Смесительные узлы для водяных калориферов:

инженерный разбор для проектировщика и эксплуатационника

Смесительный узел (СУ) — это гидравлический модуль, который обеспечивает стабильную и управляемую подачу теплоносителя к водяному калориферу приточной установки. Его задача — держать температуру теплоносителя и расход в требуемых пределах при любых изменениях погодных и эксплуатационных условий, защищать теплообменник от «разморозки» и обеспечивать корректную работу автоматики вентиляционной установки.

Материал подготовлен инженером-проектировщиком ОВК с практикой внедрения смесительных узлов именно для вентиляционных калориферов. Текст ориентирован на рабочую документацию и эксплуатацию, без «воды», чтобы можно было сразу применять на объекте.
В разных браузерах формулы могут отображаться по-разному; эталонные написание и значения зафиксированы в PDF ниже — скачать по ссылке.

Назначение смесительного узла
Принцип работы и типовые схемы
Режимы регулирования и алгоритмы защиты
Основной состав смесительного узла
Расчёт и подбор ключевых элементов (что фиксировать в проекте)
Условия эксплуатации (что важно зафиксировать в паспортных данных)
Рекомендации по монтажу
Пусконаладка (краткий чек-лист)
Типовые ошибки и как их избежать
Коротко о расчёте гликоля
Частые вопросы (FAQ)
Итоги для проектной документации
Скачать статью

Назначение смесительного узла

Температурное регулирование: поддержание заданной температуры теплоносителя на входе в калорифер за счёт подмеса обратки с подачей или дросселирования расхода.
Защита калорифера: предотвращение замерзания за счёт поддержания минимальной температуры обратной линии и/или аварийного циркуляционного контура.
Гидравлическая развязка и стабилизация расхода: обеспечение требуемого перепада давления и расхода через калорифер независимо от колебаний в магистрали тепла.
Сервис и диагностика: удобное отключение, опорожнение, вентиляция контура и контроль параметров по термоманометрам и точкам отбора.

Важно: смесительный узел монтируется рядом с вентиляционной установкой, а не внутри её корпуса — для доступа к арматуре, обслуживанию и корректного трассирования трубопроводов.

Принцип работы и типовые схемы

1) Трёхходовой клапан с байпасом (классическая «смесительная» схема)

Состав ядра: трёхходовой клапан (Kvs под расчёт), сервопривод, циркуляционный насос на контуре калорифера.
Логика: автоматика меняет положение клапана, подмешивая обратку в подачу. Температура на входе в калорифер поддерживается по заданию (обычно по датчику «подачи» или по температуре приточного воздуха после калорифера).
Плюсы: широкий диапазон регулирования, стабильная антифриз-защита при правильной настройке минимального подмеса.
Нюанс: Kvs клапана должен соответствовать расчётному расходу и допустимому перепаду давлений, иначе появятся шум, «пиление» привода и нестабильность ПИД-регулятора.

2) Двухходовой клапан (дросселирование расхода)

Состав ядра: двухходовой регулирующий клапан на подаче, by-pass/перепуск для стабильности насоса, балансировка.
Логика: поддержание температуры за счёт изменения расхода через калорифер при постоянной температуре теплоносителя в магистрали.
Плюсы: ниже гидравлическая «встряска» магистрали, упрощённая обвязка.
Нюанс: выше риск локальных малых расходов при высокой температуре подачи — требуется корректная антифриз-логика и соблюдение минимального протока.

3) Первичный/вторичный контур (гидравлическая развязка)

Состав ядра: гидравлический раздел (гидрострелка/коллектор), насос вторичного контура, регулирующий клапан.
Логика: независимость расхода в контуре калорифера от перемен в источнике тепла, «спокойная» гидравлика и предсказуемая настройка.
Плюсы: устойчивость регулирования при множестве потребителей.
Нюанс: больше места и арматуры, требовательность к настройке балансиров.

Режимы регулирования и алгоритмы защиты

По температуре приточного воздуха: держим Tsupply airTsupply air после калорифера. Быстрый отклик, комфорт для ОВК.
По температуре теплоносителя на «подаче» калорифера: держим TinTin контура. Удобно для антифриз-логики.
По температуре «обратки»: часто как нижнее ограничение Treturn≥Tmin⁡Treturn≥Tmin для защиты от обмерзания.
Погодозависимое задание: уставка по кривой от ToutdoorToutdoor, чтобы не «перетапливать» и снизить энергопотребление.
Антифриз-алгоритм (ключевое):

контроль TreturnTreturn и/или TcoilTcoil;
минимальный подмес/минимальное открытие клапана;
форс-пуск насоса при падении температуры;
аварийное отключение вентилятора и частичное/полное закрытие наружной заслонки при угрозе заморозки;
сигнализация и сценарий безопасной остановки.

Основной состав смесительного узла

Регулирующий клапан (трёхходовой или двухходовой) с электроприводом (аналог/шаг/ON-OFF — по ТЗ автоматики).
Циркуляционный насос контура калорифера (расход/напор под расчёт, частотное управление — по месту).
Балансировочные клапаны (динамические/статические) на ветвях для корректного распределения расхода.
Запорные шаровые краны с «американками» для быстрого демонтажа.
Обратный клапан (в схемах, где требуется недопущение паразитных токов).
Фильтр-грязевик (Y-тип) на «подаче» перед регулирующим клапаном; сетка — по качеству теплоносителя.
Воздухоотводчик/колпачок в верхней точке контура калорифера.
Дренажи/пробки для опорожнения.
Термоманометры/гильзы под датчики на подаче и обратке для контроля/ПНР.
Перемычка (байпас) и/или перепускной клапан — по схеме.
Кабельная обвязка и клеммник — под логику автоматики приточной установки.

Расчёт и подбор ключевых элементов (что фиксировать в проекте)

Расход теплоносителя G из тепловой нагрузки:

$$ G = \frac{Q}{c \cdot \Delta t} $$

где $Q$ — требуемая тепловая мощность калорифера, $\Delta t$ — температурный напор по воде.

Kvs регулирующего клапана: выбирается из условия допустимого перепада на клапане и требуемой авторитетности (0,3–0,5 для стабильного ПИД). Недобор Kvs = «задушенный» контур, перебор = «нечувствительный» контур.
Напор насоса: сумма потерь давления в контуре «узел—калорифер—обратка» с запасом на арматуру и загрязнение фильтра. Проверить рабочую точку по характеристике насоса.
Материалы и соединения: сталь/латунь/нерж по среде и давлению; резьба/фланцы/press по стандарту объекта.
Автоматика: совместимость сигналов (0–10 В, 3-поз., Modbus и т.д.), время хода привода, алгоритмы ограничений $T_{\text{return}},\; T_{\text{in}},\; T_{\text{supply air}}$.

Условия эксплуатации (что важно зафиксировать в паспортных данных)

Среда: вода или водный раствор (гликоль — по расчёту коррекции расхода, напора и подбору материалов/уплотнений).
Температурные диапазоны и давление: задаются проектом и паспортами оборудования; соблюдай пределы арматуры, насоса и теплообменника.
Качество теплоносителя: фильтрация, допустимая жёсткость/засорённость; регламентная промывка грязевиков.
Помещение: положительная температура, отсутствие конденсата на арматуре, доступ для обслуживания, защита от подтопления.
Электропитание и заземление: согласно проекту автоматики и требованиям производителя приводов/насоса.
(Конкретные численные пределы фиксируются в рабочей документации и паспортах применяемых компонентов объекта.)

Пусконаладка (краткий чек-лист)

Гидропромывка и удаление воздуха из контура.
Проверка направления вращения насоса и его рабочей точки.
Тест сервопривода: полный ход, корректность управляющего сигнала, обратная связь (если есть).
Настройка ограничений: минимальный подмес/минимальное открытие, минимальная Treturn.
Тест антифриз-алгоритма: падение Treturn — реакция насоса, клапана, заслонок, вентилятора.
Фиксация уставок и параметров ПИД, запись в протокол ПНР.
Контрольные измерения Tin, Treturn, Tsupply air при разных уличных температурах (имитация или натурно).

Типовые ошибки и как их избежать

Неверный Kvs клапана: приводит к шуму, «пилению», срыву авторитета — подбирай под расчётный расход и перепад.
Фильтр после клапана: абсурдная, но частая ошибка — ставь грязевик до регулирующего органа.
Нет воздухоотводчика в верхней точке: воздушные пробки — падение теплопередачи и ложные срабатывания защиты.
Общий насос на несколько калориферов без балансировки: «гуляющий» расход и неустойчивая автоматика — ставь балансиры и/или развязывай контуры.
Отсутствие антифриз-логики: автоматика должна контролировать минимум по Treturn и реакции исполнительных механизмов.
Датчики в «мертвых» зонах: неверные показания — неверное регулирование.
Неправильная теплоизоляция: конденсация, ложные аварии, коррозия на арматуре.

Коротко о расчёте гликоля

При использовании водно-гликолевых смесей корректируются: плотность, вязкость, теплоёмкость → меняются GG, напор насоса и подбор клапана (фактический Kv,эквKv,экв). В проекте обязательно фиксировать концентрацию, температурный диапазон и совместимость материалов уплотнений.

Частые вопросы (FAQ)

Можно ли ставить двухходовую схему на калорифер с большой мощностью?
Да, при корректной балансировке, наличии перепуска для стабильности насоса и качественной антифриз-логике. Для сложных систем чаще выбирают трёхходовую или первично-вторичную схему.
Какую величину авторитета клапана целиться?
Практически устойчиво работают схемы при авторитете ~0,3–0,5, но окончательно — по расчёту и испытаниям на конкретном объекте.
Где ставить датчик защиты от замерзания?
Надёжно — датчик TreturnTreturn на обратке калорифера; часто комбинируют с датчиком воздуха после калорифера и контактным датчиком на трубе.
Как часто обслуживать узел?
Регламент определяют паспорта оборудования и условия эксплуатации: контроль засорения фильтра, проверка хода привода, подтяжка резьбовых соединений, ревизия насосов, повторная балансировка после межсезонья.

Итоги для проектной документации

Схема (трёхходовая/двухходовая/первично-вторичная) — обоснование выбора.
Расчёт $Q,\, G,\, \Delta t$, подбор Kvs, проверка авторитета клапана.
Подбор насоса по рабочей точке с учётом «грязного» фильтра.
Спецификация арматуры и датчиков, точки измерений.
Алгоритм антифриз-защиты и приоритеты остановки/запуска вентустановки.
Требования к монтажу, пусконаладке, теплоизоляции и электроподключению.

Скачать статью

Для печати вся статья (PDF, 105 Kb)

Где купить и получить техническое сопровождение

Все перечисленные компоненты — медно-алюминиевые теплообменники (калориферы/охладители), узлы регулирования, приводы заслонок, термостаты защиты, насосы, фильтры, арматура и щиты управления — доступны к поставке в ЛЕОН с подбором по расчётным режимам и условиям объекта.

Телефон: 88005550847
Почта: sales@leoncom.ru