Способы регулировки температуры теплых полов, RTL-регулировка и другие методы

Сделать схему теплого пола проще и дешевле помогут регуляторы обратного потока – RTL-краны. Самые известные фирмы, выпускающие оборудование для отопления, предлагают потребителям свои термостатические RTL-краны, — ограничители потока для теплого пола. В чем особенности такой регулировки температуры, — рассмотрим далее. Также, — как обычно регулируется температура теплого пола и какая она нужна….

Какая температура должна быть

Наибольшей комфортной температурой теплого пола считается 28 градусов. Комфортная температура для длительного применения настраивается индивидуально по предпочтениям. Но обычно она ниже, — 22- 26 градусов, чтобы покрытие полов «стало незаметным».

В отдельных помещениях, где не присутствуют постоянно, обычно неплохо, если температура будет несколько больше, – до 32 градусов. Это прихожая (веранда), туалет, ванная.

Чтобы поддержать температуру на заданном уровне применяются два разных способа.

Способы поддержания температуры теплого пола

Первый способ основан на стабильной высокой скорости движения теплоносителя.
Чтобы температура теплого пола была стабильной в него нужно подавать определенное количество тепловой энергии с помощью теплоносителя. Теплоноситель подготавливается с заданной температурой и в значительном объеме проходит по контуру.

Объем должен быть таким (скорость движения должна быть такой), чтобы на выходе из контура температура жидкости не уменьшилась больше чем на 10 градусов. Тогда в пределах контура разница температур будет незначительной и малозаметной. Например, в контур подается 45 градусов, на исходящей будет 35 градусов. А температура поверхности может быть 28 градусов.

Второй способ заключается в том, чтобы подавать жидкость большой температуры, но прерывисто, порциями. Порция горячей жидкости довольно быстро (за несколько минут) заполняет контур, после чего ее движение останавливается.

Жидкость остывает и отдает энергию стяжке. Теплоемкая стяжка постепенно поглощает и рассеивает энергию, не перегреваясь в месте нахождения трубопровода. Как только теплоноситель остывает до заданного значения, в контур снова подается порция горячей воды.

Например, в контур может подаваться жидкость 75 град, а ее замена будет производиться после остывания до 30 градусов. Вследствие распределения тепла в массивной стяжке на поверхности пола будет все время поддерживаться около 28 градусов.

Схема регулировки температуры смесительным узлом

Чтобы регулировать температуру по первому способу, поддерживая значительную скорость движения жидкости, нужно установить смесительный узел, в котором вода подготавливается до заданной температуры.

Теплоноситель с котла поступает 65 – 80 градусов. Чтобы уменьшить температуру до требуемых 40 -50 градусов, устанавливают узел смещения, который часть обратки с теплого пола с температурой 30 — 35 градусов подает на вход в контура. В результате на входе термостатической головкой, регулирующей соотношение входящих потоков, поддерживается заданная температура, например, 45 градусов.

Такую схему не сложно собрать самостоятельно, что будет дешевле. Основа – трехходовой клапан, шток которого регулируется термоголовкой. Управляющий элемент термоголовки целесообразней установить на другой ветви. Место установки насоса и трехходового клапана (подача/обратка) значения не имеет. Но насос обязательно должен устанавливаться в контуре коллектора теплого пола (за трехходовым клапаном по подаче), иначе трехходовой клапан работать не будет.

Настраивая термоголовку на определенную температуру обратки, мы можем задавать температуру теплых полов в широком диапазоне.Но для получения более холодных контуров остается только уменьшать скорость движения в них теплоносителя с помощью регулировочных кранов на коллекторе.

Схема регулировки температуры теплых полов ограничителями потока

Второй способ порционной подачи горячей жидкости в контуры теплого пола осуществляется с помощью термостатических кранов RTL (регуляторов потока). Смесительный узел не применяется – в контур подается теплоноситель высокой температуры, которая нужна для радиаторной сети.

На обратке каждого контура устанавливается кран RTL с термоголовкой RTL, который открывается при остывании жидкости до заданной температуры. Как только температура проходящей жидкости повышается больше заданного значения (контур наполнился горячей водой), кран почти полностью перекрывает ее движения до ее остывания.

Эти краны устанавливаются только на обратку, чтобы оперативно реагировать на изменение температуры в контурах. Фактически краны RTL регулируют поток, – количество в единицу времени (литр/минуту). Они работают в зависимости от теплопотерь каждой комнаты (контура, участка стяжки ограниченного температурными швами), в зависимости от того насколько быстро остывает стяжка.

Особенность конструкции кранов RTL и унибоксов RTL

В кране RTL имеется латунный или медный сердечник, который плотно соприкасается с таким же сердечником устанавливаемой термоголовки RTL, поэтому температура весьма быстро передается на ее рабочее тело.

Термоголовка RTL реагирует только на температуру жидкости. Если она превышает заданный регулировкой уровень, кран перекрывает поток.

Термоголовка RTL с виду весьма похожа на обычные термоголовки, которые устанавливаются на радиаторы, и которые измеряют температуру воздуха. Поэтому зачастую возникает недоумение – как головка на коллекторе «по воздуху» регулирует теплый пол в спальне….

Унибокс RTL представляет из себя кран и термоголовку объединенную в одном корпусе, который отдельно можно вмонтировать в стену так, что сверху будет одна крышка с термоголовкой, или без нее. Их предназначение – регулировка одного контура теплого пола, например, на этаже имеется теплый пол только в санузле. Применение унибоксов экономически выгодно, так как нет необходимости устанавливать смесительный узел только для одного контура.

Но конструкция может включать в себя не только RTL-головку, но и воздушную термоголовку, чтобы заодно контролировать и температуру воздуха в маленьком отдаленном помещении, где теплый пол может быть единственным отопительным прибором.

Где выгодно применять RTL-регулировку потока в отопительных системах

Конструкция RTL-коллектора весьма компактна. Отсутствуют насос и смесительный узел, а сам коллектор обратки может быть собран из тройников, на входах которых установлены краны RTL с головками. Поэтому эта система целесообразна или незаменима там, где нет места на монтаж объемных конструкций. Например, такое может быть в квартире.

Также система с регулировкой обратного потока весьма выгодна в случае если контуров мало или контур вовсе один. Устанавливать в таком случае целый смесительный узел с насосом просто не выгодно. Применяются унибоксы, о чем сказано выше.

Как применяется RTL-регулировка, в чем ограничения

Контуры теплого пола подключаются к главной подающей магистрали просто параллельно, как ветвь радиаторов или один радиатор. Подача в контур теплого пола осуществляется ответвлением от подающей магистрали. А на обратке из контура устанавливается кран RTL на коллекторе или отдельно стоящий (унибокс), который затем подключается к общей обратке.

Количество контуров с регулировкой обратного потока может ограничивать производительность насоса в котле (в системе).

Следующее ограничение – теплоемкость стяжки. Данная система предназначена для работы с массивной бетонной стяжкой в качестве отопительного прибора, которая может рассеивать высокую температуру от порции воды, не перегреваясь фрагментами поверхностью.
Как сделать стяжку с отопительными контурами

Общее ограничение для применения регулировки обратного потока – длина контуров. Длина контура влияет как на соотношение «временая заполнения/время остывания», так и на общее гидравлическое сопротивление данного ответвления от общей сети. Опыт показывает, что при контурах с трубой 16мм система регулировки RTL отлично работает при длине контуров до 50 метров. Если контура были сделаны длиннее – то нужно устанавливать смесительный узел и пользоваться первым способом.

В спорных случаях может выручить применение 20-й трубы у которой сопротивление будет меньше.
Таким образом для RTL-системы регулировки обратно потока теплого пола стяжку нужно фрагментировать заранее температурными швами, на небольшую длину контуров 35 – 45 м.

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