Регулирование водяного «теплого пола»

Т. Лисенко
Комфортность и эффективность систем водяного «теплого пола» напрямую зависят от регулирования подводимого к ним количества тепла. Рассмотрим ряд широко применяемых базовых схем, обеспечивающих такое регулирование.

Для регулирования систем «теплого пола» применяются различные технические решения. Как правило, все они предусматривают ограничение температуры подачи теплоносителя в систему поверхностного отопления максимум до 55°С. Для этого организовываются смесительные узлы, в составе которых имеется циркуляционный насос, трехходовой или четырехходовой клапан, терморегулятор. Комплектация схем подключения зависит от площади «теплого пола», количества контуров и т.д. Рассмотрим некоторые из наиболее часто применяемых решений.

Термостатическое регулирование

В случае, если необходимо обеспечить работу одного-двух небольших контуров «теплого пола» площадью до 100 м2 достаточно использовать термостатический клапан и несложную арматуру. Регулирование при этом может осуществляться:

  • по температуре теплоносителя;
  • по температуре воздуха в помещении;
  • одновременно по этим двум параметрам.

Поддержание требуемой температуры в подающей линии системы «теплых полов» (рис. 1) осуществляется с помощью термочувствительного элемента, реагирующего на температуру прямой воды. Когда она опускается ниже заданного уровня, открывается клапан термоcтата, пропуская в первичный контур горячую воду от котла, вытесняющую остывший теплоноситель.

TP_1

Рис. 1. Система с нагнетанием горячей воды

Как только температура воды, влияющая на чувствительный элемент, достигнет заранее заданного значения, клапан закроется, и циркуляционный насос снова будет прогонять воду по системе до тех пор, пока она не остынет.

Данная схема отличается простотой и относительно низкой стоимостью, обусловленной возможностью собрать ее из стандартных компонентов.

Еще одним вариантом регулирования контура «теплого пола» является регулировка по температуре обратной воды. В этом случае теплоноситель сначала попадает в контур «теплого пола» из системы отопления, проходит по нему, охлаждаясь, и на выходе из контура попадает на чувствительный элемент регулирующего клапана. Ограничением использования такой схемы является максимальная температура подающей линии системы отопления, которая не должна превышать 70°С.

В настоящее время на теплотехническом рынке, как правило, поставщики комплексных решений для поверхностного отопления предлагают и соответствующие монтажные наборы.

Пример – узлы Unibox немецкой компании Oventrop. Рекомендованная область их применения – один или два контура «теплого пола» площадью до 20 м2. При использовании трубы 16×2,0 мм рекомендуемая длина трубы в контуре не должна превышать 100 м.

Устройства включают корпус, в который монтируется арматура и термостатический регулятор, воздухоотводчик с возможностью промывки контура.
В эстетических целях набор снабжен декоративной крышкой. При этом регулирование может осуществляться следующим образом:

  • по температуре теплоносителя в обратном контуре (рис. 2а) (Unibox RTL, Unibox E RTL);
  • по температуре воздуха в помещении (Unibox T, Unibox E T, максимальная температура подачи в этом случае должна быть не более 55°С);
  • одновременно по этим двум параметрам (Unibox plus, Unibox E plus).


Возможна также организация дистанционного управления термостатическим регулятором (рис. 2б), а также применение электрического комнатного термостата и сервопривода.

В системах с термостатическим регулированием рекомендуется устанавливать ограничительный термостат на случай повышения температуры в сети до 80˚С и выше или выхода из строя терморегулятора.

Для более сложных и разветвленных систем применяют регулирование с помощью термостатических смесителей, а также трех и четырехходовых клапанов.

TP_2

Рис. 2. Управление «теплым полом»:
а – с ограничением температуры обратного потока; б – с помощью выносного термостата

Термостатическое смешивание

На рис. 3 показана типичная схема управления напольным отоплением с применением термостатического смесителя.

TP_3

Рис. 3. Регулирование термостатическим смешиванием

Когда в системе «теплого пола» не требуется повышения температуры, вода поступает в нее с выхода термостатического смесителя через насос, распределительный коллектор, нагревательный контур, уложенный под полом, и возвращается к смесителю, поступая на вход для холодной воды. Если температура воды в контуре становится ниже заданной, встроенный в смеситель термостат перемещает седло клапана, открывая доступ в систему горячей воде. Смешиваясь с циркулирующим по контуру теплоносителем, она приобретает необходимую температуру. При этом остывшая вода вытесняется из системы и направляется к теплогенератору.

Еще один элемент схемы, электрический клапан зонального регулирования, работающий по заданной временной программе и (или) в зависимости от температуры в помещениях, служит для предотвращения подачи тепла, когда отопления не требуется. Обычно используют клапан зонального регулирования, подключаемый при помощи 4-х проводной линии. Он управляет циркуляционным насосом при помощи концевого выключателя: «циркуляционник» работает лишь тогда, когда клапан находится в открытом положении.

Использование термостатического смесителя обеспечивает эффективное регулирование температуры, что особо важно в системах с быстрой теплоотдачей, например, там, где «теплый пол» уложен на балках. Поскольку в систему поступает только смешанная вода, в данном случае исключается образование участков местного перегрева.

В то же время, к недостатком системы можно отнести то, что на самом термосмесителе невозможно выставить температуру.

Трех- и четырехходовые клапаны

Наиболее часто применяются решение с использованием разделительных 3 и 4-ходовых клапанов.

В схемах с применением трехходового клапана, принципиальная схема монтажа которого показана на рис. 4, регулирование осуществляется с помощью перемещения затвора.

TP_4

Рис. 4. Регулирование с помощью трехходового клапана

В положении «Закрыто» он перекрывает проходное отверстие, обращенное к котлу, а при включении клапана – проходное отверстие, обращенное к байпасу, пропуская горячую воду в систему напольного отопления. Когда клапан снова закроется, вода будет протекать из обратного коллектора по байпасу в клапан, а оттуда – в систему напольного отопления. Если клапан открыть полностью, горячая вода будет поступать в систему напрямую и возвращаться непосредственно в котел. В среднем положении клапана от конденсационного котла в контур «теплого пола» будет поступать лишь половина теплоносителя, другая – от обратного коллектора; этим достигается требуемая для напольного отопления температура.

Для того, чтобы защитить насосы и не ставить байпас перед каждой гребенкой (что дорого, требует установки дополнительных фитингов и большего пространства) возможно использование одного из трех вариантов решения:

1) устанавливается один на всю систему перепускной клапан в топочной на линии «теплого пола» (наиболее бюджетный и простой вариант);
2) устанавливается перепускной узел на каждой гребенке с глухого конца;
3) на клеммной коробке, которая связывает комнатные термостаты и приводы на гребенке, устанавливается модуль отключения/запуска насоса, увязанный с закрытием всех приводов на контурах «теплого пола».

Варианты 2 и 3 используются при регулировании «теплого пола» с помощью комнатных термостатов.

В случае использования большого количества гребенок при значительной площади «теплого пола» система с трехходовым клапаном нуждается во внешней балансировке.

Следующая схема строится на основе четырех ходового клапана. Для нее характерны низкие потери динамического давления, благодаря чему она может быть использована в крупных системах напольного отопления. Четырехходовой клапан может приводиться в действие вручную или с помощью электроприпривода; работу циркуляционного насоса можно регулировать по времени и (или) температуре.

Такая система не нуждается в применении дифференциального байпасного клапана, поскольку она автоматически пропускает требуемое количество воды, протекающей по байпасу. Иначе говоря, суммарное количество воды, поступающей в систему напольного отопления, и воды, протекающей обратно по байпасу, будет постоянным.

Управление четырехходовым клапаном может осуществляться несколькими способами:

1) клапан механически настраивается на стадии пусконаладочных работ таким образом, чтобы в контур напольного отопления поступало определенное количество горячей воды, соизмеримое с тепловыми потерями в системе;
2) клапан снабжается электроприводом для регулирования температуры воздуха в помещении. Он будет закрыт или открыт (если применяется электронное устройство управления, то в системе регулирования температуры будет предусмотрена коррекция на температуру в помещении и на внешние погодные условия);
3) в отличие от предыдущего случая, клапан снабжается регулятором пропорционального действия, благодаря чему достигается необходимая модуляция сигнала, управляющего исполнительным механизмом, и обеспечивается смешивание воды. В автоматике клапана может быть предусмотрена коррекция на изменения погодных условий (рис. 5).

TP_5

Рис. 5. Погодозависимое регулирование с помощью четырехходового клапана:
1 – котел; 2 и 6 – циркуляционные насосы; 3, 7, 15 – датчики температуры; 4 – четырехходовой клапан с электроприводом; 5 – регулирующий клапан; 8 – байпасный трубопровод; 9 – прямой коллектор напольного отопления; 10 – обратный коллектор напольного отопления; 11 – ручной регулятор комнатной температуры; 12 – прямой и обратный трубопроводы дополнительной системы напольного отопления; 13 – контроллер; 14 – высокотемпературный контур радиаторного отопления или водонагревателя; 16 – электропитание; 17 – зонный контроллер напольного отопления; 18 – каналы связи с комнатными термостатами

Систему первого типа легко монтировать, и она относительно недорога, поскольку не требует дифференцированного байпаса. Первоначальная настройка 4-ходового клапана осуществляется в данном случае подбором или в зависимости от расчетной величины тепловых потерь в системе. Клапан имеет пронумерованные позиции. Поскольку здесь используется вода с наивысшей температурой, начальный участок системы напольного отопления может нагреваться сильнее конечного.

Система второго типа тоже легко монтируется. Приводу необходимо время для закрытия или открытия клапана, что облегчает регулирование подачи горячей воды, поступающей в контур напольного отопления от котла. Управление серводвигателем может осуществляться в зависимости от температуры теплоносителя, а все органы управления могут находиться либо в котельной, либо в тепловом пункте. Недостаток данной схемы регулирования заключается в том, что срабатывание 4-ходового клапана способно вызвать избыточную компенсацию и появление участков местного перегрева (по той же причине, что в схеме с нагнетанием горячей воды). Эту систему необходимо оборудовать ограничительным термостатом, иначе она может выйти из строя, если в нее будет поступать вода с наивысшей температурой.

Система третьего типа обладает теми же достоинствами, что и предыдущая, и способна обеспечить стабильное регулирование работы напольного отопления. Кроме того, она допускает полную коррекцию при изменении погодных условий. Для этого подключенные к датчику, устанавливаемому на внешней стене дома (как правило, на северной стороне здания), устройства регулирования вносят необходимые коррективы в работу системы до того, как изменение погодных условий скажется на температуре воздуха в помещении.

Насос с переменной скоростью

При использовании этого метода вода, поступающая от котла, нагнетается в систему напольного отопления с помощью насоса в количестве, пропорциональном той температуре, которую должен приобрести «теплый пол». Вытесненная остывшая вода возвращается в первичный контур через балансировочный клапан, установленный в байпасе. Циркуляционный насос прогоняет воду по контуру напольного отопления при постоянном расходе.

Работа нагнетательного насоса регулируется изменением скорости его вращения для того, чтобы в систему «теплого пола» поступало столько горячей воды, сколько необходимо для достижения желаемой в данный момент температуры (ее определяет электронный регулятор, автоматически вводящий поправку на изменение погодных условий).

Управление циркуляционным насосом, установленным в системе напольного отопления, также производится при помощи электронного регулятора в зависимости от времени суток или недели и заданных значений температуры.

Подобный метод обычно применяется только в крупных системах напольного отопления (от систем больших коттеджей до установок торговых и общественных зданий). Такая схема позволяет обеспечивать следующие потребности:

  • высокие расходы горячей воды при малых перепадах давления;
  • благодаря эффективному регулированию температуры теплоносителя значительно сокращаются затраты на отопление объектов.

Общим для рассматриваемых схем является то, что циркуляция теплоносителя между водогрейным котлом и коллекторами системы напольного отопления организуется в них при помощи отдельного циркуляционного насоса. Все описываемые системы могут быть снабжены дополнительными устройствами регулирования, предназначенными для того, чтобы удовлетворять каким-либо индивидуальным требованиям или компенсировать недостатки, характерные для той или иной схемы.

Независимо от того, какой из представленных методов используется для регулирования температуры воды в системе, он подразумевает наличие приборов регулирования по времени, а также комнатных термостатов или датчиков температуры воздуха в помещении.



Оставьте комментарий