Виды насосно-смесительных узлов для теплого пола

Системы теплого пола уже давно никого не удивляют. Люди, покупающие или возводящие загородное жилье, по умолчанию заказывают монтаж такого отопления. Причем все чаще устанавливается водяной обогрев. Объясняется это довольно легко. Несмотря на довольно сложный монтаж насосно-смесительного узла для теплого пола, такая отопительная система считается довольно экономичной, эффективной и комфортной в эксплуатации.

Основные задачи

Обычные системы отопления считаются высокотемпературными. Большинство водонагревательных котлов рассчитаны на радиаторы и конвекторы, способные выдерживать нагрев до 90°С. При этом средние температурные показатели в системе обычно поддерживаются на уровне 75°С.

Это слишком много для водяного обогрева напольного покрытия по следующим причинами.

1. Такая температура будет некомфортной. По полу банально будет неприятно ходить. Его нагрев не должен превышать 30°С.
2. Ни одно напольное покрытие не сможет долгое время выдерживать высокую температуру. Со временем оно вспучится, начнет растрескиваться и утратит свой первоначальный вид.
3. Излишний нагрев негативно сказывается на бетонной стяжке, в которую укладываются трубы. Она разрушается.
4. Для создания оптимального микроклимата в доме водяному обогреву напольного покрытия не нужны повышенные температурные показатели.

Современные отопительные котлы способны поддерживать нагрев теплоносителя в определенном диапазоне. Ставить отдельный бойлер экономически невыгодно. Обычно систему теплого пола подключают к общему с радиаторами трубопроводу.

В этом случае единственным разумным решением будет установка насосного узла для теплого пола. Он позволит смешивать горячую воду с теплоносителем, который уже отдал большую часть тепловой энергии. Тем самым можно регулировать необходимую температуру напольного покрытия.

Люди делают то же самое вручную в ванной комнате и на кухне, когда открывают горячий и холодный кран, чтобы получить воду необходимой температуры. Естественно, узел подмеса для отопления имеет более сложное устройство, чем смеситель на кухне. Его главная задача — обеспечение сбалансированной циркуляции воды в контурах системы. Также он должен точно отбирать необходимое количество теплоносителя из труб и при необходимости замыкать поток в кольцо. Хороший узел должен самостоятельно корректировать свою работу, чтобы человеку не приходилось регулировать уровень нагрева вручную.

Прибор, удовлетворяющий таким требованиям, должен быть сложным, поэтому большинство людей покупает в магазинах готовые решения. Выглядят такие узлы превосходно и функционируют не хуже, но цены на них слишком высоки. Из-за этого все же находятся люди, которые после изучения всей имеющейся информации собирают узел подмеса для теплого пола своими руками. Оказывается, это не такая уж сложная задача.

Принцип работы

Все смесительные узлы работают по одному принципу. Поток нагретой воды проходит по контуру и останавливается предохранительным клапаном, расположенным в распределительном коллекторе. Клапан подключен к термостату или датчику, снимающему температурные показатели.

Если температура теплоносителя слишком высока, то клапан открывает заслонку для доступа в систему холодной жидкости. Она подмешивается к горячей воде. При низких температурах происходит обратный процесс. При достижении заданной температуры клапан перекрывается и поступление разогретого теплоносителя прекращается.

Узел подмеса не только контролирует температуру жидкости, но и регулирует ее циркуляцию в системе. Выполнение этих двух функций обеспечивается 2 основными элементами: предохранительным клапаном и насосом циркуляции. Последний является ключевым элементом системы. Именно благодаря ему пол прогревается равномерно.

К второстепенным элементам относятся:

• байпас;
• воздухоотводчики;
• перекрывающие и дренажные клапаны.

Наличие того или иного элемента определяется задачами и целями системы. Узел всегда устанавливается до входа в общий контур. При этом точное его местоположение не регламентируется.

Отличия различных систем

Разные смесительные узлы имеют похожую конструкцию. Принципиальные различия заключаются в использовании разных предохранительных клапанов. Самыми распространенными считаются двух- и трехходовые клапаны.

Первый тип питающего устройства оснащается термостатической головкой. В нее встроен температурный датчик жидкостного типа. Информация, идущая с него, позволяет регулировать интенсивность потока разогретого теплоносителя.

Двухходовый клапан применяется в таких системах, где в обратку постоянно добавляется горячая жидкость от котла. Такой подход исключает перегрев теплого пола и продлевает срок его безаварийной работы.

Такой клапан не отличается высокой пропускной способностью. Значит, регулировка температуры происходит плавно. Его рекомендуется использовать в помещениях с небольшой площадью пола.

Второй тип питающего устройства представляет собой комбинированный вариант. В нем сочетаются функции клапана и балансировочного крана. Работает он иначе, чем двухходовое устройство. Благодаря ему, в горячий теплоноситель поступает охлажденная вода из обратки.

Трехходовый клапан часто подключается к внешним термостатам. Последние позволяют устанавливать нагрев жидкости с учетом уровня уличной температуры воздуха. Подача воды в нем регулируется заслонкой, расположенной на стыке труб, идущих от котла и обратки.

Трехходовые устройства считаются более современными и производительными. Поэтому их по умолчанию устанавливают в системах, имеющих несколько нагревательных контуров, обогревающих помещения большой площади.

У таких клапанов есть несколько недостатков:

1. Существует риск резкого повышения температуры теплоносителя в системе, если из котла будет поступать больше жидкости, чем из обратки.
2. Из-за большой пропускной способности трехходового устройства даже при небольшом изменении положения заслонки температура значительно повышается. Нет возможности тонко регулировать нагрев пола.
3. В крупных помещениях требуется обязательная установка внешних датчиков, отслеживающих температуру на улице. В противном случае обеспечить комфортные условия внутри здания невозможно.

Впрочем, необходимость установки термостатов можно рассматривать и как положительный момент, ведь они обеспечивают лучшую регулировку температуры. Кроме того, с их помощью можно понижать нагрев в помещениях, где людей нет. Это может значительно снизить расходы на отопление.

Варианты схем

Существует несколько вариантов присоединения смесительного узла к котлу. Они отличаются типом используемого клапана и видом подключения циркуляционного насоса. Последний может присоединяться к системе последовательно или параллельно.

Двухходовый термоклапан и последовательное соединение

Эта схема самая простая и потому популярная. Чтобы собрать такой насосно-смесительный узел своими руками, понадобятся следующие элементы:

1. Запорные шаровые краны. Они нужны для полного отключения теплого пола от общей системы. Это необходимо при проведении профилактики или ремонта.
2. Фильтр грубой очистки. Некоторые мастера отказываются от него, но специалисты рекомендуют все же устанавливать, так как он повышает сроки службы оборудования.
3. Термометры. Они позволят визуально контролировать и при необходимости осуществлять отладку узла.
4. Двухходовый клапан. Он ничем не отличается от приборов, устанавливаемых на радиаторах отопления. Его задача — регулировка потока горячей воды, поступающей в систему.
5. Термоголовка. По сути, это насадка с датчиком температуры. Она надевается на питающее устройство и управляет его работой.
6. Сантехнические тройники. Их используют для создания байпаса, в котором будет осуществляться отбор холодной или горячей воды.
7. Балансировочный кран. У него одна-единственная задача — точная настройка теплого пола.
8. Циркуляционный насос. Этот самый важный элемент. Он должен иметь несколько режимов работы, чтобы точно регулировать обогрев.
9. Обратный клапан, предотвращающий появление обратного потока теплоносителя.

Многие люди считают, что клапан не нужен. Но лучше подстраховаться. Этот элемент спасет систему от поломки, если циркуляционный насос вдруг начнет подсасывать воду из обратки при закрытом термоклапане.

В схеме с двухходовым питающим устройством и параллельным соединением циркуляционного насоса обратка и подача от котла меняются местами. Сам насос размещается на байпасе. К такому решению прибегают, когда требуется разместить узел подмеса компактно. Но за меньшие габариты приходится платить сниженной производительностью.

Трехходовый клапан и параллельное подключение

Если сравнивать эту схему с аналогичной, но на двухходовом клапане, то изменения будут незначительными. Вместо тройника и упрощенного питающего устройства устанавливается трехходовый смеситель. Причем устанавливается он в верхней точке над насосом.

Управление системой осуществляется с помощью той же термоголовки, имеющей выносной температурный датчик. Потоки теплоносителя смешиваются внутри смесителя. Его заслонка устроена таким образом, что приоткрытие одного канала приводит к соразмерному закрытию другого.

При последовательном расположении циркуляционного насоса с трехходовым термоклапаном происходит смешение приходящих по одной трубе потоков, дальнейшее перенаправление теплоносителя нужной температуры через центральный патрубок.

Преимущество такой схемы заключается в более компактных размерах. В остальном она ничем не отличается от параллельного подключения.

Стоит отметить, что существуют более сложные схемы подключения, но реализуются они только в смесительных узлах заводского производства. Собирать их своими руками слишком сложно. В подавляющем большинстве случаев для обогрева полов в доме хватает упрощенных схем.

Что касается подробной инструкции по сборке узла, то ее нет и не может быть. Человек, решивший установить его в своем доме, должен владеть навыками сантехнического монтажа и понимать, как работает система.

Если у него есть необходимые знания, то подобрать необходимые комплектующие и собрать их в единое устройство не составит труда. Когда таких знаний и навыков нет, то даже не стоит пытаться собрать узел подмеса самостоятельно, никакая инструкция не поможет.

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