Самодельный насосно-смесительный узел для теплого пола

Клапаны для смесительных узлов

Смесительные узлы отличаются друг от друга в зависимости от применения клапанов тех или иных видов. Наиболее распространённые клапаны – это двухходовые и трехходовые.

Рассмотрим особенности и первых и вторых подробнее.

Двухходовой (питающий) клапан. Этот клапан оснащён термоголовкой с датчиком влаги, который постоянно её проверяет и, если нужно, отсекает подачу горячей воды от источника нагревания.

В итоге в смесительный узел попадает уже обработанная вода, а если она успевает остыть, то автоматически разбавляется более тёплой. Благодаря этому тёплый пол не перегревается и может использоваться довольно длительное время. Пропускная способность клапана небольшая, регулировка происходит медленно без ощутимых перепадов.

Преимущественно для установки своими руками мастера выбирают именно такой клапан, его можно применять для отопления площади максимум в 200 квадратов.

Трехходовой клапан для узла подмеса. Этот клапан соединяет в себе характеристики пропускного клапана и балансировочного байпасного крана. Он смешивает внутри себя горячий теплоноситель и остывшую обработанную жидкость. Иногда такие клапаны оснащены сервоприводами, способными управлять метеоконтроллерами и термостатическими приспособлениями.

Изнутри клапана есть заслонка, находящаяся между трубой подачи воды и обратки. При регулировке её положения можно менять соотношение количества подаваемой жидкости.

Такой клапан универсальный, отлично подходит для крупных систем с многочисленными контурами и метеоконтроллерами.

Но их применение имеет и свои недостатки, в частности:

• по сигналу из термостата клапаны могут полностью открыться и впустить в контур перегретую воду, что негативно скажется на функционировании тёплого пола вплоть до того, что он может просто лопнуть под давлением;
• огромная пропускная способность, из-за которой температура может резко подняться даже при небольшом смещении клапана.

Температурные датчики

Очень часто тёплые полы оснащаются специальными уличными датчиками, которые автоматически регулируют их температуру в зависимости от погодных условий. В частности, если на улице холодает, температура пола начинает автоматически повышаться.

Работает это так: вентиль поворачивается максимум на 90 градусов. Контроллер делит их на 20 отрезков по 4,5 градуса и каждые 20 секунд проверяет подаваемую температуру. Если фактическая температура не соответствует оптимальной, вентиль поворачивается на 1 деление. Также некоторые датчики ограничивают подачу воды при отсутствии дома людей.

Конечно, это можно делать вручную, и каждый раз подкручивать вентиль, но устанавливать оптимальный режим подогрева будет трудно.

Устройство

Обычный смесительный узел для тёплого пола имеет следующие составляющие.

1. Коллектор (гребёнка распределения).
2. Трёхходовой кран.
3. Гидрострелка (смеситель).
4. Циркуляционный насос.
5. Термостат (бывает только в автоматизированных узлах).
6. Запорная арматура (клапан-смеситель).
7. Приспособления для удаления воздуха из конструкции (бывают ручные и автоматические)

Схема работы смесительного узла для тёплого пола

Смесительная группа для тёплого пола небольшая, но требует отдельного рассмотрения.

Гребёнка распределения (коллекторный узел тёплого пола) – важнейшая составляющая системы. В узле в наличии две гребёнки – распределительная (для подачи воды в отопительные трубопроводы тёплого пола) и собирающая (для холодной воды). Гребёнки не различаются и выглядят как разветвитель с нужным числом резьбовых ответвлений для присоединения трубопроводов всей конструкции.

Сейчас разберёмся, какую функцию в системе выполняет гидрострелка. Жидкость подаётся в отопительную систему полов с температурой до 55 °C (хотя специалисты советуют контролировать среднюю температуру 45 °C, чтобы 10 °C оставалось на случай перепада температур на гребёнке подачи и сбора). Такая отопительная конструкция называется низкотемпературной и для эффективной работы с высокотемпературной системой нужна гидрогорелка. Гидрострелка монтируется на входе смесительного узла и понижает температуру поступающей воды до нужных показателей.

Трёхходовой кран смесительного узла выполняет работу обвода балансировки и пропускного крана, этим не похвастается двухходовой термостатический клапан для теплого пола. Для функционирования вместе с системами автоматики клапаны оснащаются электросервоприводами, управляющимися командами терморегуляторов. Такие трёхходовые краны используются в сложных отопительных системах с множеством контуров для больших помещений. Они контролируют работу гидрострелки.

Трехходовой смесительный клапан

Устанавливается трёхходовой клапан в нижнюю часть трубы, которая соединяет трубопроводы подачи и обратки. Он меняет поток жидкости через гидрострелку и тем самым меняет температуру на коллекторе контуров подачи.

Трёхходовой термостатический смесительный клапан для тёплого пола имеет и недостатки:

1. Во-первых, пропускная способность клапанов большая и температура в контуре может сильно повышаться даже при несильном дисбалансе клапана.
2. Во-вторых, если терморегулятор подаст сигнал, то клапан может открыться полностью, и это приведёт к подаче в контур системы слишком горячего теплоносителя. Возникнут неприятные последствия.

Поэтому схема подключения трёхходового смесительного клапана тёплого пола может быть разная, а именно:

• схема присоединения и переключения водных потоков;
• схема присоединения клапана для смешения водных потоков.

Трёхходовые смесительные узлы для отопления и тёплого пола (клапаны) легко монтируются, они долговечны, так как выполняются из некоррозирующих металлов, практичны.

Циркуляционный насос (насосный узел для тёплого пола) нужен для хорошего прогрева полов в комнате, поэтому его в обязательном порядке комплектуют вместе с узлом подмеса.

Насосно-смесительный узел для тёплого пола устанавливается на обратке, среди собирающей гребёнки и гидрострелки.

Терморегулятор требуется в случае установки автоматизированного смесителя. Монтируется он среди распределительного коллектора и гидрострелкой. Плюс ко всему, конструкцию нужно оснастить внешним температурным регулятором. Это требуется для регулировки внутренней температуры пространства в зависимости от климата.

Обычный смеситель для тёплого водяного пола имеет в комплекте шаровой и регулирующий кран (запорная арматура). Регулирующие краны нужны для координации системы, краны же шаровые меняют режим работы смесительного узла для стабильности температуры.

Какую роль в системе «теплого пола» выполняет смесительный узел?

Традиционная система отопления, подразумевающая установку приборов теплообмена в комнатах (радиаторов или конвекторов), относится к высокотемпературным. Именно под нее рассчитано абсолютное большинство котлов любого типа. Средняя температура в трубах подачи в таких системах поддерживается на уровне около 75 градусов, а нередко бывает даже и выше.

Но подобные температуры – по целому ряду причин абсолютно не допустимы для контуров «теплого пола».

• Во-первых, это совершенно не комфортно – ходить по слишком горячей, обжигающей ноги поверхности. Для оптимального восприятия обычно достаточно температур в диапазоне 25÷30 градусов.
• Во-вторых, сильного нагрева «не любит» ни одно напольное покрытие, а некоторые из них просто быстро выходят из строя, теряют свой вид, начинают или вспучиваться, или давать щели и трещины.
• В третьих, высокие температуры негативно сказываются и на стяжке.
• В-четвертых, трубы вмурованных контуров также имеют свой температурный предел, а с учетом их жестокой фиксации в слое бетона, невозможности термического расширения, в стенках труб создаются критичные напряжения, приводящие к быстрому выходу из строя.
• И в-пятых, с учетом площади нагреваемой поверхности, участвующей в теплоотдаче, высокие температуры для создания оптимального микроклимата в помещении – совершенно излишни.

Для радиаторов отопления и для контуров «теплого пола» требуются совершенно разные уровни температур

Как добиться такого «паритета» температур теплоносителя в системе. Существуют, конечно, современные котлы отопления, рассчитанные на работу в том числе и с «тёплыми полами», то есть способные поддерживать температуру в трубе подачи на уровне 35-40 градусов. Но как тогда быть с тем, что в доме предусмотрены и радиаторы, и подогрев пола – организовывать две системы? Совершенно не выгодно, сложно, громоздко, тяжело в управлении. Кроме того, такие котлы пока что еще остаются достаточно дорогим удовольствием.

Разумнее обойтись уже имеющимся оборудованием, просто внеся необходимые изменения в разводку контуров. Оптимальное решение – смешивать горячий теплоноситель с остывшим, уже отдавшим тепло в помещения, чтобы выйти на необходимый уровень температуры.

По большом счету, это ничуть не отличается от того процесса, который мы проделываем ежедневно по многу раз, открывая водопроводный кран, и вращением «барашков» или перемещением рычага добиваемся оптимальной температуры воды для принятия водных процедур, мыться посуды и других надобностей.

Принцип работы смесительного узла во многом повторяет функционирование обычного смесителя на кухне или в ванной.

Понятно, что сам смесительный узел устроен намного сложнее, чем обычный кран. Его конструкция должна обеспечивать устойчивую, сбалансированную циркуляцию теплоносителя в контурах теплого пола, правильный отбор нужного количества жидкости из подающей и обратной трубы, необходимую «закольцованность» потока (когда нет необходимости притока тепла от котла), простой и понятный визуальный контроль за параметрами системы. В идеале – смесительный узел должен сам, без вмешательства человека, реагировать на изменение исходных параметров и вносить необходимые коррективы, чтобы поддерживать стабильный уровень нагрева.

Весь этот комплекс требований, на первый взгляд – кажется очень сложным, трудным для понимания и тем более самостоятельной реализации

Поэтому многие потенциальные владельцы обращают свое внимание на готовые решения – укомплектованные смесительные узлы, реализуемые в магазинах. Внешний вид таких изделий, действительно, внушает уважение своей «навороченностью», однако, и цена довольно часто просто пугает

На первый взгляд – все очень сложно, да и неимоверно дорого

Но если вникнуть в сам принцип работы смесительного узла, понять где, как и за счет чего происходит процесс смешивания, если ясно представить направление потоков теплоносителя в нем, то картина проясняется. А в итоге оказывается, что собрать такой узел, приобретя необходимые детали и используя своё умение в монтаже сантехнических изделий – вполне посильная задача.

Сразу оговоримся – речь в дальнейшем будет идти в основном именно про смесительный узел. Он в дальнейшем подключается к коллектору «теплого пола», про который, безусловно, определенные упоминания просто неизбежны. Но сам коллектор, то есть его устройство, принцип работы, монтаж, балансировка – это тема для отдельной публикации, которая обязательно появится на страницах нашего портала.

Примеры насосно-смесительных узлов: принцип работы

Существует много схем смесительных узлов, но мы постарались подобрать только самые понятные и простые для изготовления своими руками. Все схемы основываются на одной ориентации – с левой стороны размещается подвод труб подачи и «обратки», с правой стороны – выход на коллектор теплого пола. Конкретно сам коллектор может присоединяться к насосно-смесительному узлу или находиться на определенном расстоянии. Это зависит от количества места, выделяемого под оборудование.

Пример 1

В насосно-смесительный узел нужно установить трехходовой смесительный термоклапан вместо обычного. Управление данным устройством ложится на термоголовку, оборудованную выносным датчиком (его положение остается прежним).

Подмешивание водяных потоков происходит в трехходовом клапане. Клапан работает по такому принципу, что когда шток меняет свое положение, один проход начинает немного открываться, а другой – закрываться.

Трехходовой клапан может управляться и не отдельной термоголовкой – многие модели оснащены встроенными датчиками температуры. Но некоторые специалисты утверждают, что выносной датчик более корректен и с ним системе функционирует намного лучше.

Данный пример подключения узла предполагает использование обратного клапана, установленного на байпасе. Его нужно ставить, если автоматика дополнительно «командует» циркуляционным насосом. Если не поставить обратный клапан, то при простое циркуляции байпас превратится в обычную неуправляемую перемычку, и это негативно повлияет на сбалансированность отопительной системы и работу других ее составляющих. Но если насос будет работать постоянно, этот клапан можно не ставить, поскольку он может стать источником дополнительного гидравлического сопротивления.

Вышеописанный метод рационально использовать для крупных смесительных узлов, которые соединены с несколькими контурами разного размера. Так же его можно использовать для отопительной системы, управляемой погодозависимым механизмом, поскольку параметры в них изменяются не только из-за клапана, но из-за изменений в функционировании циркуляционного насоса.

Пример 1

Пример 2

Этот метод предполагает последовательное расположение циркуляционного насоса. Здесь так же рационально использование трехходового клапана, но немного другого. Он должен смешивать два потока в один и перенаправлять их к центральному патрубку.

У таких клапанов есть маркировка – стрелочная или цветовая, поэтому вероятность ошибки исключена.

Во всех других аспектах это пример аналогичен первому. Байпас можете вообще не использовать – он заменен трехходовым клапаном, что хорошо экономит место и придает установке компактности.

Пример 2

Пример 3

Эта схема и последующая кардинально отличаются от описанных выше, поскольку у них циркулярный насос располагается совершенно в другом месте.

Пример 3

На рисунке заметно, что новые элементы не использовались. Только у труб подачи и обратки со стороны коллектора изменилось расположение. Байпас используется, но местом встречи холодной и горячей воды является его верхняя точка. На поверхности байпаса установили циркуляционный насос, который прокачивает сверху вниз.

Такой узел подмеса работает по следующему принципу: термоклапан пропускает горячую воду, дозирует ее до требуемого объема и смешивает с остывшей водой в верхнем тройнике байпаса. Расположенный в этом месте насос хватает два водяных потока и качает их вниз.

В нижнем тройнике байпаса водяной поток опять делится на части. Основная часть воды, урегулированной до нужной температуры, направляется в систему теплого пола. Остаток автоматически отходит к «обратке».

Пример 4

Этот узел смешения отличается от предыдущего только наличием трехходового термосмесителя, которые смешивает встречные водяные потоки.

Трехходовой клапан для отопления с терморегулятором: принцип работы и назначение

Терморегуляторы устанавливают на проходные пробки радиатора. В случае необходимости данные приборы целиком или частично перекрывают поток теплоносителя. Ту же функцию выполняет кран, однако, при наличии терморегулятора вы единожды выставляете необходимые параметры, после чего термоклапан поддерживает заданный температурный режим самостоятельно. Наибольшую точность работы и функциональность обеспечивают электронные термоклапаны.

Важно понимать, что терморегулятор не способен изменить изначальную мощность источника тепла, однако позволяет грамотно распорядиться тепловой энергией и создать в помещении комфортные условия

Принцип работы терморегулятора

Регулятор температуры представляет собой двухходовое устройство, состоящее из двух основных частей:

• вентиль («клапан»);
• термоголовка.

Устройство терморегулятора:

Элемент	Функция	Устройство	Принцип действия
Вентиль (клапан)	Запирающий механизм	Состоит из седла, конуса и штока.	Рабочий шток задвигается, уменьшая расстояние между седлом и конусом и тем самым уменьшая поток. При увеличении расстояния между этими частями поток, напротив, увеличивается.
Термоголовка	Управление штоком	В «сильфоне» (специальном цилиндре) замкнуто термочувствительное вещество.	Принцип работы основан на расширении газа и жидкостей в случае нагревания. Под действием горячего теплоносителя вещество в сильфоне расширяется, подталкивая подпружиненный поршень. Тот воздействует на шток с конусом в строну седла. При снижении потока теплоносителя происходит охлаждение и, соответственно, уменьшение объема активного вещества. Пружина возвращает поршень, конус и шток на место, и поток усиливается. Повторение цикла позволяет регулировать степень нагревания радиатора с высокой точностью.

Разновидности терморегуляторов для радиатора

Выделяют несколько разновидностей классификации терморегуляторов для трехходового клапана.

Классификация терморегуляторов по способу установки температуры и управления температурным режимом:

Тип терморегулятора	Особенности
Механические терморегуляторы	Предустановка устройства выполняется при помощи рукоятки с делениями. Шток приводят в движение сильфон и возвратная пружина.
Ручные терморегуляторы	Принцип работы аналогичен обычному крану. Такую модель легко заменить на регулятор для автоматической работы клапаны при изменяемых условиях.
Электронные терморегуляторы	Обладают цифровой панелью. Источником энергии служат батарейки. Учитывают температуру теплоносителя. Позволяют программировать режим по времени.

Ручные и механические терморегуляторы можно разделить по типу активного вещества в сильфоне. В качестве термочувствительного вещества в сильфоне может использоваться жидкость или газ, соответственно, терморегуляторы бывают:

• жидкостные;
• газовые.

Также терморегуляторы разделяются по назначению. В зависимости от особенностей, терморегуляторы предназначены:

• для двухтрубных систем разводки;
• для однотрубных систем разводки.

По способу подключения терморегуляторы бывают:

• угловые;
• прямые.

Основные органы регулировки насосно-смесительного узла:

1. Балансировочный клапан вторичного контура (позиция 2 на схеме).

Этот клапан обеспечивает смешение теплоносителя из обратного коллектора тёплого пола с теплоносителем из подающего трубопровода в пропорции, необходимой для поддержания заданной температуры теплоносителя на выходе из узла COMBIMIX.

Изменение настройки клапана осуществляется шестигранным ключом, для предотвращения случайного поворота во время эксплуатации клапан фиксируется зажимным винтом. На клапане имеется шкала со значениями пропускной способности Kvτ клапана от 0 до 5 м3/ч.

Примечание: Пропускная способность клапана хоть и измеряется в м3/ч, но не является фактическим расходом теплоносителя, проходящим через этот клапан.

2. Балансировочно-запорный клапан первичного контура (поз. 8)

При помощи данного клапана настраивается требуемое количество теплоносителя, которое будет поступать из первичного контура в узел (балансировка узла). К тому же клапан можно использовать как запорный для полного перекрытия потока. Клапан имеет регулировочный винт, при помощи которого можно задавать пропускную способность клапана. Открытие и закрытие клапана осуществляется шестигранным ключом. Клапан имеет защитный шестигранный колпачок.

3. Перепускной клапан (поз. 7)

Во время работы системы отопления может возникнуть режим, когда все регулирующие клапаны тёплого пола закрыты. В этом случае насос будет работать в заглушенную систему (без расхода теплоносителя) и быстро выйдет из строя. Для того чтобы избежать подобных режимов, на узле стоит перепускной клапан, который при полном перекрытии клапанов системы тёплого пола открывает дополнительный байпас и позволяет насосу циркулировать воду по малому контуру в холостую без потери работоспособности.

Клапан срабатывает на перепад давления, создаваемый насосом. Перепад давления, при котором клапан откроется, задаётся поворотом регулятора. Сбоку клапана есть шкала с диапазоном значений 0,2–0,6 бара. Наосы, которые рекомендуется использовать совместно с COMBIMIX, имеют максимальное давление от 0,22 до 0,6 бара.

После того как система отопления полностью собрана, опрессована пробным давлением и заполнена водой, её следует настроить. Настройка узла регулирования проводится совместно с пусконаладкой всей системы отопления. Лучше всего производить наладку узла перед началом балансировки системы.

Схема подсоединения термосмесительного узла

Чтобы конструкцию напольного покрытия с обогревом подсоединить к котлу, работы производят согласно схеме смесительного узла теплого пола, зависящей от отопительной системы, которая может быть однотрубной или двухтрубной. Для однотрубного варианта нужно постоянно держать байпас открытым, а для двухтрубного нет.

Проект может быть как элементарным, так и содержать ряд дополнительных устройств. В любом случае для коллекторной группы нужно устанавливать термостаты, клапаны и приборы, управляющие расходом среды. Перемешивание теплоносителя можно осуществлять либо на всех отводах от коллектора, или же перед ними.

Распространенные узлы

Различаются конструкцией, техническими параметрами, функциями. Главная задача — реализация отопления полового покрытия. Методы обеспечения работы системы различны.

Valtec

Смесительное узловое соединение Valtec поддерживает заданный температурный режим для теплоносителя во вторичном контуре отопления. Возможно благодаря подмешиванию из обратки. Узел обогрева обеспечивает гидравлическую увязку высокотемпературной отопительной системы, низкотемпературного теплого пола.

В работе водяной системы отопления пола, узел — главный элемент. Для обычного радиатора поддержание температуры в 85 градусов по Цельсию нормально. Для пола — 35 градусов по Цельсию. Смесители обеспечивают стабильность, бесперебойность работы систем отопления с низкотемпературным режимом.

Узел Valtec

Для постоянной циркуляции воды предусматриваются насосы. Беспрерывно подают охлажденную жидкость из обратной линии в теплоноситель.

ТИМ

Смесительное соединение последовательного типа смещения теплового носителя ТИМ имеет особенность. Полный расход системы отопления подается на потребителя. Подходит для использования в системе отопления частного дома. Нужно подобрать технические характеристики узла (модель), установить.

Узловое смесительное устройство ТИМ

Oventrop

Торговая марка Oventrop специализировалась на окнах, дверях. Со временем произошла переспециализация на узлы для организации теплого пола в домах, инструменты для монтажа.

Комплектация:

• коробка для монтажа;
• вентиль;
• клапан выведения приточных вентиляционных воздушных масс;
• термостат, контролирующий температуру теплового носителя для обратной линии.

Для прокладки труб водяного контура принято использовать маты — подложки с бобышками. Толщина материала — 11-35 мм. Монтаж контура на фольгированный утеплительный шар выполняется шинами фиксации, якорными скобами.

Узел смешивания Oventrop

Особенность труб Oventrop — легкость установки системы отопления, смесительного устройства, присоединения к запорной арматуре.

Watts

Насосный узел Watts регулирует температуру в диапазоне 30-50 градусов по Цельсию. Возможно, благодаря вентилю TempGuard, модулю Watts IsoTherm.

Устройство подмеса Watts

Продукция торговой марки Watts лидирует в Америке, Канаде.

Wilo

Насосные узлы подмешивания для теплого пола Wilo просты, надежны. Конструкция четко продумана. Возможно подключить коллектор для радиаторного отопления.

Смесительный агрегат Wilo

Материал выдерживает температуру в 90 градусов. Информация предоставляется для первичного контура системы отопления.

Что лучше: Oventrop или Valtec?

Торговая марка Valtec имеет патент от Италии, но запчасти, элементы системы обогрева для полов производит в Китае для снижения стоимости.

Устройства Valtec лучше применять для отопления частных, загородных домов большой площади. Производитель дает гарантию на трубы 7 лет. Запорная арматура ломается чаще.

Для многоквартирных домов с высоким давлением системы обогрева, лучше китайские трубы не укладывать. Существует вероятность порывов, утечек.

Oventrop — лучший производитель узлов смешивания. Продукция долговечна, надежна. Выдерживает перепады давления воды, обеспечивает регулярную работу системы «теплый пол».