобится смеситель для теплого водяного пола.

Для чего нужен смесительный узел

Если же для традиционного обогрева с помощью радиаторов требуется температура 80-90°С, то для напольного отопления она должна быть гораздо ниже – примерно 30-40°С, чтобы было комфортно находиться на полу без риска получить ожоги. Именно с помощью смесительной группы удается создать наиболее оптимальные условия для полноценной функциональности скрытых нагревателей.

Смесительный узел теплого пола – незаменимая составляющая водяных обогревательных блоков. Аппараты подобного действия дают возможность для того, чтобы подключить коллекторную установку, которая обеспечивает необходимое смешение воды разных температур для создания комфортных условий в помещении. Однако, применение такого прибора как самостоятельного регулировочного агрегата также не исключено.

Трубопровод оборудуют небольшим насосом, посредством которого обеспечивается принудительная циркуляция теплоисточника по контуру. Эти аппараты, в большинстве своем, имеют дросселя питания, состоящие из двух и трех ходов. Они нужны для создания постоянного добавления холодной воды из обратки в теплоноситель.

Преимущества смесителей

Внутреннее оборудование, оснащенное узлом смешения для теплого пола, обладает рядом положительных качеств, делающих этот блок еще эффективнее и популярнее. К его основным достоинствам можно отнести:

1. Экономичность. В отличие от электрических скрытых обогревателей, водяные, оснащенные смесительным узлом для теплого пола, позволяют сэкономить до 50% электроэнергии.
2. Безопасность. Люди попросту не помнят о том, насколько высока температура нагревательного устройства, что нередко приводит к сильным ожогам, не говоря уже о том, что такая ситуация очень опасна для детей. Применение специального термосмесителя позволяет избежать подобных неприятностей и оградить себя, а также своих близких от опасности.
3. Долговечность. Монтаж такого нагревательного блока – дело экономически выгодное, по сравнению с другими идентичными по функциональности приборами. И если провести его укладку по всем правилам, то он прослужит вам как минимум половину столетия. Теплоноситель имеет свойство изнашиваться, тем не менее, производитель заявляет, что срок его эксплуатации составляет не менее 50 лет.
4. Гигиеничность. Уход за скрытым блоком достаточно прост, и не требуют больших усилий. Более того, благодаря тому, что покрытие подвергается регулярному подогреву, оно высыхает достаточно быстро, что исключает вероятность образования грибковой инфекции и плесени.
5. Управление температурным режимом по наружному окружению – система оснащена статическим термоклапаном, который подключен к регулятору. Это говорит о том, что корректировка уровня нагрева выполняется с учетом изменений уличных показателей.
6. Наличие ручного управления, при котором регулировка узла подмеса для теплого пола осуществляется своими руками.
7. Использование режима ограничения. Благодаря этому есть возможность обеспечения заданной температуры в помещении. Так, к примеру, вы задаете с помощью терморегулятора определенную температуру, при достижении которой устройство будет лишь поддерживать ее на таком уровне, не позволяя теплоносителю перегреваться или охлаждаться.

Назначение и принцип работы

Это специфическое оборудование, которое предназначено для циркуляции и регулировки воды в трубопроводе. В его основе:

• циркуляционный насос, который способствует принудительному перемещению теплоносителями по контуру отопительного блока;
• термостатический двухходовой клапан, подпитывающий трубопровод новым тепловым источником до создания заданного значения.

Смесительный узел для теплого пола – основная составляющая регулирующего подачу воды прибора, которая может иметь разный вид.

Типы коллекторов и их характеристика

Тип №1

В основе работы этой модели используется трехходовой клапан для теплого пола, задача которого заключается в смешивании нового теплового источника из отопительного котла с «отработанным», остывшим. Дросселя, в большинстве своем, оснащены сервоприводом, посредством которого осуществляется управление термостатом и погодозависящими датчиками.

Как подключается трехходовой клапан

Этот тип является наиболее оптимальным, но при этом он имеет некоторые недостатки. Прежде всего, хотелось бы отметить ситуацию, когда клапан по сигналу терморегулятора может открыться в полном объеме и впустить в трубопровод большой поток горячей воды, температура которой колеблется в рамках 85-90°С. Резкий перепад теплоисточника рано или поздно может спровоцировать разрыв теплоносителя, поскольку давление в нем становится чересчур высоким.

Еще одним недостатком этого варианта регуляционной установки – повышенная пропускная способность. Это, в свою очередь, вызывает некоторые трудности, потому как любые изменения в регулировании температурных условий могут значительным образом отразиться на обогреве напольной поверхности.

Даже с учетом существующих недостатков, скрытый нагрев с устройством подобного типа является просто незаменимым помощником в обогреве помещений с большой площадью.

ВИДЕО: Коллекторный блок VALTEC. Обзор продукта

Тип №2

Этот вариант оснащен двухходовым регулировочным клапаном. В отличие от предыдущего варианта, смешивание теплоисточника осуществляется не по сигналу терморегулятора, а в постоянном режиме, что в полной мере исключает превышение заданного температурного режима напольной поверхности.

Кроме этого, термостатический двухходовой клапан обладает малой пропускной способностью, что обеспечивает постепенное и стабильное регулирование теромоусловий. Но при этом опытные специалисты не рекомендуют устанавливать скрытые отопительные системы, оснащенные таким устройством, в помещения, площадь которых превышает 200 м 2 .

Коллекторная распределительная установка

Коллектор – одна из важных деталей отопительной системы, которая отвечает за регулирование режима нагревательного элемента. Основная задача этого прибора – распределение теплоисточника по трубопроводу. А чтобы обеспечить полноценную и эффективную работу коллектора, необходимо оснащать его термоклапанами и расходомером (при условии, что вы самостоятельно собираете этот агрегат). Если же вы воспользовались помощью специалистов, которые занимаются монтажом подобного нагревательного оборудования, то они сами подберут все нужные комплектующие для сбора коллекторного блока.

Этапы монтажа

Безусловно, все работы по подключению подобного оборудования должны проводиться специалистами. Более того, многие компании, реализующие смесительные узлы и системы «теплый пол» предлагают свои работы по установке, обеспечивая их долговременной гарантией. Но если вы решили подключить узел своими руками или просто интересуетесь, как именно он должен быть введен в работу, такая информация не будет лишней.

Итак, все работы можно условно разбить на 5 этапов:

1. Определяется место для коллектора и осуществляется подводка подающей и обратной трубы.
2. Подключаются клапаны и коллекторный узел, после чего проводится подготовка к монтажу контура.
3. Монтируются все соединительные и датчики – температуры, давления (манометр) и т.д.
4. Далее следует этап настройки смесительного узла и проводится 3-4 тестовых запуска, чтобы убедиться в исправности работы оборудования и всей установки.
5. Система проверяется на герметичность. При отсутствии протечек и исправной работе работы по монтажу завершены.

ВИДЕО: Принцип работы

Погодозависимое управление насосно-смесительными узлами в системах теплого пола

Достоинства отопления помещений водяными теплыми полами неоднократно рассмотрены в многочисленных публикациях, и лишний раз ломиться в открытые ворота смысла нет.

Однако почему-то, когда речь заходит о необходимости погодного регулирования температуры теплоносителя в контуре напольного отопления, большинство хозяев относится к этому мероприятию как к модному, но совершенно ненужному «навороту». «Зачем мне нужен ваш контроллер? Обычные комнатные термостаты прекрасно справятся с задачей регулирования температуры воздуха в помещениях!» – такие возражения, как правило, выдвигает заказчик, когда проектировщик пытается включить в проект отопления погодозависимое управление контурами теплого пола. И дело вовсе не в прижимистости и скупости – просто люди толком не понимают, что делает контроллер, и каково основное отличие его работы от управления обычными комнатными термостатами. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.

Для примера рассмотрим абстрактный проект системы встроенного обогрева «теплый пол». Расчетные удельные теплопотери отапливаемых помещений примем равными 80 Вт/м2 площади пола. Здесь следует напомнить, что расчетные теплопотери определяются по температуре наружного воздуха для наиболее холодной пятидневки отопительного периода. В частности, для Санкт-Петербурга теплопотери будут рассчитываться для температуры наружного воздуха –26 °С.

Конструкцию пола примем такой, как показано на рис. 1: по многопустотной плите перекрытия (1) толщиной 22 см уложен слой теплоизоляции из пенополистирола (2) толщиной 5 см. Трубы теплого пола расположены в стяжке (3) общей толщиной 70 мм, по которой устроен чистый пол из керамической плитки (4) толщиной 15 мм.

Рис. 1. Расчетная конструкция теплого пола

Для определения требуемой температуры теплоносителя воспользуемся расчетным модулем программы VALTEC.PRG 3.1.0 (рис. 2).

Рис. 2. Копия экрана расчетного модуля программы VALTEC.PRG 3.1.0

На основании выполненного расчета среднюю температуру теплоносителя примем 35 °С. При расчетном перепаде температур в контуре теплого пола 10 °С смесительный узел будет настроен на температуру теплоносителя 40 °С.

При температуре наружного воздуха –26 °С данная настройка обеспечит требуемые теплопоступления в помещение в количестве qрасч= 80 Вт/м2 и поддержание температуры воздуха в помещении на уровне 20 °С.

Допустим, температура наружного воздуха повысилась c –26 до –3°С. Удельные теплопотери помещения составили бы в этом случае 40 Вт/м2. Однако это было бы справедливо, если бы температура внутреннего воздуха поддерживалась на уровне 20 °С. Фактически же с учетом избыточного теплопритока от теплого пола температура внутреннего воздуха будет значительно выше. Решая уравнение теплового баланса, можно определить, что при отсутствии комнатных термостатов и контроллеров внутренний воздух в помещении прогреется до 26 °С, а фактические удельные теплопотери и удельный тепловой поток от теплого пола составят 50 Вт/м2.

Посмотрим, что произойдет в межсезонье, то есть при температуре наружного воздуха +8 °С. Теоретические удельные теплопотери снизятся до 21 Вт/м2. Температура внутреннего воздуха прогреется до 28 °С. Фактический тепловой поток от теплого пола составит 35 Вт/м2 (см. табл. и рис. 3).

Таблица. Параметры системы теплого пола при отсутствии автоматического регулирования

Температура наружного воздуха, °С	Теоретические удельные теплопотери, Вт/м2	Фактический тепловой поток от теплого пола, Вт/м2	Температура внутреннего воздуха при отсутствии автоматического регулирования, °С
–26	80	80	20
–25	78	78,7	20,2
–24	76,5	77,4	20,5
–23	74,8	76,1	20,7
–22	73	74,8	21
–21	71,3	73,4	21,2
–20	69,6	72,1	21,5
–19	67,8	70,8	21,7
–18	66,1	69,5	22
–17	64,3	68,2	22,2
–16	62,6	66,9	22,5
–15	60,9	65,6	22,7
–14	59,1	64,3	23
–13	57,4	63	23,2
–12	55,7	61,6	23,4
–11	53,9	60,3	23,7
–10	52,2	59	23,9
–9	50,4	57,7	24,2
–8	48,7	56,4	24,4
–7	47	55,1	24,7
–6	45,2	53,8	24,9
–5	43,5	52,6	25,2
–4	41,8	51,1	25,4
–3	40	49,8	25,7
–2	38,3	48,5	25,9
–1	36,5	47,2	26,1
0	34,8	45,9	26,4
+1	33	44,6	26,6
+2	31,3	43,3	26,9
+3	29,6	42	27,1
+4	27,8	40,7	27,4
+5	26	39,3	27,6
+6	24,3	38	27,9
+7	22,6	36,7	28,1
+8	20,9	35,4	28,4

Рис. 3. График зависимости требуемой температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха

Как видим, без автоматического регулирования работой петель теплого пола, говорить о каком-то комфорте просто смешно.

Допустим, мы решили поставить комнатные термостаты, которые управляют электротермическими сервоприводами клапанов на коллекторе теплого пола (рис. 4).

Рис. 4. Комнатный электронный термостат VT.AC.701

Работают термостаты по элементарному принципу: при превышении заданной температуры на 1 °С термостат подает команду на термоэлектрический сервопривод термостатического клапана (рис. 5), прекращая подачу теплоносителя в конкретную петлю теплого пола.

Рис. 5. Термоэлектрический сервопривод термостатического клапана

Когда температура воздуха в помещении снова понизится до значения уставки, термостат даст команду на открытие клапана. Как мы выяснили, в межсезонье тепловой поток от пола должен составлять 21 Вт/м2, что почти в четыре раза меньше расчетного. Это значит, что мы будем иметь дело с режимом прерывистого отопления.

При прекращении подачи теплоносителя в петли теплого пола, скорость остывания помещения описывается экспонентой, из которой следует, что время остывания τ, ч, определяется выражением:

где tx – температура помещения после остывания, °С; tв – температура помещения до начала остывания, °С; tн – температура наружного воздуха, °С; β – коэффициент аккумуляции теплоты помещением (постоянная времени), ч. Этот коэффициент представляет из себя произведение теплоемкости расчетных слоев ограждающих конструкций С, участвующих в теплообмене, на их приведенное сопротивление теплопередаче Rпр. Коэффициент аккумуляции численно равен времени остывания, при котором отношение температурных напоров между внутренней и наружной температурами до начала охлаждения и после охлаждения равно числу «e» (2,72).

В предложенном примере комнатный термостат даст команду на закрытие клапана при превышении уставки на 1 °С. Если термостат настроен на значение внутренней температуры 20 °С, то он перекроет петли при температуре 21 °С.

Если принять для рассматриваемого примера, что здание выполнено с кирпичными наружными стенами толщиной 640 мм и коэффициентом остекления 0,2 (β = 100 ч), то можно рассчитать время, за которое температура в данном помещении снизится на 1 °С при наружной температуре +8 °С:

При этом температуры воздуха и пола практически уравниваются.

Через это время термостат даст команду на открытие клапана, и теплый пол снова начнет нагреваться. Время, за которое пол снова нагреется с 20 до 26 °С можно (с определенными допущениями) рассчитать по формуле:

τпол = Δt · (сcт · Scт · δст · γст + сп · Sп · δп · γп + ст · (1/b) · vт · γт)/qрасч =

6 · (880 · 1·0,07 · 1800 + 840 · 1 · 0,015 · 2000 + 4187 · (1/0,15) · 0,000113 · 1000)/80 = 2,9 ч.

В приведенной формуле сст, сп, ст – удельная теплоемкость стяжки, плиточного покрытия и воды, Дж/кг · °С; Sст, Sп – расчетная площадь стяжки и плиточного покрытия, м2; δст, δп – расчетная толщина стяжки и плиточного покрытия, м; γст, γп, γт – удельный вес материала стяжки, плиточного покрытия и воды, кг/м3; vт – объем теплоносителя в 1 пог. м трубы, м3; b – шаг трубы, м.

Таким образом, очевидно, что при использовании комнатных термостатов температура поверхности пола становится заметно изменяющейся величиной и большую часть времени будет лежать вне комфортных пределов. То есть, потратив средства на создание теплого пола, именно полноценного теплого пола-то пользователь в итоге и не получит (рис. 6).

Рис. 6. График изменения во времени температуры пола и помещения при прерывистом отоплении

Постоянные знакопеременные нагрузки, вызванные циклическими температурными деформациями трубопроводов, снижают срок службы самих труб, и могут вызвать ослабление трубных соединений. Циклический режим нагрева и охлаждения постепенно снижает прочность цементно-песчаной стяжки и неблагоприятно сказывается на качестве финишных напольных покрытий.

Кроме того, существенным недостатком прерывистого режима отопления является то, что циркуляционный насос основную долю рабочего времени будет гонять теплоноситель по малому кругу – через байпас и перепускной клапан. Это приведет к перерасходу электроэнергии, поскольку перепускной клапан настраивается на перепад давления больший, чем потери давления в расчетной петле, и значит, рабочая точка насоса сдвинется в сторону большей потребляемой мощности. Этого можно избежать, если подключать термостаты к сервоприводам клапанов коллектора через коммуникаторы, имеющие функцию отключения насоса при отсутствии запроса на отопление. Но это лишь полумера.

Если потребитель хочет получить действительно эффективную систему встроенного обогрева, адекватно и оперативно реагирующую на изменение климатических факторов, то в этом случае не обойтись без контроллера с погодозависимой автоматикой.

Контроллер VALTEC VT.K200 разработан специально для управления системами встроенного обогрева, в частности теплым полом. Это не значит, что этот прибор нельзя использовать, например, для управления вентиляционными системами. Однако разработка контроллера велась именно под конкретную задачу, поэтому в него включены только те функции, которые необходимы для управления насосно-смесительными узлами теплого пола (рис. 7).

Рис. 7. Контроллер VT.K200

Входящий в комплект поставки контроллера датчик температуры наружного воздуха устанавливается на северном фасаде здания (вне действия солнечных лучей). В зависимости от показаний датчика контроллер управляет сервоприводом термостатического клапана насосно-смесительного узла, устанавливая заданную графиком регулирования температуру теплоносителя в контуре теплого пола. Контроллер поставляется с предварительно заданным графиком, который рассчитан по усредненным климатическим параметрам Московской и Ленинградской областей. Пользователь может откорректировать график в соответствии с проектной документацией. В соответствии с графиком, каждому значению температуре наружного воздуха соответствует своя температура теплоносителя (рис. 8).

Рис. 8. График зависимости теплоносителя от температуры наружного воздуха.

При таком регулировании в любой момент времени тепловой поток от теплого пола будет соответствовать фактическим теплопотерям (см. табл. и рис. 3).

Контроллер позволяет построить график регулирования с количеством опорных точек от 2 до 10. Это значит, что он может быть не обязательно прямой, но и ломаный, с разным углом наклона графика при различных температурных интервалах.

Использование контроллера с погодозависимым регулированием в системах встроенного обогрева при грамотном проектировании и настройке обеспечивает действительно оптимальный уровень комфорта и при этом увеличивает срок безаварийной службы трубопроводов, соединителей, насосно-смесительного узла, а также сохраняет надлежащие эксплуатационные характеристики финишных напольных покрытий.

Ознакомиться с полным ассортиментом автоматики VALTEC для водяного теплого пола можно в каталоге.