Unidad de mezcla para calefacción por suelo radiante

El uso de sistemas de calefacción por suelo radiante para la calefacción de espacios ya no es una innovación. Muchos se equipan con pisos cálidos, si no toda la casa, luego habitaciones separadas, por ejemplo, un baño o una sala de estar. Por supuesto, otros dispositivos de calefacción se usan simultáneamente con pisos cálidos, por ejemplo, radiadores familiares para todos. Los “pisos cálidos” se refieren a los sistemas de calefacción de baja temperatura y los radiadores de calefacción, a los de alta temperatura, por lo tanto, un elemento obligatorio en el sistema de calefacción por suelo radiante es una unidad de mezcla para un piso cálido. La función principal de este nodo es mezclar, que es lo que sugiere el nombre. Para qué es la unidad de mezcla, con qué se mezcla, cuál es el principio de su funcionamiento, así como el algoritmo de instalación y ajuste, le contamos todo esto en este artículo. También daremos ejemplos de esquemas de trabajo para instalar una unidad de mezcla en el circuito de calefacción y describiremos los matices..

¿Por qué necesita una unidad de mezcla para un piso cálido?

Es necesario aclarar de inmediato que la unidad de mezcla es necesaria solo para el sistema de agua del piso cálido, ya que fluye el mismo refrigerante que en los radiadores de calefacción. Como regla general, el sistema de calefacción se organiza de la siguiente manera: una caldera que calienta el refrigerante, un circuito de radiadores de alta temperatura y un circuito o varios circuitos de calefacción por suelo radiante de agua..

La caldera calienta naturalmente el agua hasta la temperatura requerida para los radiadores de alta temperatura. La mayoría de las veces es de 95 ° C, pero a veces se usan radiadores para una temperatura de 85 a 75 ° C. De acuerdo con las normas sanitarias, la temperatura de la superficie del piso no debe superar los 31 ° C, esto se debe a muchas razones, y en primer lugar, a una cómoda estancia en el revestimiento del piso, para que no haga frío ni calor. Teniendo en cuenta el grosor de la regla del piso, en el que están incrustadas las tuberías del sistema de “piso cálido”, así como el grosor y el tipo de revestimiento del piso, la temperatura del refrigerante en las tuberías del piso cálido debe ser 35 – 55 ° C y no más alto. Es lógico suponer que es imposible dirigir el agua directamente desde la caldera al circuito de suelo radiante, ya que su temperatura es demasiado alta. ¿Qué hacer? Cómo bajar la temperatura del refrigerante?

Fue con el propósito de bajar la temperatura del refrigerante en la entrada del circuito de calefacción por suelo radiante Se utiliza una unidad de mezcla para calefacción por suelo radiante. Mezcla el refrigerante caliente y el medio de transferencia de calor más frío del sistema de calefacción por suelo radiante. Como resultado, la temperatura promedio se vuelve más baja, el refrigerante se suministra al circuito. Todos los circuitos de calefacción de la casa funcionan correctamente: el agua caliente se suministra al circuito del radiador a una temperatura de 95 ° С y al circuito de calefacción por suelo radiante, a una temperatura de 55 ° С.

Si está interesado en la pregunta de si es posible prescindir de una unidad de mezcla y en qué situaciones, responderemos: esto es posible. Si toda la casa se calienta mediante circuitos de baja temperatura y la fuente de calor calienta el medio de calefacción solo para el sistema de calefacción a la temperatura especificada, entonces se pueden omitir las unidades de mezcla. Un ejemplo de tal sistema de calefacción sería el uso de una bomba de calor de fuente de aire. Si la fuente de calor calienta el agua no solo para pisos cálidos, sino también para una ducha, cuya temperatura es de 65 a 75 ° C, entonces se requiere la instalación de una unidad de mezcla.

¿Cómo funciona la unidad de mezcla para suelo radiante?

Convencionalmente, el funcionamiento de la unidad de mezcla se puede describir de la siguiente manera: el refrigerante caliente llega al colector de suelo radiante y se apoya contra la válvula de seguridad con un termostato, si su temperatura es superior a la requerida, la válvula se dispara y abre el frío. flujo de retorno, se produce la mezcla – mezcla de refrigerante frío y caliente. Tan pronto como la temperatura alcanza los valores requeridos, la válvula se activa nuevamente y corta el suministro de portador de calor caliente. Consideraremos el trabajo del nodo con más detalle a continuación, ya que se puede organizar de dos maneras..

El colector para suelo radiante sirve no solo para regular la temperatura del refrigerante, sino también para asegurar su circulación en el circuito. Por lo tanto, el conjunto del colector consta de dos elementos principales:

• Válvula de seguridad, del que ya hemos hablado. Alimenta el circuito de suelo radiante con refrigerante caliente tanto como sea necesario, controlando la temperatura de entrada.
• Bomba de circulación, que asegura el movimiento del agua en el circuito de suelo radiante a una velocidad determinada. Esto asegura que la calefacción de toda el área de calefacción por suelo radiante sea uniforme..

Además de los elementos principales, la unidad de mezcla puede incluir: derivación, que protege el nodo de sobrecargas, drenaje y válvulas de cierre y salidas de aire. Por lo tanto, la unidad de mezcla múltiple se puede fabricar de varias formas, dependiendo de las tareas..

La unidad de mezcla siempre se instala antes del circuito de calefacción por suelo radiante, pero el lugar de su instalación en sí puede ser diferente. Por ejemplo, se puede equipar directamente en una habitación con suelo radiante, en una sala de calderas en la separación de colectores que van al circuito de alta temperatura y al circuito de baja temperatura. Si hay muchas habitaciones con suelos cálidos, las unidades de mezcla se instalan en cada habitación por separado o en el armario colector más cercano..

La principal diferencia en el funcionamiento de los conjuntos de mezcla es que se pueden utilizar diferentes válvulas de seguridad. Las más comunes son las válvulas de 3 vías y las válvulas de 2 vías..

Unidad de mezcla con válvula de dos vías

Una válvula de dos vías a veces también se llama válvula de suministro. En esta válvula se instala un cabezal termostático con un sensor de líquido, que monitorea constantemente la temperatura del refrigerante que ingresa al circuito de calefacción por suelo radiante. El cabezal abre y cierra la válvula y, por lo tanto, agrega o corta el suministro de portador de calor caliente proveniente de la caldera de calefacción..

Resulta que la mezcla de refrigerantes se produce de esta manera: el refrigerante del retorno se suministra constantemente y el refrigerante caliente se suministra solo cuando es necesario, es decir, su suministro está regulado por una válvula. En este sentido, el suelo cálido nunca se sobrecalienta y se alarga su vida útil. La válvula de dos vías tiene una baja capacidad de flujo, por lo que el control de la temperatura del refrigerante se produce sin problemas, sin saltos bruscos..

La mayoría de los instaladores de calefacción por suelo radiante prefieren instalar una unidad mezcladora de agua con una válvula de dos vías en la calefacción por suelo radiante. Pero hay una limitación: no es práctico instalarlos si el área calentada es de más de 200 m2.

Unidad de mezcla con válvula de tres vías

La válvula de tres vías combina las funciones de una válvula de derivación de suministro y una válvula de equilibrado de derivación. Su principal diferencia es que mezcla un refrigerante caliente con un flujo de retorno frío en su interior. Las válvulas de tres vías a menudo están equipadas con servoaccionamientos que controlan dispositivos termostáticos y controladores compensados ​​por condiciones climáticas. Dentro de dicha válvula hay un amortiguador, que se encuentra en la zona de 90 ° entre la tubería para suministrar el refrigerante caliente de la caldera y la tubería de retorno. Puede establecer cualquier posición: media o con una pendiente a uno de los lados, según la proporción requerida de la mezcla de retorno y agua caliente.

Se cree que este tipo de válvula es universal e indispensable en sistemas de calefacción con controladores dependientes del clima y simplemente en sistemas a gran escala con muchos circuitos..

También deben tenerse en cuenta las desventajas de las válvulas de tres vías. En primer lugar, no se excluye el caso cuando, ante una señal del termostato, la válvula de tres vías se abre y deja pasar el refrigerante caliente con una temperatura de 95 ° C al circuito de suelo radiante. Los saltos bruscos de temperatura son inaceptables en el funcionamiento de la calefacción por suelo radiante, las tuberías pueden explotar debido a una presión excesiva. En segundo lugar, debido a la gran capacidad de flujo de las válvulas de tres vías, incluso un desplazamiento mínimo en la regulación de la válvula provocará un cambio significativo de temperatura en el circuito..

Por qué se utilizan accesorios compensados ​​por la intemperie? Para cambiar la potencia del sistema “suelo caliente” en función de las condiciones meteorológicas. Por ejemplo, con una fuerte caída de la temperatura por la borda, la habitación se enfría más rápido, lo que significa que el piso cálido no hará frente a la tarea de calentar la casa. Para aumentar su eficiencia, es necesario aumentar la temperatura del refrigerante y el flujo.

Por supuesto, es posible utilizar válvulas operadas manualmente y girar manualmente la válvula cada vez que cambia la temperatura. Pero es difícil establecer el modo óptimo de esta manera. Por tanto, se utilizan válvulas con control automático. El controlador meteorológico calcula la temperatura requerida y controla la válvula con mucha suavidad. Todo el espectro de 90 ° se divide en 20 secciones de 4,5 °. El controlador verifica la temperatura cada 20 segundos, y si la temperatura real del medio de calentamiento suministrado al piso cálido no corresponde a la calculada, entonces el controlador gira la válvula 4.5 ° en la dirección requerida.

Además, el controlador le permite ahorrar energía. Si todos los residentes de la casa están ausentes, reduce la temperatura de la casa y la mantiene dentro del valor establecido..

Diagrama de unidad de mezcla de calefacción por suelo radiante

A continuación se muestran los esquemas de unidades de mezcla más comunes, pero de hecho hay muchos más. La mezcla de portadores de calor se puede realizar tanto hasta los colectores como directamente en cada rama de los grupos colectores. Además, cada grupo de captadores deberá estar equipado con sus propios termostatos, caudalímetros y válvulas..

Diagramas de la unidad de mezcla (así es como se ve la unidad de calefacción por suelo radiante):

• Grupo mezclador para suelo radiante Valtec para un circuito (hasta 20 m2.)

• Grupo mezclador para suelo radiante Valtec para un circuito (hasta 20 m2.) Con regulación automática

• Colector de suelo radiante Valtec para 2-4 circuitos (20-60 m2.)

• Grupo mezclador para suelo radiante Valtec para 2-4 circuitos (20-60 m2.) Con regulación automática

• Colector de suelo radiante Valtec para 3-12 circuitos (30-150 m2.)

Con la ayuda de una válvula de equilibrio, se ajusta la relación de los caudales del portador de calor caliente y el portador de calor frío del flujo de retorno. De hecho, se ajusta la temperatura en el circuito de suelo radiante. La válvula se gira con una llave hexagonal. Para evitar cambiar accidentalmente la posición de la válvula, se fija con un tornillo de sujeción. También hay una escala de flujo en la válvula: el rendimiento de la válvula es de 0 a 5 m3 / h.

Esta válvula se utiliza para conectar la unidad de mezcla con todos los demás elementos del sistema. La válvula también se puede girar con una llave hexagonal.

Esta es una válvula de seguridad, cuya función es proteger la bomba de un modo en el que se detiene el flujo de refrigerante a través de ella. Esta válvula se activa si la presión en el sistema cae al valor establecido. El valor se establece con el mando.

Diagramas de instalación de unidades de mezcla:

Además, los esquemas difieren dependiendo de si el sistema de calefacción es de una o dos tuberías. Por ejemplo, con un sistema de un solo tubo, el bypass siempre está en la posición abierta, de modo que parte del refrigerante caliente siempre puede seguir más hacia los radiadores (foto de abajo).

En un sistema de calefacción de dos tubos, el bypass está cerrado, ya que no es necesario (foto de abajo).

Tenga en cuenta que el grupo colector de calefacción por suelo radiante no tiene que instalarse antes del circuito del radiador. Si el área de la casa no es demasiado grande y la caída de temperatura del refrigerante no es demasiado grande, se puede instalar un colector con una unidad de mezcla en el retorno del circuito del radiador..

Configuración de la unidad de bomba mezcladora para calefacción por suelo radiante

Después de instalar la unidad de mezcla de acuerdo con el esquema seleccionado, se debe ajustar su funcionamiento. La instalación en sí es bastante simple, solo necesita conectar las tuberías entre sí, pero la configuración requerirá una aclaración.

La capacidad requerida de la válvula de equilibrado se calcula mediante la fórmula:

Dónde,

t1 – la temperatura del refrigerante en el tubo de alimentación del circuito del radiador (circuito de alta temperatura);

alimentación t2 – temperatura del refrigerante en la tubería de suministro del circuito de calefacción por suelo radiante;

t2rev – la temperatura del refrigerante en el tubo de retorno del circuito de calefacción por suelo radiante;

KυT – coeficiente = 0,9.

Ejemplo de cálculo:

Supongamos que t1 = 95 ° С, t2 suministro = 45 ° С, t2rev = 35 ° С. Sustituye los valores en la fórmula:

El valor obtenido de Kυb colocado en la válvula de equilibrado.

Para configurar la bomba, es necesario calcular el caudal del medio de calefacción en el circuito de suelo radiante junto con el colector y la pérdida de presión en el circuito posterior a la unidad de mezcla..

El caudal de refrigerante en el circuito de calefacción por suelo radiante se calcula mediante la fórmula:

Dónde,

G2 – el caudal del portador de calor en el circuito de calefacción por suelo radiante – en el circuito secundario;

Q – la suma de las capacidades de calefacción de todos los dispositivos conectados después de la unidad de mezcla;

C – capacidad calorífica del refrigerante. Si el refrigerante es agua, entonces c = 4.2 kJ / (kg * ° C);

alimentación t2 y t2rev temperatura del refrigerante en el circuito de suelo radiante: en la tubería de suministro y en el retorno;

Ejemplo de cálculo:

Para calcular la pérdida de carga en el circuito de calefacción por suelo radiante, es necesario realizar un cálculo hidráulico. Para mayor comodidad, puede utilizar un programa de cálculo gratuito en el sitio web del fabricante del ensamblaje del mezclador, por ejemplo, el programa Valtec.prg.

De acuerdo con los gráficos a continuación, es necesario determinar la velocidad de la bomba..

Primero, marque el punto que corresponda al caudal y al cabezal de la bomba. La curva que esté por encima del punto obtenido corresponderá a la velocidad de la bomba. El caudal resultante = 0,86 m3 / h, altura de la bomba = 4,05 m.c..

Las pérdidas de carga en los circuitos después de la unidad de mezcla se toman con un margen de 1 m w.st.

ΔPн = ΔPс + 1 = 4.05 + 1 m v.st.

Programa de bombeo:

Si por alguna razón no se puede calcular la bomba, puede omitir este paso de configuración. En este caso, es necesario poner la bomba en la posición mínima. Si en el futuro, en el proceso de equilibrar el sistema, resulta que la velocidad no es suficiente, simplemente ponga la bomba a alta velocidad..

Primero, es necesario cerrar la válvula de equilibrio y cierre del circuito del radiador (primario). Levantamos la tapa de la válvula y la giramos en el sentido de las agujas del reloj hasta que se detenga con una llave hexagonal..

Los ramales del circuito de suelo radiante se equilibran mediante válvulas de equilibrado. Si después de la unidad de mezcla solo hay una rama, un circuito de calefacción por suelo radiante, no es necesario equilibrar nada.

Cómo funciona el equilibrio:

• Los reguladores de equilibrio deben estar abiertos al máximo;
• En la rama con la desviación máxima de flujo (flujo real del diseño), la válvula debe cerrarse al tamaño requerido.
• Todas las ramas del suelo cálido se regulan de la misma forma..
• Si se pierde el caudal después de equilibrar las ramas, es necesario corregirlo nuevamente..
• Si no fue posible establecer el flujo requerido incluso con las válvulas abiertas, la bomba debe cambiarse a una velocidad más alta..

En primer lugar, abrimos la válvula de equilibrado y cierre del circuito del radiador, que cerramos desde el principio. Es necesario abrirlo en la posición que proporcionará el flujo de refrigerante requerido..

El caudal del medio de calentamiento se puede controlar mediante caudalímetros. También es posible controlar la línea de retorno de la calefacción por suelo radiante..

El caudal de refrigerante en el circuito del radiador se calcula mediante la fórmula:

Ya conocemos todos los valores de cálculos anteriores, por lo que calculamos:

Configuramos la presión de la válvula, su valor debe ser menor en un 5 – 10% de la presión máxima de la bomba a una velocidad determinada. El valor máximo de la presión de la bomba debe determinarse a partir de la característica de la bomba..

La válvula de derivación de la bomba solo debe abrirse en una situación en la que la bomba esté trabajando para acumular presión y prácticamente no haya flujo de agua..

El siguiente gráfico muestra cómo se determina el valor de la válvula de derivación.

En ausencia de movimiento de agua en la tubería a la primera velocidad, la presión de la bomba es de 3,05 mWC. o 0,3 bar. A una velocidad media – 4,5 m h.st. o 0,44 bar, como máximo – 5,5 m w.c. o 0,54 bar.

Ajuste la válvula de derivación a 0,54 – 5% = 0,51 bar.

Es necesario verificar la uniformidad de la calefacción de las ramas de la calefacción por suelo radiante y la corrección de la relación de temperatura en los circuitos..

Debe cumplirse la siguiente igualdad:

Índice “R” significa que el valor se calcula y el índice “F” – real.

Si la igualdad no se satisface, entonces debería acercarse ¼ Gire la válvula de cierre de equilibrado del circuito del radiador y vuelva a tomar las lecturas y realice los cálculos..

Si la igualdad es cierta, entonces la unidad de mezcla está funcionando correctamente, es necesario instalar el cabezal térmico o el servoaccionamiento en su lugar, colocar tapas protectoras en todos los elementos que lo requieran y apretar el tornillo de la válvula de equilibrado..

Ejemplo de cálculo:

La desviación de los valores es del 6,6%, que es inferior al 10%. Esto significa que la unidad de mezcla está configurada correctamente, puede instalar el cabezal térmico y las tapas protectoras y comenzar a operar el circuito de calefacción..

La unidad mezcladora de calefacción se instala en un armario colector, que normalmente se encuentra en una habitación con suelos cálidos y junto a ella. Pero también puede instalarlo junto a la caldera de calefacción, si la distancia al piso cálido no es demasiado grande. Todos los elementos de la unidad de mezcla se pueden ensamblar de forma independiente, o puede comprar un producto terminado. Todo depende de tus habilidades y conocimientos..