Все о смесительных трехходовых клапанах для отопления

Современные технологические процессы обязательно должны быть автоматизированы. В системе отопления основным механизмом автоматизации является трехходовой клапан. Он предназначен для смешивания двух потоков с разной температурой, для получения на выходе потока с заданной температурой. При этом заданная температура может изменяться, например, в зависимости от наружной температуры воздуха. Или быть постоянной, например, температура горячей воды.

Что такое трехходовой клапан и для чего он необходим в системе обогрева

Трехходовой клапан имеет корпус с тремя патрубками. Один из них никогда не перекрывается. А два других могут попеременно перекрываться частично или полностью. Это зависит от конфигурации термоклапана. При этом если один патрубок перекрыт полностью, то второй полностью открыт.

По назначению трехходовой регулирующий клапан может быть двух вариантов: для смешивания и для разделения. Некоторые модели могут применяться для обоих вариантов работы, это зависит от способа их монтажа.

Принципиальное отличие трехходовых клапанов от трехходовых кранов заключается в том, что клапан регулирует смешивание или разделение потоков, но не может их перекрыть полностью, кроме одного из двух. Клапан не применяется для отключения потоков.

Трехходовой кран, наоборот, не может регулировать смешивание или разделение потоков. Он может только перенаправить поток в другом направлении или полностью отключить один любой из 3-х патрубков.

Трехходовые клапаны имеют, как правило, приводы, позволяющие автоматически изменять положение перекрывающего сегмента, для поддержания заданных параметров. Но могут иметь и ручной привод.

Иногда шток выполнен в виде червячной резьбы, характерной для вентилей. На штоке установлено два клапана. Из-за такого сходства их иногда еще называют трехходовым вентилем.

До появления трехходовых клапанов котельные подавали в сеть отдельно горячую воду и теплоноситель для отопления. Из котельной выходило 4 магистральных трубы. Изобретение трехходового механизма позволило перейти на магистрали из двух труб. Теперь в сеть подавался только теплоноситель с постоянной температурой 70 – 900, в некоторых системах 90 – 1150. А горячая вода и теплоноситель для отопления здания приготавливались на вводе в жилой дом в индивидуальном тепловом пункте (ИТП).

Экономия металла, в виде сокращения 2-х труб в магистралях, оказалась колоссальной. А еще упрощение работы котельных, и их автоматики, что повышало надежность. Сокращение затрат на обслуживание магистральных сетей. И возможность разделения магистральных сетей от внутридомовых, в целях локализации возможных аварий во внутридомовых сетях.

Читайте также

Балансировочный клапан для системы отопления: принцип работы вентиля
Во время проектирования системы отопления необходим гидравлический расчет – нормализация давления на различных участках трубопровода. Ручное изменение этого показателя неудобно пользователям и может…

 

Трехходовые клапаны получили дальнейшее развитие и стали применяться не только в тепловых пунктах, но и в помещениях, для регулирования температуры приборов отопления.

Для чего необходимо регулировать тепловой поток в системе отопления и горячего водоснабжения

Температура теплоносителя из котельной остается постоянной – 700. В зимнее время повышается до 900, в северных регионах до 1150. А температура горячей воды в квартире должна быть 60 – 650 и поддерживаться на этом уровне и в часы пикового разбора и при его отсутствии. Температура отопления в доме и вовсе зависит от температуры наружного воздуха и может колебаться от 300 до 750 в южных регионах и до 950 в северных.

Регулирование теплового потока

Регулирование температуры теплоносителя до необходимых параметров как раз и выполняет трехходовой смесительный клапан. Управление клапаном отопления осуществляется погодозависимой автоматикой и датчиками температуры на внутреннем трубопроводе отопления дома.

Читайте также

Однотрубная система отопления частного дома с нижней разводкой: схема
Уют в доме – это не только красивая обстановка, правильно подобранные предметы интерьера, но и тепло, особенно в зимние холода. Обогрев должен обеспечиваться постоянно, что создает комфортную…

 

Поддержание комфортной температуры

Трехходовой термостатический клапан предназначен для отопительных приборов. Его устанавливают перед радиатором, с присоединением байпасного трубопровода. Такие устройства принципиально отличаются тем, что перекрывающий сегмент может перекрывать частично или полностью только 1 патрубок, тот, что присоединяется к батарее. А патрубок к байпасу не перекрывается, чтобы не лишить теплоносителя следующих потребителей.

Использование в бытовых котлах

Трехходовые распределительные клапаны являются обязательным элементом двухконтурных бытовых газовых котлов, в которых для нагрева применяется одна камера сгорания. Клапан разделяет теплоноситель на два потока: для нужд отопления и для нагрева горячей воды через теплообменник. Управляется датчиками температуры на трубопроводах отопления и ГВС.

Читайте также

Двухтрубная система отопления частного дома своими руками и его схема
Любая система теплоснабжения обязана быть надежной и обеспечивать благоприятный микроклимат зимой. Классический вариант, с горячей водой, до сих пор остается самым популярным. Но не всем известно,…

 

Регулирование горячей воды в квартире

Современные Правила коммунальных услуг требуют подавать горячую воду в дом температурой 65 – 700. Нередко фактическая температура может быть до 750. Это необходимо для уничтожения микроорганизмов, активно развивающихся при температурах 35 – 450 и выживающих даже при 600.

Но пользоваться такой водой неудобно и даже несколько опасно. И потому появились трехходовые термостатические смесительные клапаны для понижения температуры горячей воды до приемлемых 500 или на 150 ниже входящей горячей воды. При этом их можно еще немного перестроить.

Управление фанкойлами

Для регулирования расхода горячей и холодной воды в системах кондиционирования. В зимнее время нагрев помещения, в летнее время охлаждение.

Самая простая схема работы трехходового клапана для отопления, это смешивать два потока теплоносителя, горячего из котельной и остывшего из обратки здания. За счет подмешивания остывшего теплоносителя добиваются получения необходимой температуры для подачи в дом. Применяется в схемах отопления дома без теплообменника.

Клапан стремиться занять положение, при котором к теплоносителю из обратки добавляется горячий теплоноситель из магистрали в объеме, достаточном для получения заданной температуры системы отопления.

Читайте также

Трубы для отопления: какие лучше выбрать для частного дома и квартиры
Для проектирования отопительных конструкций нужно учитывать множество нюансов. Она состоит не только из котла и радиаторов, но и соединительных элементов. Выбирая трубы для отопления, смотрят на…

 

Работа клапана на отоплении (смешивание)

Как только температуру теплоносителя в системе отопления нужно повысить, перекрывающий сегмент перемещается в сторону патрубка, подключенного к обратке, снижая объем поступления из нее и увеличивая объем горячего теплоносителя из центральной магистрали. При достижении заданной температуры клапан останавливается.

Если температуру теплоносителя в системе отопления нужно понизить, то сегмент сдвигается в сторону патрубка с горячим теплоносителем, ограничивая объем его поступления и приоткрывает патрубок, подключенный к обратке, увеличивая объем остывшего теплоносителя. При снижении температуры до заданного параметра термоклапан останавливается.

Работа клапана в двухконтурных котлах (разделение)

Двухконтурный котел служит для отопления помещений и получения горячей воды, заменяет бойлер. Температура горячей воды для управления трехходовым краном имеет преимущество перед температурой отопления. Или, проще говоря, если температура горячей воды снижается, то котел в первую очередь будет поддерживать именно ее, а не отопление.

Теплоноситель разделяется на два потока. Один направляется к теплообменнику для получения горячей воды, а второй поток в систему отопления дома. При снижении температуры горячей воды во время разбора, сегмент приоткрывает патрубок в сторону ГВС и прикрывает в сторону отопления. При достижении заданной температуры горячей воды сегмент остается на месте. Как только разбор горячей воды заканчивается, начинает расти ее температура и клапан сдвигается в сторону патрубка к ГВС, прикрывая его и открывая патрубок в сторону отопления.

Читайте также

Воздушный клапан для отопления для стравливания воздуха из батареи
В современных системах отопления для отвода скопившегося воздуха предусматривают специальное устройство – воздушный клапан для отопления. Без этого прибора отопление не смогло бы нормально работать….

 

По такому принципу трехходовые клапаны работают и в других схемах, где им находят применение. Например, в технологических цепочках, на производстве, где требуется горячая вода. Или в системах отопления пола. Или при регулировании внутриквартирного отопления, подключенного к общедомовым стоякам подачи и обратки.

Типы исполнительного механизма

Исполнительный механизм — это клапан (сегмент) закрепленный на штоке. Их различают по типу перемещения штока: вращающийся вокруг своей оси и перемещающийся продольно оси штока.

А также различают по форме: сегмент, клапан и конус. В некоторых моделях может иметься 2 устройства.

Применение различных исполнительных механизмов позволяет использовать и различные виды привода штока.

Приводы можно разделить на следующие типы:

• механический, регулируемый вручную;
• электропривод;
• термостатический;
• термоэлектрический;
• электрогидравлический.

При ручном регулировании положение сегмента задается вручную. На корпусе имеется сектор шкалы с условным цифровым обозначением, помогающий визуально определить угол поворота в диапазоне от 0 до 90 градусов. При 45 градусах смешивание двух потоков происходит в соотношении 1 к 1. При 30 градусах 2 к 1, при 60 градусах 1 к 2.

В качестве электропривода чаще всего применяются:

• шаговые электродвигатели;
• электродвигатели разного типа и напряжения с редуктором (сервопривод);
• электромагнитные устройства.

Шаговые электродвигатели и сервоприводы используют для точного регулирования позиции сегмента и соотношения потоков. Когда точность не требуется, применяют электромагнитные устройства.

Термостатические головки (термоголовки) имеют расширяющийся при нагреве сифон с термозависимыми жидкостью или газом, воздействующий на передвижной шток. Возвратное движение штока обеспечивается пружиной.

Электрогидравлические устройства состоят из электрического насоса и гидравлической камеры, воздействующей на шток. Напряжение подается на насос, который создает давление в камере. Применяют такие сложные конструкции на трубопроводах большого диаметра.

Термостатические головки – пределы регулирования

Термостатические головки устанавливаются на регулирующие клапаны, перед входом в радиатор. Предназначены для работы с передвигаемым штоком. Главным элементом является сильфонная емкость с жидким, гелеобразным или газовым наполнителем, расширяющемся в объеме при нагревании.

Диапазон поддерживаемой температуры зависит от состава наполнителя, который применяет производитель. Кроме того, диапазон может зависеть от конструктивных особенностей управляющей головки. Величина изменения температуры задается вручную, выбором положения на шкале головки. Чаще всего имеется 6 – 8 позиций.

Срок службы трехходовых клапанов

Производители указывают срок службы от 15 до 30 лет. Гарантийные сроки от 12 до 36 месяцев. На многие промышленные модели срок службы в паспорте отсутствует. Широкое распространение трехходовые клапаны получили чуть более 40 лет назад. В практике встречаются образцы, исправно работающие на протяжении этого времени.

Как правильно выбрать

В первую очередь следует придерживаться проектных рекомендаций. Обязательно получить консультацию у продавца специализированного магазина. Необходимо указать, для каких целей нужен 3-х ходовой клапан.

Но лучше доверить выбор прибора мастеру, осуществляющему монтаж системы отопления и горячего водоснабжения. В этом случае вероятность ошибки минимальная. А ответственность мастера стоит закрепить в договоре на выполняемые работы.

Из каких материалов изготавливают

Корпуса клапанов небольшого диаметра, от 15 до 32 мм, изготавливают из традиционных материалов: латунь, бронза, реже сталь, покрытая хромом.

Сильфонную емкость в терморегулирующих головках заполняют газом или жидкостью: этилацетатом, толуолом, парафином и другие. Газовые имеют лучшее быстродействие, жидкостные более дешевые.

Маркировка

Трехходовые клапаны, выпускаемые в России, должны иметь на корпусе следующую маркировку:

• DN – номинальный диаметр в миллиметрах;
• PN – номинальное давление, в МПа;
•  – направление подачи рабочей среды и выходного потока;
• товарный знак изготовителя;
• материал корпуса;
• максимально допустимая температура или диапазон допустимых температур;
• знак соответствия требованиям определенных регламентов.

Могут наноситься и иные дополнительные сведения: обозначение резьбы, обозначение арматуры, клеймо контролера, заводской номер изделия и другие.

Обзор производителей и моделей

Трехходовых клапанов выпускается огромное количество с диаметрами от 15 до 500 мм, а по специальному заказу и больше. Поэтому в данном разделе коснемся только небольших диаметров от 15 до 32 мм, для бытового использования.

Наиболее известными производителями трехходовых клапанов и приводов к ним, являются:

Технология установки клапана

Трехходовой клапан необходимо устанавливать в соответствии с его назначением. На корпусе и в паспорте указывается направление потоков. Важно, чтобы при монтаже, направление потоков совпадало с направлением стрелок на корпусе. Существуют модели, которые можно устанавливать и на смешивание и на разделение потоков. Следует обращать внимание на буквенное обозначение: А, В и АВ.

Для клапана, работающего на смешивание, А и В соответствует входящим потокам. Обозначение АВ соответствует исходящему, смешанному потоку. У приборов, предназначенных для разделения, буквы АВ обозначают входящий поток, который необходимо разделить. Буквы А и В соответствуют исходящим разделенным потокам.

Схему на разделение потоков еще иногда называют “коллекторным подключением”, поскольку назначение коллектора – разделить один поток на несколько. Но в коллекторах, разделение регулируется вручную, либо не регулируется вовсе, а только включается или отключается. И на отводящих патрубках стоят краны или вентили.

Правила эксплуатации

В тепловых пунктах и котельных перед трехходовыми клапанами рекомендуется устанавливать фильтры грубой очистки. Перед радиаторами фильтры не ставят, но в этом случае фильтр должен обязательно стоять на вводе в квартиру, либо в тепловом пункте многоквартирного дома.

Разница в давлении между входящими потоками не должна превышать значений, указанных в паспорте на изделие. Обычно диапазон дифференциального давления находится в пределах 1,0 – 0,5 бар.

Трехходовые клапаны больших диаметров для ИТП и котельных требуют периодической регулировки хода штока и смазки шестерен привода, раз в 6 месяцев. Обычно эти работы выполняются перед началом отопительного сезона и в конце.

Для большинства клапанов существует требование прямого участка до и после корпуса, от 2 до 5 диаметров патрубка. На корпус не должны воздействовать нагрузки от навешиваемого трубопровода и другой арматуры. С двух сторон от корпуса устанавливают опоры под трубопроводы.

Ошибки и возможные проблемы при установке

Как правило, смесительные клапаны устанавливают перед циркуляционным насосом, а разделительные после насоса. Если не соблюдать это правило, а насос в системе один, то будет нарушена циркуляция теплоносителя.

Если клапан получает управляющий сигнал от датчика температуры воздуха в помещении, то в этом случае для изменения этой температуры потребуется достаточно много времени, измеряемого десятками минут.

Терморегулирующие головки могут неверно работать в следующих случаях:

• нагреваются от близкорасположенного радиатора;
• нагреваются теплым восходящим воздухом от трубы, на которой установлены;
• попадание прямых лучей солнца;
• закрыты шторой и теплый воздух от батареи попадает на терморегулятор.

Нужно учитывать эти факторы при установке терморегулятора. Головка должна располагаться не вверх, а в сторону, горизонтально.

Советы специалистов

При закручивании терморегулирующей головки на корпус нельзя применять сантехнический ключ. Можно раздавить пластиковый корпус терморегулятора. Закручивать нужно рукой. Усилие затягивания здесь не играет важную роль.

Температурный датчик на трубопроводе, следует располагать по возможности дальше от точки смешивания, чтобы потоки успели перемешаться и выровняться по температуре. От 0,5 метра на трубах до 40 мм и до 1,0 – 1,5 метра на трубах свыше 50 мм. Температурный датчик воздуха в помещении следует устанавливать на высоте 1 – 1,5 метра. Датчик температуры пола, устанавливается на поверхности пола, либо под верхним слоем отделки пола, но не ближе 25 – 35 см от греющего трубопровода.

Как выбирать

Трехходовые клапаны для тепловых пунктов и центральных котельных устанавливают в соответствии с проектными решениями. Поэтому выбираются модели, указанные в проекте, либо их аналоги.

Для частного дома 3-х ходовой прибор подбирается по сечению трубопроводов, на которые он будет устанавливаться. Обязательно учитывается способ управления трехходовым клапаном. Если он устанавливается в котельной, то с электроприводом и блоком управления, от датчика температуры, находящегося в жилом помещении. Следует учитывать допустимую длину кабеля к датчику.

Если прибор выбирается для установки перед радиатором, то лучший вариант с терморегулирующей головкой. Следует знать, что существуют терморегуляторы с выносным капиллярным термостатом, который можно установить на расстоянии до 2-х метров от регулятора. Этот вариант стоит рассмотреть, если невозможно избежать нагрева термоголовки от радиатора. Например, когда он очень близко расположен у стены со стояком и устанавливать прибор приходится вплотную к батарее.

Достоинства и недостатки

Главным достоинством трехходовых клапанов является возможность автоматического регулирования параметров теплоносителя.

До появления трехходовых приборов, для регулирования температуры теплоносителя в системе отопления здания применялись элеваторные узлы. Точность их настройки была очень грубой. Для каждого здания необходимо было рассчитывать сечение отверстия сопла элеватора. Со временем оно изменялось.

С появлением трехходовых клапанов эти узлы ушли в прошлое, и альтернативы им на сегодня просто нет. Можно вместо одного 3-х ходового прибора поставить на подачу и подпитку из обратки два простых регулируемых клапана. Что делали в переходный период после элеваторных узлов. Но такие схемы намного дороже и сложнее в управлении. Потому от них быстро отказались.

В случае регулирования потока теплоносителя через радиатор отопления, наоборот, простые регулировочные клапаны имеют преимущество перед 3-х ходовыми. Ведь сечение байпаса перед батареей перекрывать не нужно и даже вредно. А потому простой регулирующий прибор или еще называемый – термостатический вентиль, ставят за байпасом перед радиатором и это дешевле и надежнее. Тем не менее можно встретить в отдельных зданиях перед батареями трехходовые клапаны.

Заключение

Основное применение трехходовых клапанов – это приготовление теплоносителя нужной и пониженной температуры для отопления здания. Делается это путем подмешивания в поступающий из центральной магистрали с высокой температурой теплоноситель, остывшей воды из обратки системы отопления здания.

В дальнейшем трехходовые клапаны стали применять в другом тепловом оборудовании, например, в двухконтурных газовых котлах. Применение в регулировании потока теплоносителя через приборы отопления не нашло широкого распространения, поскольку термостатические вентили выполняют эту задачу лучше и стоят намного дешевле.

В видеоматериал показаны типичные ошибки монтажа: