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

Схемы подключения водяного теплого пола к системе отопления — сравнение и выбор лучшей.

Теплый водяной пол к системе отопления можно подключить множеством вариантов. Давайте рассмотрим четыре основные схемы, которые чаще всего применяются в наших реалиях.

Но прежде чем перейти к их подробному изучению, стоит обратить внимание на те минимальные требования, которые вообще применяются к теплым полам. Они тем или иным образом могут повлиять на выбор схемы.

Начнем с того, что водяной теплый пол не относится к высокотемпературным системам отопления. По нормативам, здесь нельзя превышать и нагревать температуру теплоносителя свыше 55С.

На практике нагрев происходит максимум до 35 или 45 градусов.

При этом не путайте температуру теплоносителя и температуру поверхности пола. Она может составлять от 26 до 31 градуса максимум.

там где вы находитесь постоянно (зал, спальня, кухня) — это 26С

в комнатах с временным пребыванием (санузел, отдельная прихожая, лоджия) — 31С

Кроме того, не забывайте про циркуляционный насос. Теплый пол — это все таки отдельный самостоятельный контур. Насос может быть как встроенным в котел, так и смонтирован за его пределами.

С помощью насоса легче выполнить еще одно требование, касающееся перепада температур. К примеру между подачей и обраткой, перепад должен составлять не более 10 градусов.

Но выбирая насос, не переборщите со скоростью протока теплоносителя. Максимально допустимое значение здесь — 0,6м/с.

У вас есть котел, после которого смонтирована вся арматура безопасности + циркуляционный насос. В некоторых настенных вариантах котлов, насос идет изначально встроенным в его корпус.

Для напольных экземпляров придется ставить его отдельно. От этого котла, вода сначала направляется в распределительный коллектор, и далее разбегается по петлям. После чего завершив проход, возвращается через обратку в теплогенератор.

При такой схеме, котел непосредственно настраивается на желаемую температуру самих ТП. У вас тут нет никаких дополнительных батарей отопления или радиаторов.

На какие главные особенности здесь стоит обратить внимание? Во-первых, при таком прямом подключении, желательно устанавливать конденсационный котел.

В таких схемах, работа при относительно невысоких температурах для конденсационника вполне оптимальна. В этом режиме он достигнет своего наибольшего КПД.

Если же вы будете использовать обычный газовый котел, то в скором времени попрощаетесь со своим теплообменником.

Второй нюанс касается твердотопливных котлов. Когда у вас смонтирован именно он, для прямого подключения к теплым полам, вам потребуется еще и буферная емкость.

Она нужна для ограничения температурного режима. Твердотопливными котлами напрямую очень тяжело регулировать температуру.

В подавляющем большинстве домов монтируют именно эту комбинированную систему теплых полов.

Она включает в себя:

наличие радиаторов отопления с нагревом до 70-80С

отдельный контур ТП со средней температурой воды в 40С

Главный вопрос здесь — как получить из 80 градусов идущих на батареи, поток воды для теплых полов в два раза меньшей температуры.

Проблема решается при помощи трехходового термостатического клапана.

Монтируется он на подающей трубе. При этом после него не забудьте поставить циркуляционный насос.

Более холодная вода берется из обратки теплого пола. Смешиваясь с горячей водой поступающей из котла, теплоноситель и приобретает пониженную температуру, необходимую для напольного отопления.

Недостатком такой схемы является то, что вы не сможете точно ограничить и отрегулировать поток остывшей воды из обратки. Чем это чревато?

Тем, что в трубки теплых полов периодически будет попадать как слишком остывшая вода, так и наоборот — перегретая сверх нормы.

Непридирчивый человек этого может и не заметить, тем не менее данные перепады температуры в этой схеме присутствуют, и от них никуда не деться. Конечно, временные отрезки подачи горячего и непрогретого теплоносителя могут компенсироваться тепловой инерцией бетона стяжки.

Но это все относительно. Никогда точно не рассчитаешь оптимальную толщину при таком обогреве.

Достоинства такой комбинированной схемы с трехходовым клапаном:

Такой способ монтажа себя оправдывает, если у вас квартира или дом небольшой площади. Да и завышенными требованиями к суперкомфортным условиям проживания вы не страдаете.

Эта схема тоже относится к комбинированным системам, когда у вас одновременно есть и радиаторы, и теплый пол.

Однако здесь вместо 3-х ходового клапана, применяется более дорогой насосно-смесительный узел.

По факту, здесь также подмешивается остывшая обратка к основной котловой подаче. Но благодаря балансировочному клапану, остывшую воду можно подмешивать в определенных дозах и заданных пропорциях.

Этим вы обеспечите точно заданную температуру теплоносителя, поступающего в трубки ТП через коллектор.

Это наиболее эффективная и самая комфортная схема. Сам насосно-смесительный узел может быть собран в различных вариациях.

В зависимости от ваших потребностей и финансовых возможностей в него могут быть включены следующие компоненты:

Данная система отопления реализуется при помощи небольших термомонтажных комплектов. Они изначально рассчитаны на присоединение только одной единственной петли.

Здесь вам не придется городить сложных коллекторов, смесительных групп и т.п. Она рассчитана на обогрев помещений с максимальной площадью 15-20м2.

С виду это небольшая пластиковая коробочка, в которой смонтированы: