Балансировочный клапан для теплых полов

В последние годы обустройство пола с обогревом успешно сочетается с отопительной системой с привычными для многих радиаторами. Совместное функционирование двух таких похожих и одновременно принципиально разных конструкций невозможно без смесительного узла для теплого пола.

Поскольку обогрев пола относится к низкотемпературным системам, а отопительные радиаторы к высокотемпературным, непременным условием их совместной эксплуатации является наличие узла подмеса. Его основное функциональное назначение, как понятно из названия – смешивать.

Назначение смесительных узлов

Прежде всего, надо отметить, что применяют смесительный узел для водяного
теплого пола, поскольку и в системе нагрева пола, и в радиаторах течет одинаковый теплоноситель.

Система теплоснабжения обычно состоит из:

• нагревательного котла, в котором греется вода;
• одного контура с высокотемпературными батареями;
• нескольких контуров, входящих в конструкцию теплого пола.

Котел, входящий в систему, нагревает теплоноситель до температуры, необходимой для функционирования радиаторов, обычно это 95 °С, но в некоторых случаях 85 и даже 75°С. В соответствии с санитарными нормами, температура на напольной поверхности не может быть больше 31°С. Ограничение связано со многими причинами, в том числе с комфортным передвижением по дому.

С учетом высоты стяжки, в которую вмуровывают трубопроводы системы обогрева, а также типа и параметров материала пола температура рабочей среды в трубах составлять должна не больше 55 градусов. Отсюда ясно, что не следует направлять в отопительный контур горячую воду прямо из котла, поскольку она имеет чересчур высокую температуру.

Поэтому с целью понижения степени нагрева рабочей среды на входе в контур производят монтаж смесительного узла теплого пола. В нем происходит смешивание потоков теплоносителя с разными температурами. В результате его температура понижается, и вода подает в отопительный контур.

Нередко владельцев недвижимости интересует, всегда ли для теплого пола нужен смесительный узел, и когда его можно не устанавливать. Специалисты утверждают, что такое вполне возможно. Если обустройство теплоснабжения в доме предусматривает использование низкотемпературных контуров, а агрегат нагревает воду только до нужной температуры для отопительной системы, тогда можно не монтировать узлы подмеса.

Примером является применение воздушного теплонасоса. Если нагревательный котел подает воду не только в конструкцию пола с обогревом, но и для принятия душа с температурой 65 – 75°С, тогда теплый пол без смесительного узла эксплуатировать нельзя.

Особенности работы узлов подмеса

Функционирование узла происходит так:

1. Горячий теплоноситель достигает коллектора обогрева пола и доходит до предохранительного клапана с термостатом.
2. Когда нагрев рабочей среды превышает требуемый уровень, срабатывает клапан и начинается подача холодной воды из обратки, в результате чего она перемешивается с горячим теплоносителем.
3. После того, как температура имеет нужное значение, клапан опять срабатывает и поступление горячей воды прекращается.

Коллекторный узел отвечает за регулировку степени нагрева теплоносителя и за его циркуляцию в контуре, и состоит из двух главных элементов:

1. Предохранительного клапана, подпитывающего отопительный контур горячей водой настолько, насколько это требуется, осуществляя контроль на входе.
2. Циркуляционного насоса, обеспечивающего перемещение теплоносителя по контуру с определенной скоростью, в результате чего напольное покрытие будет равномерно прогреваться по всей площади.

Кроме них в смесительный узел для теплого пола и радиаторов могут входить:

• байбас, препятствующий перегрузке системы;
• воздухоотводчики;
• клапаны отсекающего и дренажного типа.

В зависимости от решаемых задач смесительный узел коллектора можно обустраивать разными способами. Его всегда монтируют до контура отопительной конструкции, но само место монтажа точно не указывается. Например, узел можно сделать в комнате, где находится теплый пол, либо в котельном помещении.

Когда в постройке несколько комнат с теплыми полами, тогда смесительные узлы размещают в каждой из них отдельно или в близко расположенном коллекторном шкафу. В работе этих узлов имеется главное отличие, связанное с использованием разных предохранительных клапанов. Эти устройства бывают 2-х и 3-х ходовыми.

Узел подмеса с двухходовым клапаном для теплого пола

2-х ходовой тип устройства также называют питающим. На нем имеется термостатическая головка, укомплектованная жидкостным датчиком, в постоянном режиме контролирующим степень нагрева рабочей среды, которая подается в контур пола. Головка служит для открытия/закрытия клапана, в результате чего поступление горячей воды от нагревательного котла добавляется или отсекается.

Подмес потоков осуществляется так: вода из обратки поступает постоянно, а нагретый теплоноситель подается в случае необходимости, благодаря тому, что клапан регулирует этот процесс. В результате система обогрева пола не перегревается никогда и тем самым срок ее эксплуатации увеличивается.

У двухходового устройства малая пропускная способность, поэтому регулировка температуры рабочей среды осуществляется плавно. Специалисты при подключении смесительного узла для теплого пола отдают предпочтение использованию данного типа клапана. Правда, существует ограничение на его применение – обогреваемая площадь не должна превышать 200 «квадратов».

Узел подмеса с трехходовым клапаном

Трехходовой вариант совмещает в себе две функции: байпасного балансировочного крана и перепускного питающего клапана. Внутри него перемешиваются потоки холодной обратки и горячего теплоносителя.

Трехходовые устройства нередко оснащают сервоприводами, предназначенными для управления термостатическими приборами и контролерами погоды. В этом случае внутри клапана имеется заслонка, находящаяся в зоне 90 ° между обратным трубопроводом и трубой подачи нагретого теплоносителя от агрегата. Ее можно устанавливать в любом расположении – с уклоном в одну из сторон или посередине в зависимости от требуемого соотношения между горячей водой и обраткой.

Принято считать, что данный вид клапанов незаменим для отопительных систем с большим числом контуров.

Из недостатков этих элементов следует отметить:

1. Не исключены случаи, когда в результате сигнала от термостата клапан открывается и впускает теплоноситель, имеющий температуру 95 °С, в контур пола. Такие резкие температурные скачки при эксплуатации системы недопустимы, поскольку от избыточного давления трубопровод может лопнуть.
2. Трехходовые клапаны, имеющие значительную пропускную способность, даже в случае минимального сбоя в регулировке устройства могут сильно изменить температуру в контуре.

Чтобы поменять мощность системы нагрева пола в зависимости от погоды используют специальную арматуру – погодозависимый контролер. Например, в случае резкого похолодания, помещение в доме начинает остывать быстрее и нагревательная конструкция не может справляться со своим назначением. Для повышения ее эффективности следует увеличить нагрев теплоносителя и его расход.

Можно задействовать клапаны, управляемые вручную и при изменении погоды каждый раз крутить вентиль. Но недостаток такого метода очевиден: оптимальный режим выставить сложно. Поэтому многие домовладельцы отдают предпочтение клапанам с автоматическим управлением. Контролер вычисляет требуемую температуру и плавно управляет устройством.

Вся зона в 90 градусов разбита на 20 секторов, в каждом из которых 4,5 градуса. Контролер проверяет температурный режим раз в 20 секунд. Когда фактическая величина температуры воды, поступающей в систему, не отвечает расчетной, тогда клапан разворачивается в одну из сторон на 4,5 градуса.

Кроме этого, контролер позволяет сэкономить энергоносители. При отсутствии жильцов он понижает температуру в комнатах до минимально возможной отметки.

Схемы смесительного узла для пола

Схем подмеса для теплого пола существует множество. Можно обустраивать смешение теплоносителя, как до коллектора, так и на всех отводах от него.

Каждую ветку нужно оборудовать такими приборами как термостаты, расходомеры, клапаны:

1. Устройство балансировочное вторичного контура. Благодаря этому клапану осуществляется регулировка смесительного узла теплого пола — корректируется соотношение между объемами горячего и холодного теплоносителя из обратки. Чтобы повернуть клапан, используется шестигранный ключ, а чтобы не произошло смещение, его фиксируют зажимным винтом. Кроме этого, на устройстве имеется шкала расхода, отражающая его пропускную способность, равную от 0 до 5 кубометров в час.
2. Клапан балансировочно-запорный для радиаторного контура. Данное устройство предназначается для соединения группы подмеса для теплого пола с иными элементами отопительной системы. Для его поворота используют шестигранный ключ.
3. Клапан перепускной. Это предохранительное устройство. Он защищает насосное оборудование при работе того в режиме, когда через него не подается вода. Устройство срабатывает, если давление в системе понижается до определенного значения, выставляемого ручкой.

Схемы смесительного узла для радиаторов отличаются, что зависит от того, обустраивается одно- или двухтрубная теплоснабжающая система. Например, байпас при монтаже однотрубной конструкции всегда находится в открытом положении, чтобы горячий носитель тепла частично мог всегда двигаться в сторону батарей. В двухтрубной системе байпас закрывают, поскольку в нем отсутствует необходимость.

Не всегда коллекторная группа монтируется до радиаторного контура. Когда строение имеет небольшую площадь, и падение температуры рабочей среды незначительно, тогда коллектор с узлом подмеса располагают на обратке радиаторного контура. В этом случае коллектор теплого пола со смесительным узлом работает наиболее эффективно.

Порядок настройки смесительного узла

Когда выполнена работа в соответствии со схемой подключения смесительного узла для теплого пола, его функционирование требует регулировки. Процесс установки узлов несложен, потребуется только состыковать трубы.

Что касается настройки, то эта работа выполняется в определенной последовательности.

Этап 1. Сервопривод (термоголовку) снимают, чтобы он не оказывал влияние на узел при настройке.

Этап 2. Пропускной клапан выставляют на максимум, равный 0,6 бар. Если при выполнении настройки случайно сработает устройство, результат не получится корректным. По этой причине его следует поставить в положение, при котором это не может произойти.

Этап 3. Далее определяютcя с установкой балансировочного клапана. Под цифрой 1 обозначен радиаторный контур, 2 – контур системы пола с обогревом.

Для этого пользуются формулой:

t₁ – температура рабочей среды в подающем трубопроводе высокотемпературного контура;

t₂ подачи – температура носителя тепла в трубе подачи напольного контура;

t_2обр – температура воды в обратке контура пола с обогревом.

Kυ_т – коэффициент, равный 0,9.

Если, например, t₁ = 95 °, t_{2 подачи} = 45 ° и t_2обр = 35 ° подставить в формулу, тогда Kυ_б получится равным 4,05.

Это значение нужно выставить на устройстве балансировки.

Этап 4. Далее настраивают насосное оборудование. Для этого потребуется узнать расход воды в системе нагрева пола вместе с коллектором и величину потери давления в контуре за узлом подмеса.

Расход носителя тепла в напольном контуре узнают, воспользовавшись несложной формулой:

G₂ – расход теплоносителя во вторичном контуре обогрева пола;

Q – сумма тепловой мощности устройств, которые подключены после узла подмеса;

c – теплоемкость теплоносителя, в случае с водой c = 4,2 кДж.

Если подставить цифровые значения в формулу, тогда G₂ = 857 кг/час или 0,86 м³/час.

Чтобы узнать потери давления в контуре пола с обогревом, делают гидравлический расчет. Скорость насоса определяют по специальным графикам. Прежде отмечают точку, соответствующую расходу и напору насоса. Находящаяся выше полученной точки кривая отражает скорость насосного оборудования.

Так полученная величина расхода 0,86 м³/час, а напор насоса -4,05 мв.ст. Потерю давления в контурах после узла вычисляют с запасом 1 мв.ст., итого ΔPн = ΔPс + 1 = 4,05 +1 мв.ст.

Когда при настройке смесителя для теплых полов своими руками не получилось рассчитать насос, данный этап пропускают. В этом случае насосное оборудование выставляют на минимум. Если потом в процессе балансировки отопительной системы станет ясно, что скорости не хватает, то насос выставляют на больший параметр.

Этап 5. Начинают балансировку линий теплоснабжения пола. Прежде всего, закрывают на радиаторном контуре кран балансировочно-запорного типа. Далее откидывают с клапана крышку и поворачивают его, двигаясь по часовой стрелке до упора, задействуя шестигранный ключ.

Ответвления контура регулируют, используя балансировочные клапаны. Когда после узла подмеса имеется только одна линия, то этот процесс не требуется.

Балансировку выполняют следующим образом:

1. Открывают регуляторы на максимум.
2. На ответвлении, где отклонение расхода самое большое (отличие фактического показателя от проектного), клапан закрывают до нужной величины.
3. Аналогично регулируют и остальные ветки системы.
4. Если расход после балансировки ответвлений собьется, его еще необходимо откорректировать.
5. В случае, когда даже при открытых клапанах выставить расход не получилось, насосное оборудование следует переключить на большую скорость.

Этап 6. Увязывают узел подмеса для пола с остальными отопительными приборами. С этой целью на радиаторном контуре открывают клапан балансировочно-запорного типа, который ранее был закрыт, до положения, способного обеспечить необходимый расход теплоносителя.

Когда настраивается узел подмеса для теплого пола своими руками, этот показатель можно контролировать при помощи расходомеров или в обратном трубопроводе.

Расход теплоносителя в радиаторном контуре вычисляют по формуле:

Все цифровые значения известны, если их подставить в формулу, тогда G₁ = 142 кг/час или 0, 14 м³/час.

Этап 7. Приступают к настройке перепускного клапана. Выставляют на нем величину давления, которая должна быть на 5 – 10% меньше максимального давления насосного оборудования при заданной скорости. Это значение узнают из инструкции к насосу. Перепускной клапан насосного оборудования открывают только тогда, когда оно работает на нагнетание давления притом, что расход воды отсутствует. На этом устройстве устанавливают давление 0,54 – 5% = 0,51 бар.

Этап 8. Проверяют правильность функционирования смесительного узла. Подтверждением равномерности прогрева ответвлений теплого пола и правильности соотношения температурного режима в контурах является выполнение нижеприведенного равенства:

при этом индексом «р» обозначены расчетные величины, а индексом «ф» — фактические.

В том случае, когда равенство не выполнено, тогда на ¼ оборота закрывают балансировочно-запорный клапан, находящийся на радиаторном контуре, после чего повторно снимают показания и выполняют расчеты.

Если равенство соблюдается, считается, что смесительный узел эксплуатируется корректно. После этого возвращают на место сервопривод, на все элементы, где нужно, помещают защитные колпачки и затягивают винт на балансировочном устройстве.

Отопительный узел подмеса помещают в коллекторный шкаф, который обычно находится в помещении, где обустроен пол с обогревом. Также его можно расположить рядом с нагревательным котлом, если позволяет расстояние. Элементы смесительного узла можно смонтировать своими руками.

Нужно знать, что огромным минусом обустройства конструкции теплого пола без узла подмеса и коллектора заключается в том, что тогда нужно минимизировать теплопотери воды при передвижении ее от нагревателя к контуру, для чего потребуется выполнить ряд мероприятий по утеплению здания и его элементов.

Один из основных вопросов при организации теплого пола в доме, как включить низкотемпературный контур теплого пола в систему отопления, где теплоноситель может нагреваться вплоть до 110 градусов, при том что полы нельзя нагревать свыше 28(31)°С? Насосно-смесительный узел для теплого пола как раз и решает эту проблему, притом наиболее эффективным образом.

Если просто и незатейливо поставить ограничительный клапан на контур теплого пола, так чтобы туда поступала лишь малая доля горячей воды от котла, то ни к чему хорошему это не приведет. Поверхность пола будет прогреваться неравномерно, ведь вода в трубах практически не будет перемещаться. Собственной теплопроводности будет недостаточно для равномерного распределения тепла.

Слишком ограниченный ток воды в системе теплого пола не дает воспользоваться и отдельным циркуляционным насосом. Нужно применить решение, способное разом обеспечить и нормальную циркуляцию теплоносителя в системе теплого пола, и регулировать подачу горячего теплоносителя от котла для поддержания необходимой температуры.

Принцип и схема работы

Смесительный узел для теплого пола объединяет входной поток жидкости с обратным, замыкая частично контур теплого пола сам на себя. Это решает проблему с недостатком жидкости для перекачки циркуляционным насосом и равномерным распределением тепла по обогреваемой поверхности. Можно смело ограничить вплоть до полного перекрытия входной поток от котла, и все равно напор и скорость течения теплоносителя будет оптимальной.

Однако обеспечить циркуляцию мало, необходимо определить оптимальный объем горячего теплоносителя, который необходимо подмешивать в контур для поддержания заданной температуры и восполнения теплопотерь.

Для этого используются трехходовые клапаны, способные объединять два потока в один или наоборот разделять один на два, притом с определенной пропорцией, которую можно изменять. Контроль входного клапана отдается терморегулятору, способному управлять штоком клапана в зависимости от температуры теплоносителя на выходе смесительного узла.

Управление выходным трехходовым клапаном отдается датчику давления. Его задача – своевременно и в нужных пропорциях забирать из контура теплого пола жидкость для поддержания установленного рабочего давления.

Циркуляционный насос обеспечивает круговорот теплоносителя во вторичном контуре теплого пола отдельно.

Для высокотемпературной системы отопления при включенных теплых полах процесс регулировки выглядит следующим образом:

1. Изначально контур заполнен холодной водой. Чтобы задействовать подогрев пола открывается запорный вентиль на входе смесительного узла и включается циркуляционный насос.
2. Горячая вода смешивается с минимальным количеством обратки и поступает в контур.
3. По мере того как пол прогревается, обратка идет теплее, и ее требуется больше для охлаждения поступающей от котла жидкости. Система отопления входит в рабочий режим. Примерно 90% воды поступает к насосу из обратки и всего 10% от котла так, чтобы на выходе смесителя получить 35-40оС при том, что в общей системе отопления теплоноситель нагрет до 90-95оС.

Если теплоотдача повышается, и вода в трубах остывает, смеситель подает больше горячей воды и меньше обратки. При минимальных теплопотерях или прогреве пола вода слабо остывает, и соответственно контур работает полностью на внутренней, замкнутой циркуляции. перекрывая доступ горячей воде.

Для обеспечения бесперебойной подачи теплоносителя со строго заданными параметрами используются еще и:

• автоматические поплавковые воздухоотводчики;
• шаровые запорные клапаны;
• перепускной клапан;
• байпас;
• дренажный клапан;
• термометр для индикации;
• манометр.

В полном сборе насосно-смесительный узел для теплого пола должен уметь:

• Контролировать температуру и давление в контуре теплого пола.
• Обеспечить при необходимости полное отключение для технического обслуживания контура.
• Настройку температуры обогрева в зависимости от ручных настроек или внешних управляющих сигналов.
• Возможность совместной установки с коллекторной группой для обслуживания нескольких параллельных контуров.

Устройство своими руками

Готовые смесительные узлы для теплого пола пугают своей стоимостью, а дешевые модели не способны в полной мере обеспечить необходимый уровень комфорта и плавности работы. В этом случае можно собрать устройство своим руками для автоматического или полуавтоматического смешения обратки с общим током горячего теплоносителя.

Схема включения представлена на рисунке.

На рисунке указаны:

1. Регулирующий клапан с управлением статической термоголовкой;
2. Балансировочный клапан;
3. Циркуляционный насос;
4. Термометр погружной;
5. Перепускной клапан байпаса;
6. Балансировочный запорный клапан первичного контура;
7. Поплавковый автоматический воздухоотводчик;
8. Дренажный поворотный клапан;
9. Шаровой вентиль.

Т1, Т2 – вход и выход первичного контура

Т11, Т12 – вход и выход вторичного контура, теплого пола, коллектора.

Простая схема включения не предполагает наличия некоторых элементов, а насос включается параллельно контурам теплого пола. В качестве регулятора выступает трехходовой клапан с управлением от термостатической головки.

При выборе регулировочного клапана следует обязательно уточнять допустимую температуру жидкости, с которой он может работать. Аналогично требования к насосу и пропускным клапанам, шаровым вентилям и дренажным клапанам. Во время сборки выбранной схемы нужно учитывать направление тока теплоносителя и, сверяясь с ним, правильно ориентировать элементы в соответствии с пометками на их корпусе.

Термоголовка для управления регулирующим клапаном должна оборудоваться выносным термометром для установки на выходе смесительного узла, только так можно верно обеспечить смешение горячего теплоносителя с обраткой.

Байпас с пропускным клапаном позволяет контуру адекватно работать даже при полностью перекрытой подаче горячей воды.

Готовый узел Valtec и его настройка

Бесперебойную работу и долговечность, точность настройки и, в конечном счете, комфорт в доме обеспечат готовые смесительные узлы с насосом от фирмы Valtec. Они уже достаточно давно и заслужено пользуются популярностью, зарекомендовали себя с лучшей стороны.

Компания выпускает готовые смесительные узлы для систем водяного теплого пола любого формата и производительности. Главное достоинство готовых решений – выверенные параметры всех элементов и их слаженная работа. Однако для адекватной работы устройства требуется точная и достаточно продолжительная первичная настройка. В линейке продуктов есть насосно-смесительные узлы VT.Combi.0, VT.Combi.S, VT.DUAL.0 и целый ряд трехходовых и четырехходовых клапанов с терморегулирующими головками.

1. Установка давления балансировочного клапана вторичного контура. Разметка на вентиле соответствует расходу воды в пределах от 0 до 5 м3/час.
2. Настройка балансировочного клапана первичного контура.
3. Настройка срабатывания перепускного клапана. Он должен открыть ток жидкости через байпас, когда другого пути для циркуляции насосом нет, что устраняет риск выхода насоса из строя.
4. Настраивается требуемая скорость насоса. Нужно добиться правильной балансировки всех контуров теплого пола, подключенных через смеситель, а также определить допустимую скорость тока теплоносителя.
5. Устанавливается желаемая температура на терморегуляторе или контроллере, управляющим клапаном посредством сервопривода.
6. Вся система отопления проверяется по давлению и запускается в рабочем режиме.

Значения, которые следует выставлять на балансировочных клапанах, зависит от параметров системы отопления, номинальной температуры теплоносителя, требуемой температуры воды в системе теплый пол и т.д. Формулы и порядок расчета необходимо сверять с инструкцией к выбранному смесителю в соответствии с требованиями производителя.

Системы водяного подогрева полов (вторичного контура отопления, теплые полы — ТП), используемые совместно высокотемпературным радиаторным отоплением (первичным контуром), нуждаются в приведении параметров теплоносителя к определенным характеристикам. В первую очередь, это касается гидравлической и температурной увязки контуров обоих типов. Ведь важно обеспечить как полноценное снабжение теплоносителем в требуемых объемах коммуникаций ТП, так и не допустить перегрева вторичной низкотемпературной системы. Эти задачи возлагаются на насосно-смесительный узел теплого пола (НСУ). Они решаются посредством сбалансированной автоматической работы запорно-регулирующей арматуры и насосного агрегата, обеспечивающей дозированный подмес теплоносителя из обратной линии.

Рисунок 1

Требования к температуре теплононосителя

НСУ теплого пола является достаточно сложным комплектом оборудования, от грамотной сборки и настройки которого во многом зависит правильность функционирования всей тепловой установки. Например, если котел спроектирован на подачу теплоносителя 70-90 0 С в радиаторы, то, в параллельно работающих в этих же помещениях контурах напольного обогрева, температура циркулирующей жидкости допускается не выше 45-50 0 С (max 55 0 С). Точные температурные параметры выводятся путем инженерных расчетов системы теплого пола. Они призваны обеспечить подготовку воды в НСУ таким образом, чтобы прогрев напольных поверхностей, с учетом структуры и материала их покрытий, не превышал:

• в помещения с долговременным пребыванием людей (офисах, жилых) – 29 0 С;
• во вспомогательных помещениях (кладовых, коридорах, гардеробных) – 30 0 С;
• в санузлах, ванных комнатах, бассейнах – 32 0 С.

Кроме того, настройка смесительного узла будет выполнена наиболее оптимально, если удастся добиться перепада температур между подачей и обраткой ТП 5-15 0 С. Уменьшение теплового градиента (Δt) требует наращивания расхода теплоносителя, как следствие роста скорости его циркуляции, которая приводит к гидравлическим потерям. Высокий же градиент температур уже ощущается тактильно, как разница в нагреве поверхности напольного покрытия, что вызывает определенный дискомфорт.

Рисунок 2

Типовые схемы насосно-смесительных узлов

В зависимости от способ включения циркуляционного насоса различают следующие схемы НСУ:

• последовательную – рис. 2а;
• параллельную – рис. 2б;
• комбинированную.

При этом основными считаются первые две, а последняя схема, соответственно, представляет их гибридный вариант.

Включенный последовательно насос эксплуатируется только для подготовки теплоносителя и его циркуляции в контурах теплого пола. Подобная схема, хотя и требует использования двух раздельных перекачивающих агрегатов (для первичного и вторичного контуров), однако, отличается лучшими, чем параллельная, технологическими показателями. В профессионально изготовленных системах ТП, зачастую, сборку НСУ осуществляют с последовательным включением насоса. При этом следует учитывать, что эффективность работы такой сборки существенно зависит от правильности её расчетов и настройки.

Преимущество параллельного подключения насоса заключается в возможности использования всего одного агрегата для обеспечения циркуляции теплоносителя в первичном и вторичном контурах. С одной стороны, это упрощает сборку, а с другой – требует установки более мощного перекачивающего оборудования. Если изготовление смешивающего узла для небольшой бытовой системы выполняется своими руками, то выбрав параллельную компоновку, легче избежать критических ошибок, которые могут негативно отразиться на работе водяного теплого пола.

Как в параллельных, так и в последовательных сборках НСУ практикуется использование термостатических двухходовых (рис. 2-5 и 7) или трехходовых (рис. 1, 8 и 9) клапанов. Схемы с термостатами первого типа рекомендуется применять для помещений с площадями ТП в несколько десятков квадратных метров. Поэтому для организации напольного отопления в среднестатистической типовой квартире они вполне подходят. Смешивание теплоносителя в них осуществляется после двухходового клапана непосредственно в циркуляционном потоке системы теплого пола.

Трехходовые термостаты сами являются смешивающими устройствами. Внутри их корпусов происходит регулируемый подмес теплоносителя из первичного контура к циркулирующему потоку из системы ТП. Трехходовая термостатическая запорно-регулирующая арматура рекомендуется для установки на крупных отапливаемых площадях, измеряемой сотнями квадратных метров.

Комплектация смесительного узла

Добиться обеспечения функциональности системы ТП возможно, только имея четкое представление о строении НСУ, практическом назначении его основных и вспомогательных элементов. Устройство и работу типового узла удобно будет разобрать на примере схемы с последовательным включением насосного агрегата и двухходовым клапаном-термостатом (рис. 3). Указанную компоновку имеет смесительный узел для теплого пола Valtec (рис.5), реализуемый в торговой сети в виде готового комплекта оборудования.

Рисунок 3

Основные функциональные элементы НСУ Valtec

К ним относятся:

• циркуляционный насос;
• клапан балансировочно-запорный (первичного контура);
• клапан балансировочный (вторичного контура);
• байпасный клапан (перепускной).

Насос (рис. 3 и 5, поз.3)

Инициирует подачу и возврат теплоносителя через узлы и петли ТП. Применяется циркуляционное оборудование аналогичное тому, которое используется в первичных контурах системы отопления. Величин его главных рабочих параметров (давление и производительность) должно хватать на преодоление гидросопротивлений в трубопроводах, чтобы обеспечивать циркуляцию теплоносителя с требуемой скоростью и в заданных объемах.

Балансирный клапан первичного контура (рис. 3 и 5, поз.8)

Отвечает за поступающие объемы теплоносителя, подпитывающего систему теплого пола из первичного высокотемпературного контура отопления (Т1, Т2). Балансировка потока жидкости осуществляется изменением пропускной способности клапана. Регулировка балансирного клапана выполняется путем вращения его настроечного винта с головкой под ключ-шестигранник, который закрывается защитным колпачком. Процесс также синхронизируется с работой клапана-термостата (поз. 1), управляемого выносным погружным датчиком (поз. 1а). Чувствительный элемент датчика монтируется в резьбовую гильзу (поз. 4).

Балансирный клапан вторичного контура (рис. 3 и 5, поз.2)

Его настройка зависит от площади подогреваемой поверхности напольного покрытия. Открытие/закрытие регулирующего устройства влияет на изменение пропорции соотношения объемов теплоносителей из обратки ТП (Т21) и подачи первичной системы отопления (Т1). Прикрытие балансировочным клапаном оборотного потока из вторичного контура способствует более интенсивному поступлению разогретой жидкости от теплогенератора (котла). Таким образом, теплопроизводительность ТП увеличивается.

Установка степени открытия клапана (рис. 4) осуществляется по шкале на его оголовке (рис. 5, поз. 2), где указана его пропускная способность в м 3 /час. После завершения настройки шкала от случайного смещения фиксируется винтом 2а.

Рисунок 4

Байпасный клапан (рис. 3 и 5, поз.7)

Совместно с перепускным патрубком (поз. 12) обеспечивает безаварийную работу циркуляционного насоса в режиме подпора, когда циркуляция через петли ТП прекращается полностью либо становится недостаточной. Подобный режим может быть вызван перекрытием контуров на гребенке посредством ручных вентилей либо же работой их клапанов с простым термостатическими или автоматическим управлением. В результате сопротивление течению жидкости, как и нагрузка на оборудование, увеличиваются. При определенном перепаде давления, величина которого настраивается по шкале перепускного клапана (градуировка в бар), он приоткрывается. Теплоноситель либо часть его потока начинает перетекать по байпасному патрубку, замыкая через насос малый цикл циркуляции. Таким образом, исключается аварийная перегрузка и обеспечивается сохранность оборудования.

Вспомогательные элементы

Обеспечивать, поддерживать и контролировать работу НСУ также помогают различные вспомогательные и сервисные устройства:

• термометры – поз. 5;
• воздухоотводчики поплавкого типа (автоматические) – поз. 9;
• дренажные клапаны – поз. 10;
• обратный шаровый клапан – поз. 11.

Рисунок 5

Как все работает?

Подача теплоносителя в заданном диапазоне температур на коллектор теплого пола обеспечивается настройками узла подмеса. Главный цикл оборота жидкости внутри системы ТП складывается из циклов циркуляции в каждой из веток. При этом НСУ подмешивает горячий теплоноситель из первичного контура отопления в объемах необходимых для восполнения суммарных теплопотерь на отопление всех помещений. То есть, чем интенсивней происходит охлаждение теплоносителя в ветках теплого пола, тем большее его количество добавляется во внутренний оборот всего вторичного контура. Объем обновляемой горячей жидкости изменяется автоматически – от максимального, разово установленного настройками балансирного клапана 8 (рис. 3 и 5), до полного перекрытия. В диапазоне от максимума до минимума потока регулировка осуществляется термостатическим клапаном 1, который получает управляющие импульсы от своего выносного датчика (рис. 5, поз. 1а), контролирующего температуру потока Т11 на подающий коллектор.

Важно! Непосредственно на работу системы теплого оказывают влияние регулирующие функции термостатического клапана 1. В свою очередь, балансировочный клапан 8 служит лишь для согласования суммарных потерь давления во вторичных контурах ТП с потерями давления в отопительных приборах первичного контура. При этом аналогичной настройке по потерям давления должны подвергаться все потребители в первичной системе, чтобы распределение тепловой энергии происходило в соответствие с их запросами, а не по пути наименьшего гидравлического сопротивления. Важность и степень подобной балансировки наглядно показаны на рисунке 6.

Рисунок 6

Одновременно с всасыванием обновляемого горячего теплоносителя Т1 через клапан-термостат 1 (рис. 3 и 5), происходит также втягивание насосом 3 остывшего потока Т21 через балансировочный клапан 2 (вторичного контура). Проходя через насос потоки теплоносителя смешиваются, в результате, на подачу Т11 в коллектор теплого пола уже поступает жидкость заданной настройками НСУ температуры.

Пример циклической работы оборудования НСУ

Совместная работа насоса, балансировочного клапана вторичного контура и термостата происходит следующим образом. Например, в системе ТП предусмотрен термический градиент между подачей и обраткой ТП Δt=10 0 С, а расчетная температура в подающем коллекторе 50 0 С. Допустим, система работает в установившемся режиме, когда результирующий поток теплоносителя от подмеса из первичного контура Т1 и обратного коллектора теплого пола Т21 имеет температуру равную расчетной. При правильно установленных настройках балансира 2 и определенной степени приоткрытия термостата 1, это возможно, только в случае, если из обратки Т21 поступает вода с температурой 40 0 С.

Если же начинает поступать теплоноситель, остывший до 39 0 С или ниже, то соответственно происходит охлаждение и результирующего потока после насоса. Этот дисбаланс улавливается выносным датчиком 1 а, который дает команду на еще большее приоткрытие клапана-термостата 1. В результате увеличивается приток горячей воды из первичного контура отопления Т1 и температура в подающем коллекторе Т11 возвращается к своим расчетным 50 0 С.

Постепенно из обратки Т21 начинает поступать перегретая выше 40 0 С, что влечет за собой обратные процессы – клапан термостата 1 прикрывается и объем подмеса из Т1 снижается. Таким образом, термические циклы в системе ТП постоянно изменяются в режиме поддержания градиент Δt=10 0 С, с подачей t=50 0 С.

Рисунок 7

Какой смеситель выбрать?

Сборка водяного отопления теплого пола может целиком осуществляться своими руками. Это касается не только монтажа отопительных контуров или подключения к коллекторному распределителю, но и комплектации НСУ. Понимая принципы работы его элементов, а также используя типовые рабочие схемы, вполне возможно собрать действующую эффективную смесительную установку. Если же идти по пути наименьшего сопротивления и затратить немного больше средств, то можно обратиться к готовым предложениям от известных производителей отопительного оборудования. Сборка, установка и настройка таких НСУ отличается простотой. И если все делать в точном соответствии с прилагаемыми к ним заводскими инструкциями, то результат гарантировано окажется положительным.

Выше уже был рассмотрен насосно смесительный узел Valtec. Однако также хорошо у потребителей зарекомендовали себя и некоторые другие готовые комплектации НСУ. Например, оборудование для подготовки теплоносителя для системы теплого пола от немецкой компании Kermi (рис.8).

Рисунок 8

Комплект Kermi Стандарт ESM оборудован трехходовым клапаном (Oventrop), циркуляционным насосом (модель Wilo Yonos PARA RS) и, управляющим его работой, предохранительным термостататом. Клапанный модуль Oventrop включает:

• распределительный трехходовой вентиль;
• терморегулятор, состоящий из приводной головки и выносного накладного датчика;
• соединительного циркуляционного патрубка:
• накидных гаек (американок), к которым подключаются подающий и обратный трубопроводы первичного контура отопления, а также устройства со стороны вторичного контура.

В Kermi Стандарт ESM заложена возможность настройки поддержания температуры теплоносителя в диапазоне 20-50 0 С при давлении в системе ТП до 6 бар. Регулировка осуществляется автоматически в соответствие с установками шкалы на головке-рукоятке трехходового клапана.

Рисунок 9

Еще одна сборка НСУ Solomix от компании Uni-Fitt из более бюджетной серии, но так же неплохо зарекомендовавшая себя на российском рынке. Это готовый смесительный узел на базе трехходового термостата, с встроенным термометром, теплонасосом, байпасным и обратным клапаном и автоматическим воздухоотводчиком.

В НСУ Solomix предусмотрено ручное изменение температуры посредством аналоговой подстройки термостата в диапазоне 20-65 0 С. Комплект рассчитан на работу в системах теплых полов с максимальным давлением до 10 бар. А его форм-фактор, обеспечивающий нижнее подключение трубопроводов первичного контура, заметно облегчает проведение монтажных работ.