Systémy vodního podlahového vytápění (sekundární topný okruh, vytápěné podlahy – TP), používané spolu s vysokoteplotním radiátorovým vytápěním (primární okruh), potřebují uvést parametry chladicí kapaliny na určité vlastnosti. Především se jedná o hydraulickou a teplotní vazbu obou typů okruhů. Koneckonců je důležité zajistit jak kompletní dodávku chladicí kapaliny v požadovaných objemech komunikací TP, tak zabránit přehřátí sekundárního nízkoteplotního systému. Tyto úkoly jsou přiřazeny čerpací a směšovací jednotce podlahového vytápění (FSU). Jsou řešeny vyváženým automatickým chodem uzavíracích a regulačních ventilů a čerpací jednotky, která zajišťuje dávkované doplňování chladiva ze zpětného potrubí.
Požadavky na teplotu chladicí kapaliny
Topný systém pro podlahové vytápění je poměrně složitý soubor zařízení, jehož správná montáž a konfigurace do značné míry určuje správné fungování celé topné instalace. Například, pokud je kotel navržen tak, aby dodával chladicí kapalinu 70-90 0 C do radiátorů, pak v okruzích podlahového vytápění pracujících paralelně ve stejných místnostech není povolena teplota cirkulující kapaliny vyšší než 45-50 0 C (max 55 °C). Přesné teplotní parametry jsou odvozeny z technických výpočtů systému podlahového vytápění. Jsou určeny k zajištění úpravy vody v čerpací soustavě tak, aby ohřev podlahových ploch s přihlédnutím ke struktuře a materiálu jejich nátěrů nepřesáhl:
- v prostorách s dlouhodobým pobytem osob (kanceláře, bydlení) – 29 0 C;
- v pomocných místnostech (sklady, chodby, šatny) – 30 0 C;
- v koupelnách, koupelnách, bazénech – 32 0 C.
Nastavení směšovací jednotky bude navíc provedeno nejoptimálněji, pokud je možné dosáhnout teplotního rozdílu mezi přívodem a zpátečkou TP 5-15 0 C. Pokles tepelného spádu (Δt) vyžaduje zvýšení v průtoku chladicí kapaliny v důsledku zvýšení její cirkulační rychlosti, což vede k hydraulickým ztrátám . Vysoký teplotní gradient je již cítit hmatově, jako rozdíl v zahřívání povrchu podlahové krytiny, což způsobuje určité nepohodlí.
Typická schémata čerpacích a míchacích jednotek
V závislosti na způsobu zapnutí oběhového čerpadla se rozlišují následující schémata NSU:
- sekvenční – obr. 2a;
- paralelní – obr. 2b;
- kombinovaný.
V tomto případě jsou první dva považovány za hlavní, a poslední schéma tedy představuje jejich hybridní verzi.
Čerpadlo zapojené do série slouží pouze k přípravě chladicí kapaliny a její cirkulaci v okruzích vytápěné podlahy. Takové schéma, i když vyžaduje použití dvou samostatných čerpacích jednotek (pro primární a sekundární okruh), se však vyznačuje lepšími technologickými ukazateli než paralelní. V profesionálně vyráběných systémech TP se montáž čerpací jednotky často provádí s postupnou aktivací čerpadla. Je třeba vzít v úvahu, že účinnost takové sestavy výrazně závisí na správnosti jejích výpočtů a nastavení.
Výhodou paralelního zapojení čerpadla je možnost použít pouze jeden agregát pro cirkulaci chladiva v primárním a sekundárním okruhu. To na jednu stranu zjednodušuje montáž, na druhou však vyžaduje instalaci výkonnějšího čerpacího zařízení. Pokud si sami vyrobíte směšovací jednotku pro malý domácí systém, pak výběrem paralelního uspořádání je snazší vyhnout se kritickým chybám, které mohou negativně ovlivnit provoz podlahy vyhřívané vodou.
V paralelních i sériových sestavách LSU se praktikuje použití termostatických dvoucestných (obr. 2-5 a 7) nebo třícestných (obr. 1, 8 a 9) ventilů. Schémata s termostaty prvního typu se doporučují pro použití v místnostech s plochou TP několik desítek metrů čtverečních. Proto jsou docela vhodné pro organizaci podlahového vytápění v průměrném typickém bytě. Chladivo se v nich míchá po dvoucestném ventilu přímo v cirkulačním proudu systému vytápěné podlahy.
Třícestné termostaty jsou samy směšovacími zařízeními. Uvnitř jejich pouzder je řízené přimíchávání chladiva z primárního okruhu do cirkulačního proudu ze systému TP. Třícestné termostatické uzavírací a regulační ventily se doporučují pro instalaci do velkých vytápěných prostor o velikosti stovek metrů čtverečních.
Zařízení míchací jednotky
Funkčnosti systému TP je možné dosáhnout pouze jasným pochopením struktury řídicího systému a praktického účelu jeho hlavních a pomocných prvků. Strukturu a provoz typické jednotky bude vhodné rozebrat na příkladu okruhu se sekvenčním zapojením čerpací jednotky a dvoucestného termostatického ventilu (obr. 3). Uvedená dispozice má míchací jednotku pro vytápěné podlahy Valtec (obr. 5), prodávanou v obchodním řetězci jako hotový komplet zařízení.
Hlavní funkční prvky Valtec NSU
- oběhové čerpadlo;
- vyvažovací uzavírací ventil (primární okruh);
- vyvažovací ventil (sekundární okruh);
- obtokový ventil (bypass).
Čerpadlo (obr. 3 a 5, položka 3)
Iniciuje přívod a návrat chladicí kapaliny přes jednotky TP a smyčky. Používá se oběhové zařízení podobné tomu, které se používá v primárních okruzích topného systému. Hodnoty jeho hlavních provozních parametrů (tlak a produktivita) musí být dostatečné k překonání hydraulického odporu v potrubí, aby byla zajištěna cirkulace chladiva požadovanou rychlostí a ve stanovených objemech.
Vyvažovací ventil primárního okruhu (obr. 3 a 5, poz. 8)
Zodpovídá za přiváděné množství chladicí kapaliny, která zásobuje systém podlahového vytápění z primárního vysokoteplotního topného okruhu (T1, T2). Vyrovnání průtoku kapaliny se provádí změnou kapacity ventilu. Vyvažovací ventil se nastavuje otáčením jeho seřizovacího šroubu imbusovým klíčem, který je uzavřen ochranným uzávěrem. Proces je také synchronizován s činností termostatického ventilu (položka 1), ovládaného dálkovým ponorným čidlem (položka 1a). Citlivý prvek snímače je namontován v závitovém pouzdru (položka 4).
Vyvažovací ventil sekundárního okruhu (obr. 3 a 5, poz. 2)
Jeho nastavení závisí na ploše vyhřívaného povrchu podlahové krytiny. Otevírání/zavírání regulačního zařízení ovlivňuje změnu poměru objemů chladiv ze zpátečky TP (T21) a napájení primárního topného systému (T1). Zakrytí zpětného toku ze sekundárního okruhu vyvažovacím ventilem podporuje intenzivnější proudění ohřáté kapaliny z generátoru tepla (kotle). Tím se zvyšuje tepelný výkon TP.
Stupeň otevření ventilu (obr. 4) se nastavuje pomocí stupnice na jeho hlavici (obr. 5, poz. 2), kde je uvedena jeho průchodnost vm 3 /hod. Po dokončení seřízení je váha zajištěna proti náhodnému posunutí šroubem 2a.
Obtokový ventil (obr. 3 a 5, položka 7)
Spolu s obtokovým potrubím (položka 12) zajišťuje bezporuchový provoz oběhového čerpadla v režimu boost, kdy se cirkulace přes smyčky TP úplně zastaví nebo stane nedostatečnou. Tento režim může být způsoben vypínáním okruhů na hřebenu pomocí ručních ventilů nebo provozem jejich ventilů s jednoduchým termostatickým nebo automatickým ovládáním. V důsledku toho se zvyšuje odpor proti proudění kapaliny a také zatížení zařízení. Při určitém tlakovém rozdílu, jehož hodnota se nastavuje na stupnici obtokového ventilu (stupnice v barech), se mírně otevře. Chladivo nebo část jeho toku začne protékat obtokovým potrubím, čímž se uzavře malý oběhový cyklus čerpadlem. Odpadá tak nouzové přetížení a je zajištěna bezpečnost zařízení.
Pomocné prvky
K zajištění, podpoře a řízení provozu NCS také pomáhají různá pomocná a servisní zařízení:
Jak to funguje?
Přívod chladicí kapaliny v daném teplotním rozsahu do vyhřívaného podlahového kolektoru je zajištěn nastavením směšovací jednotky. Hlavní cyklus cirkulace tekutiny v systému TP se skládá z cirkulačních cyklů v každé z větví. NSU zároveň přimíchává horké chladivo z primárního topného okruhu v objemech nutných k doplnění celkové tepelné ztráty na vytápění všech místností. Tzn., že čím intenzivněji je chladivo ochlazováno ve větvích vytápěné podlahy, tím větší množství se přidává do vnitřní cirkulace celého sekundárního okruhu. Objem obnovené horké kapaliny se automaticky mění – od maxima, jakmile je nastaveno nastavením vyvažovacího ventilu 8 (obr. 3 a 5), až po úplné odstavení. V rozsahu od maximálního do minimálního průtoku se seřízení provádí termostatickým ventilem 1, který přijímá řídicí impulsy ze svého dálkového čidla (obr. 5, poz. 1a), které řídí teplotu průtoku T11 do přívodního potrubí.
Důležité! Provoz otopné soustavy je přímo ovlivňován regulačními funkcemi termostatického ventilu 1. Vyvažovací ventil 8 zase slouží pouze k vyrovnání celkových tlakových ztrát v sekundárních okruzích TP s tlakovými ztrátami v topných zařízeních primárního okruhu. obvod. V tomto případě musí všechny spotřebiče v primárním systému projít obdobnou úpravou pro tlakové ztráty tak, aby distribuce tepelné energie probíhala podle jejich požadavků a ne po cestě nejmenšího hydraulického odporu. Důležitost a rozsah takového vyvažování jasně ukazuje obrázek 6.
Současně s nasáváním obnoveného horkého chladiva T1 přes termostatický ventil 1 (obr. 3 a 5) čerpadlo 3 nasává i ochlazený proud T21 přes vyvažovací ventil 2 (sekundární okruh). Při průchodu čerpadlem se proudy chladicí kapaliny mísí, v důsledku čehož přívod T11 do vyhřívaného podlahového kolektoru již přijímá kapalinu při teplotě určené nastavením NSU.
Příklad cyklického provozu zařízení LSS
Čerpadlo, vyvažovací ventil sekundárního okruhu a termostat spolupracují následovně. Například v systému TP je teplotní spád mezi přívodem a zpátečkou TP Δt=10 0 C a návrhová teplota v přívodním potrubí je 50 0 C. Předpokládejme, že systém pracuje v ustáleném stavu, kdy výsledný tok chladiva z příměsi z primárního okruhu T1 a vyhřívané podlahy T21 vratného potrubí má teplotu rovnou výpočtové. Při správně nastaveném nastavení balanceru 2 a určitém stupni otevření termostatu 1 je to možné pouze v případě, že ze zpátečky T21 přichází voda o teplotě 40 0 C.
Pokud začne proudit chladicí kapalina ochlazená na 39 0 C nebo nižší, pak se výsledný průtok po čerpadle odpovídajícím způsobem ochladí. Tato nerovnováha je detekována dálkovým čidlem 1a, které dává povel k dalšímu otevření termostatického ventilu 1. V důsledku toho se zvýší průtok teplé vody z primárního topného okruhu T1 a teplota v přívodním potrubí T11 se vrátí na svou vypočítanou hodnotu. 50 C.
Ze zpátečky T21 začne postupně vytékat přehřátá voda nad 40 0 C, což má za následek obrácené procesy – ventil termostatu 1 se uzavře a objem příměsi z T1 se sníží. Tepelné cykly v systému TP se tedy neustále mění v režimu udržování gradientu Δt=10 0 C, při zásobě t=50 0 C.
Jaký mixér si vybrat?
Montáž vodního vytápění podlahového vytápění lze provést zcela vlastníma rukama. To platí nejen pro instalaci topných okruhů nebo připojení k rozdělovači rozdělovače, ale také pro konfiguraci řídicí jednotky. Pochopením principů fungování jeho prvků, jakož i použitím standardních provozních schémat, je docela možné sestavit fungující efektivní mísírnu. Pokud půjdete cestou nejmenšího odporu a utratíte trochu více peněz, pak se můžete obrátit na hotové nabídky od známých výrobců topné techniky. Montáž, instalace a konfigurace takového NSU je jednoduchá. A pokud je vše provedeno v přísném souladu s továrními pokyny dodávanými s nimi, výsledek je zaručeně pozitivní.
O čerpadle a směšovací jednotce Valtec již byla řeč výše. Mezi spotřebiteli se však dobře osvědčily i některé další hotové konfigurace NSU. Například zařízení pro přípravu chladicí kapaliny pro vyhřívaný podlahový systém od německé firmy Kermi (obr. 8).
Sada Kermi Standard ESM je vybavena třícestným ventilem (Oventrop), oběhovým čerpadlem (model Wilo Yonos PARA RS) a bezpečnostním termostatem, který řídí její chod. Ventilový modul Oventrop obsahuje:
- třícestný rozdělovací ventil;
- termostat, sestávající z hnací hlavy a dálkového stropního senzoru;
- připojovací cirkulační potrubí:
- převlečné matice (americké), na které se připojují přívodní a vratné potrubí primárního topného okruhu a také zařízení na straně sekundárního okruhu.
Kermi Standard ESM zahrnuje schopnost konfigurovat udržování teploty chladicí kapaliny v rozsahu 20-50 0 C při tlaku v systému TP až do 6 bar. Nastavení se provádí automaticky podle nastavení stupnice na hlavici třícestného ventilu.
Další sestava Solomix NSU od firmy Uni-Fitt je z levnější řady, ale dobře se osvědčila i na ruském trhu. Jedná se o hotovou směšovací jednotku na bázi třícestného termostatu, s vestavěným teploměrem, tepelným čerpadlem, obtokovým a zpětným ventilem a automatickým odvzdušňovacím ventilem.
Solomix NSU umožňuje manuální změnu teploty pomocí analogového nastavení termostatu v rozsahu 20-65 0 C. Sada je určena pro práci v systémech podlahového vytápění s maximálním tlakem do 10 bar. A jeho tvarový faktor, který zajišťuje spodní připojení potrubí primárního okruhu, výrazně usnadňuje montážní práce.
