Трехходовые клапаны в системе отопления: принцип действия и схемы установки

Трехходовые клапаны для отопления: что это такое?

Термовентиль подготавливает теплоноситель с заданными параметрами и применяется:

• для управления системой подогреваемого пола;
• с целью регуляции и контроля отопления в комнатах одного здания, в том числе между этажами;
• для создания отопительных систем в нескольких отдельных зданиях.

Приборы выполняют регулировку выделения тепла, изменяя количество, а не температуру теплоносителя. Благодаря этому можно выполнять обогрев помещений разной интенсивности, не меняя размер радиаторов.

Конструкция

Трехходовой клапан — металлический тройник с тремя патрубками, сверху оснащённый шайбой регулировки. В смесительном кране два впускных отверстия и одно — выпускное. В разделительном — два выходных патрубка и один входной.

Для изготовления корпуса используются латунные сплавы, чугун, а также другие материалы с антикоррозийным покрытием.

Фото 1. Металлический трехходовой клапан для системы отопления, сверху располагается шайба регулировки.

Регулирующим элементом служит шток или шар, размещённый во внутренней части трехходового клапана. Когда температурные показатели превышают заданные значения, этот элемент снижает поступление жидкости из одного из каналов. Работает при помощи внешнего (гидравлического, электрического, пневматического) привода.

Справка! Пропускная способность больше у шаровых клапанов, поскольку их регулирующие элементы создают более низкое гидравлическое сопротивление.

По какой схеме работает?

Через один вход вентиля подаётся нагретый теплоноситель, через другой — обратка (остывший поток).

Фото 2. Схема, в которой отражается принцип работы трехходового клапана в системе отопления с твердотопливным котлом.

Из выпускного патрубка выходит смешанная до оптимальной температуры вода. Внутри под регулировочным элементом установлен термочувствительный датчик — ёмкость, наполненная жидкостью или газообразным веществом.

При нагреве содержимое ёмкости расширяется, действует на исполнительный узел, который заставляет работать механизм.

В каких местах ставят

Выбор схемы врезки трехходового клапана подбирается с учётом характера системы отопления. Смешивающие и разделяющие краны врезают в подающую трубу от источника тепла, коллектора в месте соединения с байпасом.

При таком подключении перегретый теплоноситель сможет циркулировать по малому кругу (разделение) или будет смешиваться с охлаждённой водой.

Для деления потоков контура устройство иногда ставят на трубу обратки на месте стыковки с перемычкой байпаса. Во всех случаях клапан монтируют в паре с циркуляционным насосом.

Байпас — резервный путь для теплоносителя, обеспечивающий работу системы при нештатных ситуациях. Выполняется в виде перемычки между трубами подачи и обратки.

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.

Важно: у 3-х ходового клапана происходит регулирование разделения в ручном или автоматическом режиме.

Критерии выбора

Трехходовой клапан для твердотопливного котла

Перед тем как подобрать трехходовой клапан для котла, нужно выяснить рабочие параметры теплоносителя, его расход и схему обвязки. Температуру и расход теплоносителя определяют из проектной документации, если она отсутствует, то рекомендуемую температуру воды в обратном трубопроводе можно найти в паспорте на твердотопливный котел. Как правило, она составляет 45-50 ⁰С. Расход теплоносителя нужно знать для того, чтобы осуществить подбор трехходового клапана по его пропускной способности. При отсутствии данных надо просто воспользоваться формулой:

G = 3600Q / c (∆t), где:

• G – расход воды по массе, кг/ч;
• Q – тепловая мощность системы отопления;
• с – удельная теплоемкость воды, равна 4.187 кДж / (кг ⁰С);
• ∆t – разность температур в подающем и обратном трубопроводах.

Учитывая, что для воды значения массы и объема – величины идентичные, то расход может выражаться как в кг/ч, так и в дм 3 /ч. Рассчитав расход, сравнивают его значение с пропускной способностью крана, указанной в паспорте.

Выбирать изделие по типу привода надо в зависимости от схемы обвязки твердотопливной установки. В простейшей схеме подключения применяется трехходовой термостатический клапан для котла:

Здесь представлена обвязка отопительной установки с тепловым аккумулятором, вода в котором начинает прогреваться только после того, как твердотопливный котел нагреет до установленной температуры воду, циркулирующую по малому кругу (через патрубки № 3 и 1). Когда теплоноситель нагреется, то настроенный на одну из трех возможных температур трехходовой кран начнет открывать поток холодной воды из патрубка №2. Тогда горячая вода будет поступать в бак теплового аккумулятора, замещая уходящую холодную.

Более сложная схема обвязки предполагает использование твердотопливного котла с трехходовым клапаном с управлением внешним контроллером:

Схема использования твердотопливного котла с трехходовым клапаном

Тут применены смесительные краны с двумя видами приводов, работающие в двух контурах циркуляции теплоносителя. Первый, стоящий возле источника тепла – термостатический, работает по принципу, рассмотренному выше. Второй имеет электрический привод, управляемый контроллером в зависимости от сигналов датчиков. Здесь работа трехходового клапана направлена на поддержание необходимой температуры теплоносителя в контуре системы отопления. Устройство с электроприводом может быть задействовано и в первичном контуре, если в котельной работают два или несколько разных котельных установок под управлением одного контроллера.

Еще один критерий, по которому следует выбирать трехходовой клапан для твердотопливных котлов, — это диапазон устанавливаемых температур. Здесь речь идет об изделиях с термостатическим приводом, которые могут применяться как в котловых обвязках, так и в системах теплых полов или ГВС. Производители предлагают краны с разными диапазонами регулировки в зависимости от назначения изделия, например, от 20 до 43 ⁰С, от 35 до 60 ⁰С и так далее

На это нужно обратить внимание при покупке, в данном примере для подключения к твердотопливному котлу предпочтительнее второй вариант

Перед монтажом обвязки нелишним будет знать, как проверить трехходовой клапан, который вы недавно приобрели. Новое изделие испытать несложно: надо лишь установить минимальную температуру из регулируемого диапазона и в патрубок №3 (см. Рисунок) заливать горячую воду. Через некоторое время работоспособный кран его перекроет. Проверять клапан в уже смонтированной системе можно, измеряя температуру воды в обратном трубопроводе на входе в твердотопливный котел. Ее значение должно соответствовать установленному на термостате.

Сферы применения

Трехходовой клапан, принцип работы которого был рассмотрен выше, обладает достаточно широкой сферой применения. Так, такие его разновидности, как электромагнитное устройство или же прибор с термоголовкой, часто встречаются в современных магистралях, где требуется корректировка пропорций при смешивании двух разделенных потоков жидкости, но без снижения мощности или объема.

Что же касается использования в быту, то самым популярным здесь считается термостатический смесительный прибор, с помощью которого, как уже отмечалось выше, можно регулировать температуру рабочей жидкости. Эта жидкость может подаваться как в трубопровод «теплого пола», так и в отопительные радиаторы. А если клапан еще и имеет автоматическое управление, то контролировать температуру в жилище можно будет без каких-либо проблем!

Обратите внимание! Применение трехходового клапана в отопительной системе в целях уравновешивания перепадов температуры крайне выгодно не только в плане комфорта и удобства, но и в плане экономии средств. Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно

В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений

Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно. В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений.

Подобного рода регулирующие устройства также используются в системах водоподачи в целях получения перманентного потока с требуемой температурой. Простейшим примером является обыкновенный смеситель, при котором можно сделать воду горячее/прохладнее открытием/закрытием холодного крана.

Предохранительный клапан для бойлера

Ранее мы описывали как выбрать и подключить предохранительный клапан для бойлера, рассказывали о сферах его применения и внутреннем устройстве. В дополнение к этой статье рекомендуем ознакомится:

Сервопривод для трехходового клапана

Сервопривод — это электродвигатель, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла.

Для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

• Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:
• Электрический мотор.
• Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
• Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
• Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
• Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
• Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех кто не знает о чем идет речь, привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал.

Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.

Клапан трехходовой регулирующий с электроприводом

В качестве электрического привода трехходовых регулирующих кранов с электроприводом выступают различные элементы.

1. Существует две разновидности:
2. трехходовые краны для отопления с электроприводом в виде электрического магнита;
3. трехходовые клапаны с сервоприводом на базе электрического мотора.

Исполнительный механизм получает команду прямиком от температурных датчиков или от управляющего контроллера. Модели трехходовых кранов для отопления с электроприводом наиболее эффективны, так как позволяют обеспечивать максимально точную регулировку тепловых потоков.

Трёхходовой регулирующий клапан — предназначен для смешения или разделения потока теплоносителя, поэтому их ещё называют смесительными и разделительными клапанами. Трёхходовые регулирующие клапаны имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу.

Наиболее широкое распространение получили в системах теплоснабжения подключённых от автономных котельных, в которых нет необходимости в ограничении расхода при сохранении коэффициента смешения.

Они устанавливаются для управления теплоотдачей калориферов системы вентиляции, теплообменных аппаратов систем горячего водоснабжения и отопления подключённых по независимой схеме, управления процессом смешения в системах отопления с зависимым подключением в котельной.

Управляют клапаном с помощью электропривода, по сигналу электронного регулятора, либо от центральной системы диспетчеризации. Работа трёхходового клапана основана на создании в циркуляционном кольце контуров с постоянным и переменным гидравлическим режимом, за счёт разделения одного потока или смешения двух потоков теплоносителя.

Вне зависимости от положения штока в трехходовом клапане, циркуляция не прекращается, поэтому такой тип устройства не годится для уменьшения расхода теплоносителя. В этом основное отличие шарового трехходового крана с электроприводом от двухходовых кранов, регуляторов и других устройств.

Данный клапан предназначен для смешивания или разделения, распределения потоков. Разделительный клапан регулирует количество воды, пуская часть жидкости по байпасному пути вместо прямого. Два патрубка устройства служат для выхода, а один – для входа.

Принцип действия трехходового смесительного клапана с термоголовкой основан на подмешивании к горячему теплоносителю более холодного или к холодному более горячего. В результате качественная характеристика, а именно температура теплового потока изменяется, при этом уровень этого изменения зависит от установленной пропорции соединяемых струй.

Два порта для входа и один для выхода могут также выполнять разделительную функцию. Такие клапаны могут использоваться в различных съемах.

Часто актуально использование трехходовых клапанов для твердотопливных котлов, в камере которых выпадает конденсат в начале топки. В таком случае клапан помогает временно отсечь холодную воду, а по короткому контуру пустить часть нагретой жидкости.

Схемы установки Трёхходовых клапанов

Идеальная согласованность клапана с электроприводом ESBE.

Технические данные и характеристики клапанов ESBE серии VRG130 

Класс давления _____ PN10

ВНЕШНЯЯ РЕЗЬБА Серия VRG132

Температура теплоносителя max (постоянно)  ____ +110ºC………………………………….. max (переменно) ____ +130ºC………………………………….. min ____ -10ºC Крутящий момент (при номинальном давлении)  DN15-32 ____ ………………………………………………………….. DN40-50 ____  Утечка через закрытый клапан, % от потока (Дифференциальное давление 100 кПа):……………………………………………….. смесительный ____ ……………………………………………….. отводной ____ Давление блокировки ____ 200 кПа (2 бар) Диапазон регулирования Kv/Kv min, A-AB: ____ 100 Подсоединения: ………. Внутренняя резьба, EN 10226-1 …………………………….. Наружная резьба, ISO 228/1

КОМПРЕССИОННЫЙ ФИТИНГ Серия VRG133

…………………………….. Компрессионный фитинг, EN 1254-2Материалы Корпус клапана и золотник ____ Латунь DZR, CW 602N Шток и втулка ____ PPS композит Уплотнительные прокладки ____ EPDM

НАКИДНАЯ ГАЙКА Серия VRG138

НАКИДНАЯ ГАЙКА / НАРУЖНАЯ РЕЗЬБА Серия VRG138

Смесительный клапан ESBE серии VRG130 используется в следующих областях:

• Отопление
• Комфортное охлаждение
• Питьевое водопотребление
• Отопление полов
• Нагрев от солнечных панелей
• Вентиляция
• Зональные отопительные системы
• Системы центрального горячего водоснабжения
• Системы центрального отопления
• Системы центрального охлаждения

ФЛАНЕЦ / НАРУЖНАЯ РЕЗЬБА Серия VRG139

* Значение Kvs в м*3/ч при перепаде давления 1 бар

* Значение Kvs в м*3/ч при перепаде давления 1 бар

* Значение Kvs в м*3/ч при перепаде давления 1 бар CPF — компрессионный фитинг

* Значение Kvs в м*3/ч при перепаде давления 1 бар RN — Накидная гайка

* Значение Kvs в м*3/ч при перепаде давления 1 бар FN — фланец насоса

Использование трехходовых клапанов ESBE

СМЕСИТЕЛЬНЫЕ ТРЕХХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ ESBE

ОТВОДНЫЕ ТРЕХХОДОВЫЕ КЛАПАНЫ ESBE

Трехходовые клапаны ESBE серии VRG130 — это компактные смесительные клапаны высочайшего качества, имеющие крайне низкие показатели утечек. Для изготовления клапанов ESBE используется специальный латунный сплав (DZR), который существенно расширяет температурные пределы эксплуатации вентиля. Для удобства ручного управления трехходовыми вентилями ESBE, они оснащаются специальными ручками и ограничителями угла поворота в 90 градусов. Шкала позиции трехходового клапана может поворачивается  и переключается. Эта функция существенно упрощает процесс монтажа клапана и дает возможность устанавливать вентиль практически в любом положении. В случае необходимости оборудования клапана автоматическим управлением, компанией ESBE разработаны электроприводы различных серий. Сервоприводы серий ARA600, 90, 90C, CRB100, CRA110 идеально согласованы с трехходовыми клапанами серии VRG130 и обладают уникальным соединением клапан-сервопривод, благодаря чему отличаются высочайшей точностью регулировки. Для расширения и усложнения функционала трехходовых клапанов применяются контроллеры ESBE, которые существенно расширяют сферы применения вентилей. Трехходовые клапаны ESBE серии VRG130  производятся в пяти типоразмерах (DN 15 – 50) и с шестью типами соединений: с внутренней или внешней резьбой, с накидной гайкой в DN20, с фланцевым соединением или с компрессионными фитингами для труб внешним диаметром 22 и 28 мм.

Монтаж и Обслуживание

Благодаря узкой и компактной конструкции клапана ESBE обеспечивается удобный доступ инструмента при монтаже и демонтаже вентиля. Предусмотрен ремкомплект для основных компонентов клапана.

Примеры установки

Все указанные в инструкции варианты установки клапанов могут быть зеркально отражены. Шкала позиции клапана переворачивается и поворачивается в зависимости от вариантов установки и обязательно устанавливается в правильную позицию (как продемонстрировано в инструкции по установке). Фигуры, изображенные на отверстиях клапана (■●▲), снижают риск неправильного монтажа.

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНОГО ТРЕХХОДОВОГО КЛАПАНА ESBE

УСТАНОВКА ОТВОДНОГО ТРЕХХОДОВОГО КЛАПАНА ESBE

Ротационное устройство VRG130 + ARA600 3-ТОЧЕЧНЫМ

Купить продукцию компании ESBE Вы можете позвонив по телефону (8017) 399-97-01. Также по этому телефону вы можете получить подробную информацию о технических характеристиках устройства, его цене, наличии на складе (Минск, Гродно, Витебск, Гомель, Брест, Могилев, Борисов) и сроках поставки.

От чего зависит стоимость?

Самые дорогие модели — снабжённые высокоточными датчиками и программируемыми терморежимами.

Согласно заданным значениям автоматические регуляторы меняют температуру циркулирующей воды в зависимости от времени суток.

А также цена зависит от производителя, самую дорогостоящую запорную арматуру выпускают западные компании, самую доступную по стоимости — совместные предприятия с заводами на территории России (Valtec).

Внимание! Не рекомендуется экономить на функциональности оборудования, поскольку правильно подобранный трехходовой автоматический клапан поможет сократить расход топлива до 50%

Установка и регулировка кранов

При установке шаровых кранов нерегулируемого типа используются простые схемы, позволяющие свободно размещать их на полипропиленовых отводах от стояка еще до поступления в батареи. Из-за простоты конструкции монтаж этих изделий возможен собственными силами. В дополнительной регулировке такие запорные вентили не нуждаются.

Гораздо сложнее смонтировать вентильные устройства на выходе отопительных батарей, где регулировка объемов потока обязательна. Вместо шарового крана в этом случае ставится регулировочный клапан на отопление, при монтаже которого потребуется помощь специалистов. Самостоятельно сделать это удается только после внимательного изучения инструкции по установке.

В зависимости от схемы компоновки приборов и разводки труб отопления возможен подбор специального крана угловой формы, подходящего для радиаторов с декоративным покрытием

При выборе изделия внимание обращается на величину предельного давления, обычно указанного на корпусе или в паспорте изделия. Оно с небольшой погрешностью должно соответствовать давлению, развиваемому в сети отопления многоэтажного жилого дома. Желательно придерживаться следующих рекомендаций:

Желательно придерживаться следующих рекомендаций:

• Для монтажа на радиаторы следует подбирать качественные краны из толстостенной латуни, образующие соединение с накидной гайкой – американкой. Ее наличие позволит при необходимости быстро отсоединить аварийную подводку без излишних вращательных операций.
• На однотрубном стояке потребуется смонтировать байпас, устанавливаемый с небольшим смещением от основной трубы.

Правила монтажа и эксплуатации

Монтаж трехходового клапана в систему теплого пола частного дома не слишком сложен, его вполне можно выполнить своими руками. Необходимо точно придерживаться инструкции, она прилагается производителем к каждому изделию.

На всех вводах-выводах трехходового клапана выбиты буквы:

1. А – подача основного теплоносителя (горячей воды). Обычно этот участок находится на одной оси с выходным патрубком.
2. С – второй ввод в вентиль. Обычно располагается перпендикулярно оси движения теплоносителя.
3. АВ – выход. Находится на одной оси с основным вводом.

При монтаже оборудования следует предусмотреть возможность демонтажа и осмотра – к клапану должен быть свободный доступ.

Необходимые инструменты и материалы

Для монтажа трехходового клапана понадобится:

• Два разводных гаечных ключа.
• Накидные гайки-американки, укомплектованные прокладками.
• Возможно, лента ФУМ.

Ход работ

Клапан в систему устанавливают при помощи накидных гаек-американок. Перед установкой очищают торцы труб (точнее, фитинги на торцах труб) от грязи, заусенец, песка, пыли. То же проделывают с патрубками клапана. Проверяют наличие прокладок в гайках. Накручивают гайки на патрубки и слегка затягивают. При этом одним гаечным ключом закручивают гайку, вторым придерживают вентиль. Перед клапаном необходимо подсоединить механический фильтр.

Важно правильно расположить вентиль: ко вводу А подсоединяют трубопровод горячей воды; В – байпас от обратки; АВ – коллектор, к которому подходят трубопроводы отопления

При установке привод не должен находиться над клапаном

При установке привод не должен находиться над клапаном.

Видео по монтажу

На видео можно увидеть все тонкости правильной установки трехходового клапана для теплого пола.

Особенности эксплуатации

Перед клапаном следует в обязательном порядке установить фильтр.

Ошибкой будет установка клапана с термоголовкой в систему, регулирующую теплый пол в нескольких комнатах или расположенную в другом помещении (и в плотно закрытом распределительном шкафу). Необходимо устанавливать оборудование с выносными датчиками, расположенными в отапливаемой комнате.

Частые ошибки и проблемы при установке

Самая существенная ошибка при установке трехходового регулировочного клапана – неверно подсоединить трубопроводы с входящим и выходящим теплоносителем (например, когда к патрубку для ввода присоединяют трубу для подачи теплоносителя в отопительный контур). Необходимо быть внимательным при установке оборудования. На патрубках буквами указано назначение каждого отвода, при неправильном подсоединении трехходовой клапан работать не будет.

Необходимо точно соблюдать рекомендации производителя по длине прямых участков до и после вентиля, иначе работа регулятора будет нарушаться, а гарантия на такое оборудование не распространяется.

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.

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: