Навіщо потрібен змішувальний вузол для теплої підлоги – види, призначення, влаштування

Зміст:

Призначення змішувальних вузлів
Особливості роботи вузлів підмішування
Вузол підмішування з двоходовим клапаном для теплої підлоги
Вузол підмішування з триходовим клапаном
Схеми змішувального вузла для підлоги
Порядок налаштування змішувального вузла

В останні роки облаштування підлоги з обігрівом успішно поєднується з опалювальною системою зі звичними для багатьох радіаторами. Спільне функціонування двох таких схожих і водночас принципово різних конструкцій неможливе без змішувального вузла для теплої підлоги.

Оскільки обігрів підлоги належить до низькотемпературних систем, а опалювальні радіатори – до високотемпературних, неодмінною умовою їх спільної експлуатації є наявність вузла підмішування. Його основне функціональне призначення, як зрозуміло з назви – змішувати.

Призначення змішувальних вузлів

Насамперед треба відзначити, що застосовують змішувальний вузол для водяної теплої підлоги, оскільки й в системі нагріву підлоги, і в радіаторах тече однаковий теплоносій.

Система теплопостачання зазвичай складається з:

• нагрівального котла, в якому гріється вода;
• одного контуру з високотемпературними батареями;
• декількох контурів, що входять в конструкцію теплої підлоги.

Котел, що входить у систему, нагріває теплоносій до температури, необхідної для функціонування радіаторів, зазвичай це 95 °С, але в деяких випадках 85 і навіть 75°С. Згідно із санітарними нормами, температура на підлоговій поверхні не може бути більш як 31°С. Обмеження пов'язане з багатьма причинами, в тому числі з комфортним пересуванням по дому.

З урахуванням висоти стяжки, в яку вмуровують трубопроводи системи обігріву, а також типу і параметрів матеріалу підлоги, температура робочого середовища в трубах повинна становити не більше 55 градусів. Звідси ясно, що не слід направляти в опалювальний контур гарячу воду прямо з котла, оскільки вона має надто високу температуру.

Тому з метою зниження ступеня нагріву робочого середовища на вході в контур здійснюють монтаж змішувального вузла теплої підлоги. У ньому відбувається змішування потоків теплоносія з різними температурами. В результаті цього температура знижується, і вода подається до опалювального контуру.

Нерідко власників нерухомості цікавить, чи завжди для теплої підлоги потрібен змішувальний вузол, і коли його можна не встановлювати. Фахівці стверджують, що таке цілком можливо. Якщо облаштування теплопостачання в будинку передбачає використання низькотемпературних контурів, а агрегат нагріває воду до потрібної температури для опалювальної системи, тоді можна не монтувати вузли підмішування.

Прикладом є застосування повітряного теплового насоса. Якщо нагрівальний котел подає воду не тільки в конструкцію підлоги з обігрівом, але й для прийняття душу з температурою 65 – 75°С, тоді теплу підлогу без змішувального вузла експлуатувати не можна.

Особливості роботи вузлів підмішування

Функціонування вузла відбувається так:

1. Гарячий теплоносій досягає колектора обігріву підлоги та доходить до запобіжного клапана з термостатом.
2. Коли нагрів робочого середовища перевищує необхідний рівень, спрацьовує клапан і починається подача холодної води зі зворотки, в результаті чого вона перемішується з гарячим теплоносієм.
3. Після того, як температура набула потрібне значення, клапан знову спрацьовує і надходження гарячої води припиняється.

Колекторний вузол відповідає за регулювання ступеня нагріву теплоносія і за його циркуляцію в контурі, і складається з двох головних елементів:

1. Запобіжного клапана, що живить опалювальний контур гарячою водою настільки, наскільки це потрібно, здійснюючи контроль на вході.
2. Циркуляційного насоса, що забезпечує переміщення теплоносія по контуру з певною швидкістю, в результаті чого підлогове покриття буде рівномірно прогріватися по всій площі.

Крім них у змішувальний вузол для теплої підлоги та радіаторів можуть входити:

• байпас, що перешкоджає перевантаження системи;
• повітровідвідники;
• клапани зі здатністю відтинати та дренажного типу.

Залежно від розв'язуваних завдань змішувальний вузол колектора можна облаштовувати різними способами. Його завжди монтують до контуру опалювальної конструкції, але саме місце монтажу точно не вказується. Наприклад, вузол можна зробити в кімнаті, де знаходиться тепла підлога, або в котельному приміщенні.

Коли в споруді кілька кімнат з теплими підлогами, тоді змішувальні вузли розміщують у кожній з них окремо або в близько розташованій колекторній шафі. В роботі цих вузлів є головна відмінність, пов'язана з використанням різних запобіжних клапанів. Ці пристрої бувають 2-х і 3-х ходовими.

Вузол підмішування з двоходовим клапаном для теплої підлоги

Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

2-х ходовий тип пристрою також називають живлячим. На ньому є термостатична головка, укомплектована рідинним датчиком, в постійному режимі контролюючим ступінь нагрівання робочого середовища, яке подається в контур підлоги. Головка служить для відкриття/закриття клапана, в результаті чого надходження гарячої води від нагрівального котла додається або відсікається.

Підмішування потоків здійснюється так: вода зі зворотки надходить постійно, а нагрітий теплоносій подається у разі необхідності завдяки тому, що клапан регулює цей процес. В результаті система обігріву підлоги не перегрівається ніколи та тим самим термін її експлуатації збільшується.

У двоходового пристрою мала пропускна здатність, тому регулювання температури робочого середовища здійснюється плавно. Фахівці при підключенні змішувального вузла для теплої підлоги віддають перевагу використанню даного типу клапана. Правда, існує обмеження на його застосування – опалювана площа не повинна перевищувати 200 «квадратів».

Вузол підмішування з триходовим клапаном

Триходовий варіант поєднує в собі дві функції: байпасного балансування крана та перепускного живильного клапана. Всередині нього перемішуються потоки холодної зворотки та гарячого теплоносія.

Триходові пристрої нерідко оснащують сервоприводами, призначеними для керування термостатичними приладами та контролерами погоди. У цьому випадку всередині клапана є заслінка, що знаходиться в зоні 90° між зворотним трубопроводом і трубою подачі нагрітого теплоносія від агрегату. Її можна встановлювати в будь-якому розташуванні – з ухилом в одну зі сторін або посередині в залежності від необхідного співвідношення між гарячою водою і звороткою.

Прийнято вважати, що даний вид клапанів незамінний для опалювальних систем з великим числом контурів.

З недоліків цих елементів слід відзначити:

1. Не виключені випадки, коли в результаті сигналу від термостата клапан відкривається і впускає теплоносій, що має температуру 95 °С, у контур підлоги. Такі різкі температурні скачки при експлуатації системи неприпустимі, оскільки від надлишкового тиску трубопровід може лопнути.
2. Триходові клапани, що мають значну пропускну здатність, навіть у випадку мінімального збою в регулюванні пристрої можуть сильно змінити температуру в контурі.

Щоб поміняти потужність системи нагріву підлоги в залежності від погоди, використовують спеціальну арматуру – погодозалежний контролер. Наприклад, у разі різкого похолодання, приміщення в будинку починає остигати швидше і нагрівальна конструкція не може справлятися зі своїм призначенням. Для підвищення її ефективності слід збільшити нагрівання теплоносія і його витрату.

Можна використати клапани, керовані вручну, і при зміні погоди кожен раз крутити вентиль. Але недолік такого методу очевидний: оптимальний режим виставити складно. Тому багато домовласників віддають перевагу клапанам з автоматичним керуванням. Контролер обчислює необхідну температуру і плавно управляє пристроєм.

Вся зона в 90 градусів розбита на 20 секторів, в кожному з яких 4,5 градуси. Контролер перевіряє температурний режим раз у 20 секунд. Коли фактична величина температури води, що надходить в систему, не відповідає розрахунковій, тоді клапан повертається в один із боків на 4,5 градуси.

Крім цього, контролер дозволяє заощадити енергоносії. При відсутності мешканців він знижує температуру в кімнатах до мінімально можливої позначки.

Схеми змішувального вузла для підлоги

Схем підмішування для теплої підлоги існує безліч. Можна облаштовувати змішання теплоносія як до колектора, так і на всіх відведеннях від нього.

Кожну гілку потрібно обладнати такими приладами як термостати, витратоміри, клапани:

1. Балансувальне влаштування вторинного контуру. Завдяки цьому клапану здійснюється регулювання змішувального вузла теплої підлоги - коригується співвідношення між об'ємами гарячого і холодного теплоносія зі зворотки. Щоб повернути клапан, використовується шестигранний ключ, а щоб не відбулося зміщення, його фіксують затискним гвинтом. Крім цього, у пристрої є шкала витрати, що відображає його пропускну здатність, яка дорівнює від 0 до 5 кубометрів на годину.
2. Клапан балансувально-запірний для радіаторного контуру. Цей пристрій призначається для з'єднання групи підмішування для теплої підлоги з іншими елементами опалювальної системи. Для його повороту використовують шестигранний ключ.
3. Клапан перепускний. Це запобіжний пристрій. Він захищає насосне обладнання при роботі у режимі, коли через нього не подається вода. Влаштування спрацьовує, якщо тиск у системі знижується до певного значення, що виставляється ручкою.

Схеми змішувального вузла для радіаторів відрізняються, що залежить від того, облаштовується одно- або двотрубна теплопостачальна система. Наприклад, байпас при монтажі однотрубної конструкції завжди знаходиться у відкритому положенні, щоб гарячий носій тепла частково міг завжди рухатися в бік батарей. В двотрубній системі байпас закривають, оскільки в ньому відсутня необхідність.

Не завжди колекторна група монтується до радіаторного контуру. Коли будівля має невелику площу і падіння температури робочого середовища незначне, тоді колектор з вузлом підмішування розташовують на зворотці радіаторного контуру. У цьому випадку колектор теплої підлоги зі змішувальним вузлом працює найбільш ефективно.

Порядок налаштування змішувального вузла

Коли робота виконана відповідно до схеми підключення змішувального вузла для теплої підлоги, його функціонування вимагає регулювання. Процес встановлення вузлів не складний - потрібно зістикувати труби.

Що стосується налаштування, то ця робота виконується в певній послідовності.

Етап 1. Сервопривід (термоголовку) знімають, щоб він не впливав на вузол при налаштуванні.

Етап 2. Пропускний клапан виставляють на максимум, рівний 0,6 бара. Якщо при виконанні налаштування випадково спрацює влаштування, результат не вийде коректним. З цієї причини його слід поставити у положення, при якому це не може статися.

Етап 3. Далі визначаються зі встановленням балансування клапана. Під цифрою 1 позначений радіаторний контур, 2 – контур системи підлоги з обігрівом.

Для цього користуються формулою:

Kv_б = ((t₁-t_2обр/t_{2подачи}-t_2обр) -1)*Kv_т

При цьому:

t₁ – температура робочого середовища в подаючому трубопроводі високотемпературного контуру;

t₂ подання – температура носія тепла в трубі подачі підлогового контуру;

t_2обр – температура води у зворотній лінії контуру підлоги з обігрівом.

Kυ_т – коефіцієнт, рівний 0,9.

Якщо, наприклад, t₁ = 95 °, t_{2 подання} = 45 ° і t_2обр = 35 ° вставити у формулу, тоді Kυ_б вийде рівним 4,05.

Це значення потрібно виставити на пристрої балансування.

Етап 4. Далі налаштовують насосне обладнання. Для цього потрібно дізнатися витрату води в системі нагріву підлоги разом з колектором і величину втрати тиску в контурі за вузлом підмішування.

Витрату носія тепла в підлоговому контурі дізнаються, скориставшись нескладною формулою:

G₂=3600*Q/c*(t_{2подачи}-t_2обр)

Де:

G₂ – витрата теплоносія у вторинному контурі обігріву підлоги;

Q – сума теплової потужності пристроїв, які підключені після вузла підмішування;

c – тепломісткість теплоносія, у випадку з водою c = 4,2 кДж.

Якщо вставити цифрові значення у формулу, тоді G₂ = 857 кг/год або 0,86 м³/год.

Щоб дізнатися втрати тиску в контурі підлоги з обігрівом, роблять гідравлічний розрахунок. Швидкість насоса визначають за спеціальними графіками. Першою чергою відзначають точку, що відповідає витраті та напору насоса. Що знаходиться вище отриманої точки крива відображає швидкість насосного обладнання.

Оскільки отримана величина витрати 0,86 м³/год, напір насоса - 4,05 мв.ст. Втрату тиску в контурах після вузла обчислюють з запасом 1 мв.ст., разом ДРн = ДРс + 1 = 4,05 +1 мв.ст.

Коли при налаштуванні змішувача для теплої підлоги своїми руками не вийшло розрахувати насос, даний етап пропускають. У цьому випадку насосне обладнання виставляють на мінімум. Якщо потім у процесі балансування опалювальної системи стане ясно, що швидкості не вистачає, то насос виставляють на більший параметр.

Етап 5. Починають балансування ліній теплопостачання підлоги. Насамперед закривають на радіаторному контурі кран балансувально-запірного типу. Далі відкидають з клапана кришку і повертають його, рухаючись за годинниковою стрілкою до упору, задіюючи шестигранний ключ.

Відгалуження контуру регулюють, використовуючи балансувальні клапани. Коли після вузла підмішування є тільки одна лінія, то цей процес не потрібно.

Балансування виконують наступним чином:

1. Відкривають регулятори на максимум.
2. На відгалуженні, де відхилення витрати найбільше (відмінність фактичного показника від проєктного), клапан закривають до потрібної величини.
3. Аналогічно регулюють й інші гілки системи.
4. Якщо витрата після балансування відгалужень зіб'ється, обладнання ще необхідно відкоригувати.
5. У разі, коли навіть при відкритих клапанах виставити витрату не вийшло, насосне обладнання слід переключити на більшу швидкість.

Етап 6. Пов'язують вузол підмішування для підлоги з іншими опалювальними приладами. З цією метою на радіаторному контурі відкривають клапан балансувально-запірного типу, який раніше був закритий, до положення, здатного забезпечити необхідну витрату теплоносія.

Коли налаштовується вузол підмішування для теплої підлоги своїми руками, цей показник можна контролювати за допомогою витратомірів або у зворотному трубопроводі.

Витрату теплоносія в радіаторному контурі обчислюють за формулою:

G₁=3600*Q/c*(t₁-t_2обр)

Всі цифрові значення відомі, якщо їх вставити у формулу, тоді G₁ = 142 кг/год або 0, 14 м3/год.

Етап 7. Починають налаштування перепускного клапана. Виставляють на ньому величину тиску, яка повинна бути на 5-10% менше максимального тиску насосного обладнання при заданій швидкості. Це значення дізнаються з інструкції до насоса. Перепускний клапан насосного обладнання відкривають тільки тоді, коли воно працює на нагнітання тиску притому, що витрата води відсутня. На цьому пристрої встановлюють тиск 0,54-5% = 0,51 бара.

Етап 8. Перевіряють правильність функціонування змішувального вузла. Підтвердженням рівномірності прогріву відгалужень теплої підлоги та правильності співвідношення температурного режиму в контурах є виконання нижчеподаної рівності:

t₁^p- t_2обр^p/t_{2подачи}^p- t_2обр^p= t₁^ф - t_2обр^ф/t_{2подачи}^ф - t_2обр^ф

При цьому індексом «р» позначені розрахункові величини, а індексом «ф» - фактичні.

У тому випадку, коли рівність не виконано, тоді на ¼ оберту закривають балансувально-запірний клапан, що знаходиться на радіаторному контурі, після чого повторно знімають показання та виконують розрахунки.

Якщо рівність дотримується, вважається, що змішувальний вузол експлуатується коректно. Після цього повертають на місце сервопривід, на всі елементи, де потрібно, поміщають захисні ковпачки та затягують гвинт на балансувальному пристрої.

Опалювальний вузол підмішування поміщають в колекторну шафу, яка зазвичай знаходиться в приміщенні, де облаштована підлога з обігрівом. Також його можна розташувати поруч з нагрівальним котлом, якщо дозволяє відстань. Елементи змішувального вузла можна змонтувати своїми руками.

Потрібно знати, що величезним мінусом облаштування конструкції теплої підлоги без підмішування і колектора полягає в тому, що тоді потрібно мінімізувати тепловтрати води при пересуванні її від нагрівача до контуру, для чого потрібно виконати ряд заходів для утеплення будівлі та її елементів.