Балансування «теплої підлоги» – практичні поради

В. Поляков

Балансування контурів «теплої підлоги», незважаючи на доволі широке висвітлення цього питання в технічних публікаціях, все одно викликає чимало запитань та потребує роз’яснень. Не агітуємо на самостійне проведення робіт по балансуванню, радше навпаки – подібні роботи мають проводитися лише кваліфікованим персоналом. Зрозумілу картину того, що саме й для чого робиться, має уявляти собі й замовник. Тож як це відбувається?

Первинне балансування

Первинне балансування контурів «теплої підлоги» має відбуватися пропорційно фактичній довжині труб в кожному такому контурі. При такому способі балансування у вхідний колектор «теплої підлоги» має подаватися нагрітий до 30-35°С теплоносій, а щоб балансування було коректним, в приміщеннях з контурами «теплої підлоги» має бути хоча б якийсь відчутний запит на споживання тепла. Тобто, налаштування контурів рекомендовано проводити в приміщеннях, де є однакова та стала температура, що не перевищує 10-12°С. Для контролю температури у зворотній лінії теплоносія можна скористатися, наприклад, встановленими на ній колектором з трійниками з термометрами Valtec VT.4615 (рис. 1).

Рис. 1. Трійники з термометрами VT.4615 на зворотному колекторі

В тому разі, коли термометри не встановлені в лінію стаціонарно, то температуру можна виміряти дистанційно – пірометром безпосередньо на трубі. Таким чином треба визначити температуру теплоносія у найдовшій петлі контуру. Подальша задача балансування – відрегулювати температуру зворотного потоку в інших петлях, щоб вона була такою ж самою, як і в найдовшій петлі.

Для зниження температури треба налаштувати балансувальний клапан на колекторі таким чином, щоб зменшити витрату теплоносія та дати час – приблизно 1 ÷ 2 години, щоб система вийшла на сталий режим та температура в петлях стабілізувалася. Після цього треба внести зміни в налаштування клапану та дати системі знову попрацювати певний час. Це довгий та виснажливий процес, що може потребувати декількох ітерацій. Тому професіонали паралельно застосовують розрахунковий метод, щоб зменшити кількість послідовних переналаштувань. Звичайно, розрахунковий метод теж приблизний та відповідає дещо ідеалізованим умовам. Тому він дає лише орієнтовні значення, а точне регулювання все одно треба проводити за показниками приладів на конкретній системі, що буде враховувати специфічні локальні відмінності та умови роботи.

Щоб захистити налаштування балансувальних клапанів від подальшого ненавмисного несанкціонованого втручання, на колекторних головках Valtec VTc.594 та VTc.588, наприклад, встановлено механізм фіксації налаштованої позиції, див. рис. 2.

Рис. 2. Фіксація налаштованої позиції балансувального клапану

В позиції, коли клапан відрегульовано на потрібну подачу, гвинт-фіксатор (рис. 2) затягується до певної межі за допомогою тонкої викрутки з пласким жалом. Гвинт-фіксатор розташований всередині шестикутного гнізда, поворотом якого власне налаштовується клапан. Гвинт обмежує та стопорить відкривання клапану більше, аніж було зафіксовано, та не дозволяє клапану відриватися більше певного рівня. При цьому гвинт не заважає клапану закриватися.

Налаштування балансувального клапану вторинного контуру Балансувальний клапан вторинного контуру встановлює співвідношення поміж подачею у мережевому (первинному) та вторинному контурах (власне «тепла підлога»). Розташування цього клапану в різних типах насосно-змішувальних вузлів від Valtec показано на рис. 3.

Рис. 3. Розташування балансувальних клапанів на насосно-змішувальних вузлах Valtec

Чим більше відкрити клапан вторинного контуру, тим більше теплоносія буде подано до насосу. Для коректних налаштувань даного клапану треба знати деякі вхідні дані та діяти за певним алгоритмом. Отже, насамперед треба знати:

загальну теплову потужність системи «теплої підлоги» Q, Вт, що з’єднана з насосно-змішувальним вузлом;
температуру теплоносія, що потрапляє в «теплу підлогу», t_тп1,°С;
перепад температур між прямим та зворотнім теплоносієм Δ_tтп, °С; зазвичай цей перепад складає 5 ÷ 10°С;
температуру теплоносія, що подається на насосно-змішувальний вузол із первинного (більш гарячого) контуру, t₁ , °С;
гідравлічні характеристики термостатичного клапану вузла (див. таблицю 1).

Таблиця 1. Гідравлічні характеристики термостатичного клапану

Далі фахівці на основі вхідних даних послідовно розраховують:

потребу у масовій витраті через первинний контур, G₁ , кг/год;
масову витрату теплоносія через вторинний контур, G₂, кг/год;
масову витрату через балансувальний клапан вторинного контуру для всіх вузлів (окрім моделі Dual), що є різницею потоку через первинний і вторинний контури G_бк2= G₁ -G₂, кг/год;
знаючи витрату в первинному контурі, можна непрямим способом з’ясувати втрати тиску на термостатичному клапані ΔP_тк, бар;
коефіцієнт пропускної здатності балансувального клапану вторинного контуру К_бк2 вираховується за даними ΔP_тк та G_бк2, виходячи із рівності тиску при злитті потоків.
за даними таблиці 2 можна з’ясувати кількість обертів регулювальної гайки для VT.DUAL, або об’ємну подачу, що відповідатиме потрібному налаштуванню коефіцієнту пропускної здатності балансувального клапану вторинного контуру (для VT.Combi, VT.VALMIX).

Для вузла типу VT.DUAL налаштування провадиться за вирахуваною осередненою кількістю обертів головки, що пропускатиме потрібну кількість теплоносія (табл. 2).

Таблиця 2. Пропускна здатність балансувального клапану вторинного контуру насосно-змішувальних вузлів Valtec

Налаштування балансувального клапану первинного контуру

Задача, що постає перед балансувальним клапаном первинного контуру – гідравлічно пов’язати роботу насосно-змішувального вузла «теплої підлоги» із іншими приладами та компонентами системи опалення. Отже, сам розрахунок для налаштування даного клапану можна провести аналогічно, що й для клапану налаштування опалювального пристрою в звичайній двохтрубній системі. Для прикладу див. схему на рис. 4.

Рис. 4. Схема до розрахунку налаштування балансувального клапану первинного контуру

Припустимо, що доєднана до розподільчих трубопроводів система «теплої підлоги» витрачає 8 кВт теплової потужності (Q) у температурному режимі в первинному контурі 80°С /35°С. Пропускна здатність повністю відкритого термостатичного клапану K_vsтк = 2,5 м³ /год (вузол моделі VT.Combi). За цих умов витрата в первинному контурі складе:

G₁ =(3600 × Q) / (c × (t₁ - t₂)) = (3600 × 8000) / (4196 × (80 - 35)) = 152,5 кг / год

Втрата тиску на термостатичному клапані вузла:

ΔP_тк= (G₁ / ρ × K_vтк)² = (152,5 / 972 × 2,5)² = 0,00394 бар, або 394 Па.

На схемі рис. 4 вказана втрата тиску на окремих відтинках.

Для кільця B-D-F перепад тиску складе 210 + 210 + 600 = 1020 Па. Для радіаторного контуру B-H-F даний перепад буде 10 + 600 + 10 = 620 Па. При злитті потоків в точках В та F клапан радіатора Н має бути налаштований на перепад 1020 – 620 = 400 Па. Для гілки А-D-M втрати тиску складатимуть 200 + 210 + 600 + 210 + 200 = 1420 Па. Для гілки A-K-M даний перепад дорівнюватиме 10 + 394 + 10 = 414 Па. Для злиття потоків в точках А і М балансувальний клапан вузла має бути відрегульований на перепад тиску 1420 414 = 1006 Па.

Знаючи потрібний перепад тиску на клапані, можна знайти потрібну пропускну здатність клапану:

К_vб1=G₁ / ρ×(ΔP_б1)^1/2 = 152,5 / (994 × (10^-5 × 1006)^1/2) = 1,73 м³ / год.

Потрібна позиція налаштування балансувального клапану первинного контуру визначається за таблицею 3. Для розглянутого прикладу клапан відкривається на три оберти від стану повністю закритої позиції.

Таблиця 3. Пропускна здатність балансувального клапану первинного контуру

Вибір параметрів насосу Для того, щоб правильно обрати циркуляційний насос для насосно-змішувального вузла «теплої підлоги» потрібно спиратися на дві основні характеристики:

потрібна витрата G_птр, м³ /год;
потрібний тиск (напір) Н_птр, м вод. ст., що має бути не менше розрахункових втрат тиску у вузлі.

Майже всі дані для цього вже були визначені на етапі розрахунків балансування гілок та при налаштуванні балансувального клапану вторинного контуру (див. вище), а саме:

подача теплоносія в первинному контурі (G₁ , кг/год);
подача теплоносія у вторинному контурі (G₂, кг/год); Тобто, об’ємна витрата G_птр = G₁ /ρ, м³ /год. До втрат тиску в балансувальних приладах треба додати втрати тиску в лініях «теплої підлоги», що визначаються звичайним гідравлічним розрахунком або за таблицями від виробника труб, що враховують втрати по довжині залежно від діаметру та шорсткості внутрішньої поверхні труб, та беручи до уваги місцеві втрати тиску на з’єднаннях, на згинах чи на розворотах труб у кожній конкретній гілці (залежно від способу укладки труб «теплої підлоги»).

Знаючи G_птр та втрати тиску ΔP_бк2 можна за графіками «продуктивність-тиск», див. рис. 5, визначити потрібний насос та його швидкість. Для цього на графік треба нанести координати визначеної робочої точки (РТ, див рис. 5, а) із даними розрахунку тиску (напору) та подачі (продуктивності) та впевнитися, що РТ знаходиться десь посередині відповідної робочої кривої, щоб насос мав достатньо широкий діапазон регулювання.

Рис. 5. Робочий графік насосу VT.VRS25 / 4 (а) та VT.VRS25 / 6 (b) від Valtec та приклад вибору насосу за робочою точкою (РТ, а)

Комплектні монтажні модулі

Для котеджів та приватних осель існують фірмові монтажні модулі VT.Varimix від Valtec, що мають потужність до 120 кВт. За допомогою даних систем можна створювати локальні теплові пункти, що забезпечать потребу у теплі системи радіаторного опалення, вентиляції, ГВП та систем вбудованого поверхневого опалення, до яких відноситься і «тепла підлога», рис. 6. Склад модулів системи VT.Varimix наведено в таблиці 4.

Рис. 6. Теплопункт із монтажного модуля VT.Varimix від Valtec

Насосно-змішувальні модулі VT.VAR20 та VT.VAR21 дозволяють створювати в системі окремі контури з пониженою температурою теплоносія, тобто модулі дають змогу облаштовувати контури з «теплою підлогою». Для цього модулі треба доукомплектувати циркуляційними насосами з монтажною довжиною 180 мм та ротаційними приводами змішувальних клапанів.

Таблиця 4. Склад модулів з комплекту VT.Varimix від Valtec

Наприклад, рекомендований аналоговий ротаційний сервопривод VT.ACC10 із вбудованим контролером (рис. 7) має виносний датчик температури та може виконувати ряд специфічних функцій:

підтримання температури теплоносія (ПІД-регулювання), що задана користувачем;
вимірювання та індикація температури теплоносія;
зміна та індикація напрямку обертання (відкриття / закриття) механізму клапана в залежності від налаштування, заданого користувачем;
зміна орієнтації дисплея відносно корпуса клапана залежно від місцезнаходження клапану;
зміна користувачем коефіцієнтів ПІД-регулювання (коефіцієнти підсилення: Кр – пропорційної складової; Ki – інтегральної складової; Kd – диференційної складової);
налаштування часу компенсації люфту привода;
можливість переходу на ручне керування (перемикач на корпусі);
відображення температур датчика за останній тиждень.

Деякі технічні характеристики насосно-змішувальних модулів VT.VAR20 и VT.VAR21, що входять до складу VT.Varimix від Valtec, наведені в таблиці 5.

Відео. Регулювання «теплої підлоги» та правильне підключення насосно-змішувального вузла

Балансування змішувальних вузлів для «теплої підлоги» – процедура, що потребує певних навичок монтажника чи сервісного інженера та провадиться за методикою, яку визначає, власне, склад та спроможності приладів, з яких побудована система.

Таблиця 5. Основні технічні характеристики насосно-змішувальних модулів VT.VAR20 и VT.VAR21 від Valtec

Обладнання від Valtec, що наведене вище, дозволяє провести дану процедуру якнайліпше і якнайпростіше. Проте замовникам системи «теплої підлоги» рекомендується звернутися до фахівців, щоб якнайшвидше скористатися перевагами «теплої підлоги» та не мати жодних проблем з роботою інших пов’язаних частин системи опалення.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!