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

Смесительный узел системы отопления принцип работы

Виды смесительных узлов для отопления

Смесительный узел – это узел, в котором происходит смешивание. В системах отопления это смешивание двух разных сред (жидкостей).

Назначение смесительного узла – получить необходимую настроечную температуру теплоносителя.

Смесительные узлы можно разделить на две категории:

1. Последовательный тип смешивания

2. Параллельный тип смешивания

Последовательный тип смешивания является самым энергоэффективным и более производительным типом смешивания и вот почему:

1. Более производительным он является, потому что весь расход насоса идет в контур, которому контролируется температура теплоносителя. То есть в зависимости от параллельного типа смешивания в последовательном типе смешивания весь расход идет тому контуру, для которого и предназначен смесительный узел.

2. Энергоэффективным он является, потому, что возвращаемый теплоноситель из смесительного узла обладает самой низкой температурой. Что согласно теплотехнике увеличивает мощность теплоотдачи. Смесительный узел с последовательным типом смешивания обязательно внедряется в низкотемпературные системы отопления

Параллельный тип смешивания, на мой взгляд, является некоторым уродом в системе отопления. Так как любому развивающемуся человеку сначала проще изобрести смесительный узел с параллельным типом смешивания.

Недостатки параллельного типа смешивания:

1. Расход насоса распределяется по разные стороны от смесительного узла. В некоторых смесительных узлах имеется внутренние потери расхода из-за особенностей движения теплоносителя.

2. Температура теплоносителя, от которой избавляется смесительный узел, равна настроечной температуре смесительного узла. Что однозначно является неразумным подходом к энергоэффективности. Такой узел подходит для высокотемпературных систем отопления. Где имеются контура с высокими температурами.

Смесительный узел с последовательным типом смешивания, который имеет центральное смешивание.

Смесительный узел с последовательным смешиванием, который имеет боковое смешивание.

Что такое центральное и боковое смешивание написано здесь: http://infosantehnik.ru/str/50.html

Смесительный узел с параллельным типом смешивания, у которого клапан имеет центральное или боковое смешивание.

Смесительный узел с параллельным типом смешивания, который имеет боковое смешивание.

Смесительный узел с двойным смешиванием

В такой схеме смесительного узла присутствую два узла смешивания и его смело можно назвать смесительный узел двойного смешивания.

Смешивание происходит в двух местах:

Расход насоса распределяется в трех контурах: (С1-С2),(С3-С4),(Линия 1)

Самый дешевый и не энергоэффективный смесительный узел марки:

Такой узел предназначен для теплых водяных полов. Подходит для высокотемпературных систем отопления. Например, если имеется радиаторное отопления (не ниже 60 градусов), и теплые водяные полы, которым температура теплоносителя рассчитана не выше 50 градусов. То есть на вход требуется всегда выше температура, чем настроечная.

Условие Т1>Т2. Невозможно чтобы Т1=Т2. Это условие относится ко всем смесительным узлам с параллельным типом смешивания. Повторюсь, для низких температур такой узел не подходит.

Смесительный узел с последовательным типом смешивания, имеющий трехходовой клапан с центральным смешиванием обладает самым энергоэффективными характеристиками.

Пример энергоэффективного узла смешивания

У такого смесительного узла может быть условие когда температура С1=С3

Смесительный узел DualMix от Valtec

Dualmix является параллельным типом смешивания, у которого по умолчанию в комплекте имеется трехходовой клапан с боковым смешиванием.

Смесительный узел CombiMix от Valtec

Смесительный узел CombiMix является последовательным типом смешивания, но это боковое смешивание. И к сожалению такой смесительный узел не подходит для низких температур. То есть температура на входе должна быть выше настроечной температуры узла.

Недостаток смесительного узла CombiMix в том, что этот смесительный узел с боковым смешиванием. А для низкотемпературных систем отопления подходят смесительные узлы, в которых имеется трехходовой клапан с центральным смешиванием.

Подробнее о клапанах и типах смешивания найдете здесь: http://infosantehnik.ru/str/50.html

Кстати готовые смесительные узлы FAR (TERMO-FAR) вполне удовлетворяют требованиям энергоэффективновсти.

В таком узле имеется термостатический смеситель с центральным смешиванием. То есть когда закрывается горячий проход, то в это же время открывается холодный проход. Каждый из двух проходов могут быть полностью закрыты по отдельности. Только такой трехходовой клапан может быть энергоэффективным. В любом случае узнавайте подробную работы трехходовых клапанов. Потому что могут подсунуть клапан с боковым смешиванием и тогда труба дело…

Можно приобретать готовые изделия они обычно имеют трехходвые клапана с центральным смешиванием, которые позволяют иметь одинаковую температуру настройки и входящей температуры.

Для получения смесительных узлов можно использовать различные клапана подробнее здесь: