Typy čerpacích a směšovacích jednotek pro podlahové vytápění

Návrh teplovodních podlah zahrnuje různé části a prvky, bez kterých systém nebude moci normálně fungovat. Stejně jako u klasického vytápění je i zde přítomna chladicí kapalina. Pokud jej však lze dodávat do klasických radiátorů a jiných vysokoteplotních zařízení bez teplotního omezení, pak tato varianta není vhodná pro podlahové vytápění. To je způsobeno především tepelnými limity, které jsou stanoveny stavebními předpisy pro většinu podlah. Proto, aby byl zajištěn pohodlný a bezpečný provoz, schéma zajišťuje směšovací jednotku pro podlahové vytápění.

K čemu slouží míchací jednotky?

Je třeba poznamenat, že toto zařízení lze efektivně použít pouze ve vodou vytápěných podlahových systémech naplněných stejným chladivem jako u běžných radiátorů vytápění. Obecné schéma se skládá z topného kotle a jednoho nebo více okruhů vodovodního potrubí položených v určitém pořadí.

Zpočátku se voda ohřívá v kotli na vysokou teplotu a je bez omezení používána v radiátorech vytápění. Ohřev podlahových krytin je však omezen sanitárními normami a neměl by překročit 31 stupňů. To znamená, že průměrná hodnota teploty je nastavena na podlaze. Proto v závislosti na typu a tloušťce podlahy udržuje chladicí kapalina, která plní potrubí, teplotu 35-55 stupňů. Voda se tak nemůže dostat do systému přímo z kotle, protože musí být předchlazena na nastavenou prahovou hodnotu.

V tomto ohledu bylo nutné použít směšovací jednotku instalovanou na vstupu vodního podlahového okruhu. Toto zařízení zajišťuje rovnoměrné promíchání horkého nosiče tepla přicházejícího z kotle a ochlazeného nosiče tepla procházejícího v opačném směru. V důsledku toho klesá průměrná teplota vody a kapalina vstupuje do okruhu v této formě.

Mnoho uživatelů má často otázku, je míchací jednotka pro teplou podlahu opravdu nezbytná a je možné se bez ní obejít? To je docela možné, pokud je ve všech místnostech použit nízkoteplotní okruh. V tomto případě musí kotel ohřát chladicí kapalinu na nastavenou hodnotu výhradně pro podlahové vytápění. Pokud jsou v topném systému vysokoteplotní prvky, je směšovací jednotka nainstalována bez problémů.

Princip

Typická míchací jednotka pracuje podle standardního schématu. Chladivo, zahřáté do horkého stavu, se blíží ke kolektoru vodních podlah. Na své cestě narazí na překážku v podobě pojistného ventilu vybaveného termostatem. Pokud teplota vody překročí požadovanou hodnotu, dojde k aktivaci ventilu, který otevře přívod chlazené chladicí kapaliny ze zpátečky a obě kapaliny promíchá. Tím se propojí teplá a studená voda a když teplota dosáhne požadované hodnoty, ventil se opět aktivuje a zablokuje průtok teplé vody.

Směšovací jednotka v systému podlahového vytápění nejen reguluje teplotu kapaliny, ale také zajišťuje její cirkulaci uvnitř okruhu. Pro tyto účely zařízení poskytuje následující prvky:

• Bezpečnostní ventil. S jeho pomocí se topný okruh doplňuje teplou vodou v požadovaném objemu. Současně je sledována vstupní teplota.
• Cirkulační čerpadlo. Po jeho zapnutí se voda v okruhu začne pohybovat nastavenou rychlostí. Díky tomu je celá plocha podlahového vytápění vyhřívána rovnoměrně.

Provoz směšovací jednotky zajišťují i ​​další prvky: bypass, který chrání před přetížením, odvzdušňovací otvory a různé typy vypouštěcích a uzavíracích ventilů. Směšovací jednotku pro podlahové vytápění lze proto vyrobit různými způsoby v souladu s jejími funkcemi a provozními podmínkami.

Instalace zařízení se provádí vždy před topným okruhem. Místo přímé instalace se volí na základě konkrétních podmínek pro použití podlahového vytápění. V případě více vytápěných místností se směšovací jednotka umístí do samostatné rozdělovací skříně nebo se montuje samostatně v každé místnosti.

Možnosti rozložení

Směšovací jednotky, bez ohledu na konstrukci, lze namontovat podle různých schémat. Hlavním požadavkem pro každý z nich je dosažení požadované teploty chladicí kapaliny. Všechny známé obvody lze podmíněně rozdělit do dvou skupin: paralelní (obr. 1) a sériové (obr. 2). Hlavním rozdílem mezi každým schématem je směr pohybu chladicí kapaliny.

Konstrukce paralelního okruhu zajišťuje dodávku vody po smíchání na požadovanou teplotu nejen v okruhu podlahového vytápění, ale i do klasických radiátorů vytápění. V tomto případě se do teplé podlahy nedostane všechna chladicí kapalina a pro dodávku části chladicí kapaliny do radiátorů bude zapotřebí čerpadlo s vyšším výkonem.

Sekvenční okruh bude fungovat normálně s méně produktivním čerpadlem. V tomto případě celá chladicí kapalina po smíchání cirkuluje výhradně v okruhu vodního podlahového vytápění. Toto schéma je považováno za jednodušší a spotřebitelé jej nejčastěji využívají.

Návrhy obou schémat jsou vytvořeny pomocí specifické sady dílů a ventilů. Hlavní roli hrají ventilové ventily a oběhové čerpadlo, s jehož pomocí je možné získat potřebné množství chladicí kapaliny s požadovanou teplotou.

Konstrukce a typy ventilových ventilů

Čerpací a směšovací jednotka pro podlahové vytápění může obsahovat různé typy ventilových kohoutků. Mezi nimi je třeba poznamenat třícestné ventily (obr. 1), pomocí kterých se proudy vody směšují, oddělují a přepínají mezi sebou. Hlavní funkcí těchto zařízení ve směšovacích jednotkách je vytvoření směsi o dané teplotě, kde se mísí horké chladivo přicházející z kotle a ochlazená kapalina z vratného potrubí.

Hlavním úkolem dvoucestného ventilu (obr. 2) je měnit množství vody přicházející z jednoho místa. To znamená, že v tomto případě je regulováno množství průtoku. Pokud se průřez ventilu zmenší, pak se také sníží objem chladicí kapaliny procházející tímto zařízením. Aby čerpadlo dále normálně fungovalo, voda pro něj ve správném množství pochází z jiného potrubí.

Každý z těchto ventilů je v podstatě klasickým uzamykacím mechanismem s možností různých úprav. V nejjednodušších případech je průtok vody ručně blokován běžným ventilem. Tato metoda však není vhodná pro míchací zařízení, protože neposkytuje autonomní provoz zařízení. Proto se spolu s ventily používají termohlavice, které regulují otevírání ventilů v automatickém režimu. Informace pro otevírání nebo zavírání pochází z teplotního čidla instalovaného na přívodním nebo vratném potrubí. U některých provedení je ovládání ventilů prováděno prostřednictvím servomotorů.

Pozastavit bychom se měli také u termostatických třícestných ventilů (obr. 3). K nim jsou připojena dvě potrubí s různou teplotou vody. Po smíchání kapalina vystupuje třetím výstupem při předem nastavené teplotě. Je vytvořena sestava čerpadla se zlepšenými vlastnostmi. K regulaci teploty slouží čidla zabudovaná v těle přístroje.

Při výběru požadovaného ventilu, bez ohledu na jeho konstrukci, je třeba vzít v úvahu hodnotu jeho průchodnosti. Tento parametr, označovaný Kvs nebo Kv, odpovídá maximálnímu průtoku topného média prošlého ventilem, který je plně otevřený. V tomto případě je tlaková ztráta 1 bar. Existuje standardní rozsah této hodnoty, který je v technických specifikacích označen jako 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,6; 10 atd.

Jak vybrat čerpadlo

Bez oběhového čerpadla nemůže fungovat ani jedna směšovací jednotka pro teplou podlahu. Chladicí kapalina do teplé podlahy musí být dodávána v předem stanoveném množství. Výběr čerpadla by měl být také proveden s ohledem na skutečnost, že tlakové ztráty nevyhnutelně vznikají v nejdelším podlahovém potrubí. Jejich hodnota závisí na délce samotné větve, počtu ventilů a kohoutků a dalších faktorech, které zpomalují pohyb vody.

V moderních podmínkách se všechny výpočty provádějí pomocí speciálních programů a v případě jejich nepřítomnosti se používají vzorce převzaté z referenčních knih. Hlavní vzorec výpočtu je následující: Q=3600 x P/c x (t_п – t_о), ve kterém P je celkový výkon smyček vodní podlahy, c je tepelná kapacita (hodnota pro vodu je 4,2 J / kg), t_п a t_о – hodnota vypočtené teploty přívodu a zpátečky. Rozdíl mezi nimi by neměl přesáhnout 10 stupňů.

Pokud jako příklad vezmeme teplotu přívodu a zpátečky 35 a 25 stupňů a výkon všech smyček je 8 kW, pak bude celkový průtok chladicí kapaliny podle vzorce: Q u3600d 8 x 4,2 / 10 x 685 u0,685d 3 l / h nebo XNUMX m XNUMX / h Získaná hodnota průtoku vody, stejně jako předem vypočítané tlakové ztráty v systému, umožňují vybrat oběhové čerpadlo s požadovanou kapacitou.

Tlakové ztráty se počítají hydraulickým výpočtem vodních pater na základě velkého množství parametrů. V první řadě se zohledňují tlakové ztráty v potrubí. Jejich hodnota je ovlivněna délkou nejdelší smyčky, rychlostí pohybu chladicí kapaliny v ní, materiálem a průměrem trubek. Je třeba poznamenat, že v každé smyčce se bude průtok vody lišit v závislosti na technických vlastnostech této sekce. Celková tlaková ztráta v celé smyčce se vypočítá na základě tlakové ztráty na 1 metr potrubí. Konkrétní ztráta na 1 metr konkrétní trubky je uvedena v přiložené dokumentaci.

Ke ztrátám tlaku dochází při nutnosti překonat lokální odpor armatur v konstrukční části. V tomto případě se bere v úvahu celkový počet T-kusů, ventilů a dalších prvků. Po výpočtu celkové tlakové ztráty lze snadno vybrat správný model čerpadla.

Typy míchacích jednotek

Až dosud byl zvažován pouze princip fungování prezentovaných schémat míchacích jednotek. Každý z nich se však liší v konstrukčních vlastnostech díky použití odlišné výbavy a výbavy. S těmito znalostmi je docela možné postavit směšovací jednotku pro podlahové vytápění vlastníma rukama.

Všechna schémata jsou tedy podle jejich konstrukce rozdělena do dvou hlavních typů: směšovací jednotky na dvoucestných a třícestných ventilech. V každém z nich jsou použity různé prvky, lišící se jiným sledem a uspořádáním.

Mixér s dvoucestným ventilem

Dvoucestné provedení je také známé jako přívodní ventil. Je vybaveno termostatickou hlavicí s kapalinovým čidlem pro plynulou regulaci teploty vody vstupující do okruhu podlahového vytápění. Pomocí této hlavice se ventil otevírá a zavírá, čímž dochází k přidávání nebo odpojování přívodu horké kapaliny z topného kotle.

Začíná tedy fáze míchání dvou chladicích kapalin, prováděná podle velmi jednoduchého schématu. Voda ze zpátečky do jednotky podlahového vytápění proudí nepřetržitě a horká kapalina je dodávána pouze v případě potřeby. Právě tento proces je regulován dvoucestným ventilem. Toto schéma eliminuje přehřívání teplé podlahy a pomáhá prodloužit její životnost. Nevýznamná kapacita takového ventilu vám umožňuje plynule nastavit teplotu chladicí kapaliny a vyhnout se náhlým skokům.

Většina vodních podlah používá dvoucestné ventily. Jediným omezením je plocha místnosti: pokud je 200 m 2 nebo více, pak je použití těchto zařízení považováno za nevhodné.

Mixér s třícestným ventilem

Třícestný ventil je jak přívodní obtokový ventil, tak obtokový vyvažovací ventil v směšovací jednotce. Charakteristickým rysem tohoto zařízení je možnost míchání uvnitř něj horkého a studeného chladiva přicházejícího z přívodu a zpátečky. Často jsou třícestná zařízení vybavena servopohony, pod jejichž řízením pracují termostatická zařízení a regulátory závislé na počasí.

Vnitřní prostor ventilu je blokován klapkou umístěnou mezi potrubím pro přívod teplé a chlazené vody v 90 stupňové zóně. Lze jej nastavit do libovolné polohy – uprostřed nebo se sklonem na obě strany, podle toho, jakou teplotu namíchané vody je třeba dosáhnout. Třícestné ventily jsou považovány za univerzální a jednoduše nenahraditelné ve velkých systémech s velkým počtem okruhů.

Ovládání armatur s kompenzací počasí umožňuje měnit výkon podlahového vytápění při změně povětrnostních podmínek. Prudký pokles venkovní teploty vede k rychlému ochlazení místnosti a vodou vytápěná podlaha již nezvládá svůj úkol. Pro zvýšení její účinnosti pomocí třícestného ventilu a armatury se zvyšuje průtok vody a její teplota.

Čerpací a směšovací jednotky pro vodní podlahové vytápění

Požadovaný průtok chladicí kapaliny v jakémkoli systému ohřevu vody se vypočítá pomocí následujícího vzorce:

G = Q /c⋅ ∆T(1)

kde Q — tepelný výkon systému, W; с — měrná tepelná kapacita chladicí kapaliny, J/kg °С; ∆Т — teplotní rozdíl mezi přímým a zpětným nosičem tepla, °C.

V radiátorových topných systémech teplotní rozdíl ∆Т je obvykle kolem 20 °C a v systémech podlahového vytápění ∆Т = 5–10 °С.

To znamená, že pro přenos stejného množství tepla vyžadují teplé podlahy průtok chladicí kapaliny 2-4krát větší.

Maximální teplota nosiče tepla v systémech podlahového vytápění zpravidla nepřesahuje 55 ° C, provozní hodnota tohoto parametru se obvykle pohybuje v rozmezí 35–45 ° C.

Při radiátorovém vytápění se chladicí kapalina obvykle dodává o teplotě 80–90 °C.

V souvislosti s těmito dvěma faktory je stálým atributem systému podlahového vytápění směšovací jednotka.

Čerpací a směšovací jednotka systému podlahového vytápění musí plnit následující hlavní funkce:
• udržovat teplotu chladicí kapaliny v sekundárním okruhu pod teplotou primárního okruhu;
• zajistit vypočtený průtok chladiva sekundárním okruhem;
• zajišťují hydraulické vyvážení mezi primárním a sekundárním okruhem.

Mezi pomocné funkce čerpací a směšovací jednotky patří:
• indikace teploty (na vstupu a výstupu);
• vypnutí oběhového čerpadla s kulovými kohouty pro jeho výměnu nebo údržbu;
• ochrana čerpadla před prací na „uzavřeném ventilu“ pomocí obtokového ventilu;
• nouzové vypnutí čerpadla při překročení maximální povolené teploty chladicí kapaliny;
• odstranění vzduchu z chladicí kapaliny;
• drenáž uzlu.

Princip činnosti nejjednodušší čerpací a míchací jednotky obr. 1.

Rýže. 1. Tepelně mechanické schéma nejjednodušší čerpací a míchací jednotky

Ohřátá chladicí kapalina vstupuje do vstupu čerpací a směšovací jednotky z kotle nebo stoupačky radiátorového topného systému s teplotou T₁. Na vstupu do jednotky je instalován nastavitelný termostatický ventil 2, na jehož pohonu je nastavena požadovaná teplota chladicí kapaliny vstupující do teplé podlahy Т₁₁. Prvek pro snímání teploty 3 pohon ventilu je umístěn za čerpadlem 1. Když teplota stoupá Т₁₁ nad nastavenou hodnotu, ventil 2 se zavře a po spuštění se otevře, přičemž horká chladicí kapalina prochází do vstupu čerpadla. Po průchodu smyčkami teplé podlahy se chladicí kapalina ochladí na teplotu Т₂₁. Část ochlazené chladicí kapaliny se vrací do kotle a část – přes vyrovnávací ventil 4 vstupuje do vstupu čerpadla a mísí se s horkou chladicí kapalinou.

V primárním (kotlovém) okruhu tedy teplota chladiva klesá od Т₁ na Т₂₁ (∆Т_kk = Т₁ – Т₂₁). Teplota Т₂₁ nastavená uživatelem. Rozdíl teplot ve smyčkách podlahového vytápění ∆Т_tp = Т₁₁ – Т₂₁ je také nastaven ve fázi výpočtů. Se znalostí těchto údajů a požadovaného tepelného výkonu podlahového vytápění je možné určit poměr nákladů v uzlu:

Zdrojová data:
• teplota na vstupu do čerpací a směšovací jednotky Т₁ = 90 °С;
• teplota za čerpadlem Т₁₁ = 35 °С;
• rozdíl teplot ve smyčkách podlahového vytápění ∆Т_tp = 5 °С;
• tepelný výkon podlahového vytápění Q = 12 kW.

řešení:
1. Teplota na výstupu ze smyček podlahového vytápění: Т₂₁ = Т₁₁ – ∆Т_tp u35d 5 – 30 uXNUMXd XNUMX ° С.
2. Rozdíl teplot v primárním okruhu (kotle): ∆Т_kk = Т₁ – Т₂₁ u90d 30 – 60 uXNUMXd XNUMX ° С.
3. Průtok v sekundárním okruhu G₁₁ = Q/c⋅ ∆T_tp = 12000/4187⋅5 = 0,573 kg/s.
4. Průtok v primárním (kotlovém) okruhu G₁ = Q/c⋅∆T_tp = 12000/4187⋅60 = 0,048 kg/s.
5. Obtokový průtok G₃ = G₁₁ – G₁ u0,573d 0,048 – 0,535 uXNUMXd XNUMX kg/s.

Průtok v okruhu podlahového vytápění v tomto příkladu by tedy měl být 12krát vyšší než v okruhu kotle.

Oběhové čerpadlo se zpravidla při návrhu volí s určitou rezervou, takže může čerpat přes obtok více chladicí kapaliny, než vyžaduje projekt. Navíc teplota chladiva v primárním okruhu může být ve skutečnosti nižší než vypočítaná. K nápravě těchto nesrovnalostí s vypočítanými údaji se používá vyvažovací ventil. 4, který může omezit průtok obtokem.

Čerpací a míchací jednotky VT.COMBI a VT.COMBI.S

V čerpacích a míchacích jednotkách VT.COMBI a VT.COMBI.S (rýže. 2, 3) topné médium se sníženou teplotou se připravuje pomocí dvoucestného termostatického ventilu řízeného buď termohlavicí s kapilárním teplotně citlivým prvkem instalovaným v přívodním potrubí (model VT.COMBI) nebo analogovým servopohonem řízeným VT Regulátor .K200.M (model VT .COMBI.S). Regulátor s čidly teplonosné látky a venkovního vzduchu není součástí dodávky čerpací a směšovací jednotky a je nutné jej dokoupit.

V přiměšovacím potrubí jednotky je instalován vyvažovací ventil, který nastavuje poměr mezi množstvím teplonosné látky přicházející ze zpětného potrubí sekundárního okruhu a přímého potrubí primárního okruhu a také vyrovnává tlak teplonosné látky na výstup okruhu podlahového vytápění s tlakem za termostatickým regulačním ventilem.

Od hodnoty nastavení KvTepelný výkon směšovací jednotky závisí na tomto ventilu a nastavených otáčkách čerpadla.

Uzel je uzpůsoben pro spojení kolektorových bloků se středovou vzdáleností 200 mm a horizontálním posunem mezi osami kolektorů 32 mm. V tomto případě lze kolektorové bloky připojit jak na vstupu, tak na výstupu čerpací a směšovací jednotky. To umožňuje použití jednotky v kombinovaných topných systémech (obr. 4), kde je podlahové vytápění kombinované s radiátorovým vytápěním.

Rýže. 4. Uzel VT.COMBI.S v systému kombinovaného vytápění

Čerpací a míchací jednotka VT.DUAL

Čerpací a míchací jednotka VT.DUAL (obr. 5 и 6) se skládá ze dvou modulů (čerpadlo a termostat), mezi které je namontován kolektorový blok okruhu podlahového vytápění. Pro směšování je použit třícestný termostatický ventil ovládaný termohlavicí s kapilárním teplotně citlivým prvkem instalovaným na vratném potrubí sekundárního okruhu.

Rýže. 5. Čerpací a směšovací jednotka VT.DUAL

Bezpečnostní termostat přívodního potrubí zastaví čerpadlo při překročení nastavené teploty a zastaví cirkulaci ve smyčkách podlahového vytápění.

Rýže. 6. Sestava VT.DUAL s blokem rozdělovače (připojení vpravo)

Konstrukce jednotky počítá s obtokovým okruhem s vyvažovacím ventilem, který při uzavření smyček podlahového vytápění udržuje průtok chladiva v primárním okruhu nezměněný.

Prvky sestavy nejsou instalovány svisle, ale pod úhlem 9°, což je způsobeno horizontálním posunutím os kolektorového bloku. To umožňuje připojit uzel k přívodním potrubím vpravo i vlevo.

Čerpací a míchací agregát VT.VALMIX

Čerpací a míchací jednotka VT.VALMIX (obr. 7) se od jednotky VT.COMBI liší kratší zástavbovou délkou a absencí obtokového ventilu. Jednotka je určena pro instalaci oběhového čerpadla s montážní délkou 130 mm. Ruční odvzdušňovací ventil sestavy je umístěn na nastavovací objímce vyvažovacího ventilu sekundárního okruhu.

Jednotka je dodávána s tepelnou hlavou VT.3011 s rozsahem nastavení teploty od 20 do 62 °С. Místo termohlavice lze nainstalovat analogový termoelektrický servopohon VT.TE3061, řízený ovladačem VT.K200.M. Jednotka je dodávána bez oběhového čerpadla.

Rýže. 7. Čerpací a míchací jednotka VT.VALMIX

Čerpací a míchací jednotka VT.TECHNOMIX

Stejně jako uzel VT.VALMIX i uzel VT.TECHNOMIX (obr. 8) je určeno pro montáž oběhového čerpadla o délce 130 mm, má však o něco delší montážní délku.

Kromě toho jsou vstupní a výstupní trysky jednotky ve stejné rovině, takže jednotka je namontována na rozdělovači blok pod úhlem 9° a může být instalována jak vpravo od servisovaného rozdělovacího bloku, tak vlevo toho.

Jednotka je dodávána s termohlavicí VT.5011 s rozsahem nastavení teploty od 20 do 60 °C.

Místo termohlavice lze nainstalovat analogový termoelektrický servopohon VT.TE3061, řízený ovladačem VT.K200.M. Jednotka je dodávána bez oběhového čerpadla.

Porovnání čerpacích a míchacích jednotek VALTEC

Tabulka 1. Srovnávací tabulka čerpacích a míchacích jednotek VALTEC