Подключение теплого пола к системе отопления. Насосно-смесительные узлы

Как правильно подключить теплый пол к системе отопления

В современной системе отопления частного дома есть различные потребители тепла. И у каждого из них свои требования к температуре теплоносителя. Неоднократно отмечалось, что теплый пол — это низкотемпературный контур. Температура воды не должна превышать 40-45 град.С. Как же обеспечить одновременную работу в одной систем отопления низкотемпературного и контура и контура с высокой температурой. Задача этой статьи показать все возможные способы подключения теплого пола к системе отопления.

В низкотемпературных системах отопления теплый пол можно напрямую подключать к котлу через обыкновенный коллектор. Но на практике большинство систем отопления рассчитывается на температурный режим 75/65 град.С.

Как же правильно подключить теплый пол к системе отопления? Вспомним нормативные требования к теплому полу: температура поверхности напольного покрытия должна быть не более 26-29 о C. Для этого при толщине стяжки 30-70 мм температура теплоносителя в трубе должна быть 30-50 о C (подробнее в статье о водяных теплых полах). А работа котла рассчитана на температуру подачи до 75 о C. При таких условиях поверхность пола будет не теплой, а горячей.

Подключаем один контур теплого пола площадью до 10 кв.м.

Самый простой способ — это подключение через термостатический клапан. Он может применяться только для небольшой площади до 10 кв.м. Суть этого способа состоит в том, что контур теплого пола подключается напрямую к радиаторным веткам через тройники. Т.е. он как бы является своего рода радиатором, только заложен в стяжке пола. Где-нибудь в стене делается петля вверх и врезается термостатический вентиль. Нужно не забыть также рядом смонтировать воздухоотводчик.

Регулирование в простом контуре теплого пола желательно производить от температуры теплоносителя, то есть использовать термоголовку с выносным накладным или погружным датчиком, который прикрепляется к трубе. Возможно также производить регулирование от температуры воздуха в помещении, соответственно с термоголовкой, которая работает от температуры воздуха в помещении (термоголовку важно расположить правильно — читать инструкцию). Но при таком регулировании высокий риск превышения температуры поверхности пола выше нормы.

Самостоятельно собранная конструкция может выглядеть примерно так, как на рисунке. Это экономный вариант. Под него необходимо делать короб и устанавливать лючок.

Для описанного простого способа подключения теплого пола можно использовать уже готовые узлы, предлагаемые разными производителями, например, Danfoss FHV + FJVR/RA2000 или Simplex ER-TH/ER-RTL/RTL. На такие узлы придется затратиться относительно самодельного варианта, но и эстетический эффект будет соответствующий.

Описанный выше способ подключения через термостатический клапан не является полноценным. Он не защищает полностью от перегрева поверхности пола по оси нагревающего элемента. Также он допускает неравномерность прогрева пола как по всей площади, так и полосами/кольцами по шагу трубы. Это вызвано невысокой скоростью теплоносителя и большой разностью температур. Еще раз заметим, что обратка теплого пола находится обычно в пределах 30-35 град.С, а подача от котла в морозные дни может достигать 75 град.С. Таким образом, разность температур теплоносителя на входе в теплый пол и на выходе составит до 45 град.С(!) при необходимой около 5 град.С.

Изображение показывает принципиальный недостаток рассматриваемого способа подключения. Практика показывает, что в большинстве случаев и в течение основной части отопительного сезона, когда подача на котле стоит на 50 град.С, такие схемки показывают абсолютную работоспособность.

Насосно-смесительные узлы теплого пола

Гарантированное качество водяного теплого пола можно получить, если подключить его к системе отопления с помощью насосно-смесительного узла. В его задачу входит обеспечение высокой скорости движения теплоносителя и возможность точно регулировать температуру в контуре теплого пола независимо от контура радиаторов.

Насосно-смесительные узлы могут основываться на термостатическом клапане или на трехходовом смесительном клапане. Принципиальная схема работы таких узлов показана на рисунке.

Насос (1) обеспечивает циркуляцию теплоносителя в контуре теплого пола. Это гарантирует равномерность нагрева по всей площади. Смесительный клапан (6) добавляет в остывшую воду обратки теплого пола (3) горячую воду из высокотемпературного контура (4), обеспечивая тем самым необходимую температуру подачи теплого пола (2). Часть остывшего теплоносителя выводится обратно в высокотемпературный контур (5). В левом узле добавление горячей воды обеспечивает термостатический клапан (7), который выносным датчиком (8) меряет температуру воды в контуре теплого пола.

При том, что оба насосно-смесительных узла являются полностью работоспособными, я отдаю предпочтение трехходовым смесительным клапанам, особенно при количестве контуров теплого пола более 3-х.

Если на коллекторе теплого пола стоят сервоприводы, то на случай автоматического перекрытия всех контуров необходимо предусмотреть байпас с перепускным клапаном.

Дополнительно насосно-смесительный узел можно укомплектовать защитным устройством, которое отключает насос в случает превышения температуры теплоносителя выше граничной. Это может пригодиться на случай какой-либо аварии, особенно в помещениях с дорогим напольным покрытием с жесткими требованиями по температуре.

Разделяем гидравлически теплый пол и систему отопления

Для того, чтобы исчерпать тему подключения водяного теплого пола к системе отопления, необходимо подчеркнуть, что смесительные узлы содержат насос. Когда в системе отопления работают два насоса одновременно (насос котла и смесительного узла), то это приводит к их конфликту и нарушению гидравлических режимов в контурах. Для небольших частных домов с двумя насосами на это можно закрыть глаза, такая система проверена уже многими годами. Но в частных домах с несколькими единицами теплопотребляющего оборудования со своими насосами систему нужно усовершенствовать (да и небольших домов это тоже касается). Для таких случаев подключение необходимо осуществлять либо через гидравлический разделитель, либо через теплообменник. Тогда насос котла и теплого пола смогут работать параллельно, обеспечивая расчетные гидравлические режимы в своих контурах.

Обсудить эту статью, оставить отзыв в Google+ | Вконтакте | Facebook

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