Трехходовой клапан в системе отопления: принципы работы, критерии выбора, схема установки и монтаж

Чтобы в жилище постоянно сохранялся оптимальный тепловой режим, в систему отопления устанавливают трехходовой клапан. Этот элемент обеспечивает равномерное распределение тепла по всем помещениям.

Несмотря на свою важность, конструкция данного устройства достаточно проста. Разберем подробнее его строительные особенности и принцип действия, а также рассмотрим, на что обращать внимание при выборе и какие аспекты учитывать при установке.

Характеристики трехходового клапана

Температура воды, поступающей к радиатору, часто фиксирована, и ее корректировка бывает невозможна. Трехходовой клапан регулирует подачу не за счет изменения температуры, а за счет подъема или снижения объема потока жидкости.

Эта особенность позволяет, не изменяя площадь радиатора, подавать в помещения необходимое количество тепла, ограниченное лишь мощностью всего отопительного комплекса.

Разделительные и смешивающие устройства

С точки зрения внешнего вида, трехходовой клапан похож на тройник, однако его функции совершенно иного рода. Данный элемент с терморегулятором относится к запорной арматуре и играет ключевую роль в работе системы.

Существуют два основных типа таких клапанов: разделительные и смешивающие.

Первый вид используется, когда необходимо одновременно направить теплоноситель в несколько потоков. На практике, этот узел выступает в роли смесителя, обеспечивая стабильный поток с установленной температурой. Его устанавливают в сети, по которой подается горячий воздух, и водопроводных системах.

Трехходовой клапан может использоваться как для смешивания, так и для распределения как воздух, так и теплой воды.

Второй тип предназначен для объединения потоков жидкостей с различной температурой и их терморетуши. Он оснащен двумя входными отверстиями и одним выходным, что позволяет избежать перегрева полов при использовании теплых полов.

Клапаны различного типа — трехходовые и с терморегуляторами — доступны в продаже отдельно. Однако для автономных отопительных систем разумнее и эффективнее будет приобретение модели с терморегулятором в комплекте.

Типология трехходовых кранов

По типу конструкции эти клапаны делятся на седельные и поворотные. Рабочий принцип седельных состоит в ритмичном движении штока вертикально — принцип «шток-седло». Такие клапаны обычно относятся к смешивающим устройствам и часто управляются электромеханическим приводом.

В поворотной конструкции ключевым элементом является вращающийся сектор. При движении штока он воздействует на шаровую заслонку, которая может частично или полностью блокировать подачу теплоносителя. Эта схема называется «шарик-гнездо».

Данные устройства характеризуются высокой износостойкостью и адаптированы к значительным перепадам температур. По своей классификации они относятся к запорной арматуре. В частных домах, где расход воды невелик, их можно использовать и как смесители.

Говоря о смешивающих клапанах, нужно отметить, что у них один выход и два входа, что позволяет управлять температурой жидкости через объединение потоков с разными температурами. При корректной установке они также могут разделять потоки.

На схеме ниже показан принцип работы трехходового крана, который может быть как смешивающим, так и разделительным.

Трехходовой клапан разделительного типа предназначен для подачи горячего теплоносителя в несколько направлений.

Все разновидности таких кранов имеют некоторые отличия:

• механизм затвора — может быть сальниковым или натяжным;
• форма заглушки — L, T, S-образные;
• тип затвора — цилиндрические, шаровые, конусные;
• метод подключения к системе — муфтой, фланцем, сваркой и т.д.;
• метод контроля — автоматизированный, полуавтоматический, ручной.

Смесительное устройство включает в себя центральный шток и один шаровой клапан, который перекрывает входное отверстие в нужный момент.

В клапанах разделительного типа шток имеет два клапана, расположенных в выходных патрубках.

Принцип работы этих устройств становится яснее при внимательном изучении их конструкции.

Основные компоненты трехходового клапана: корпус (1), вставка клапана (2), конус клапана (3), полированный шток клапана (4), седло клапана (5), разгрузочная камера (6), сальниковое уплотнение (7).

Корпус этих изделий обычно литой. Его изготавливают из латуни или бронзы, часто с защитным хромоникелевым покрытием, которое несет как защитные, так и эстетические функции. Для соединения с трубопроводом предусмотрены три резьбовых отводы, тип резьбового соединения зависит от конкретной модели.

Оптимальное давление для надежной работы клапана в системе отопления составляет 10 кг/см². Превышение этого параметра может вызвать проблемы.

Существуют и температурные лимиты: 95°C для котлов и 110°C для солнечных батарей. Допустимый температурный диапазон регулируемого теплоносителя у разных моделей находится между 20-60°C. Продуктивность варьируется от 1,6 до 2,5 м³/ч.

Принцип функционирования устройства

Использование смесительного трехходового клапана позволяет поддерживать температуру жидкости на выходе в заданных пределах.

Принцип его работы одинаков как для замкнутых отопительных систем, так и для систем горячего снабжения, отличие заключается лишь в том, что в первом случае теплоноситель равномерно передает тепло от источника к радиаторам, а во втором — отдает теплую воду к быту.

Пока термочувствительный элемент не достигнет заданной температуры, теплоноситель поступает через фронтальный патрубок и беспрепятственно перемещается в правый. При достижении температуры, превышающей установленный уровень, происходит его расширение.

Это приводит к перемещению клапана вниз и, как следствие, блокировке доступа нагретого теплоносителя снизу. Далее открывается левый патрубок для поступления холодной жидкости.

На данном схеме показан порядок подключения трехходового клапана в автономной системе отопления. При отсутствии клапана в обратном контуре может возникать конденсат из-за снижения температуры.

Смешивание холодной и горячей жидкости приводит к выравниванию температуры. Термочувствительный элемент возвращается к первоначальному состоянию, а заслонка занимает исходное положение.

Если трехходовой клапан установлен в обратном контуре, процесс протекает в обратной последовательности. Когда жидкость охлаждается, открывается путь для нагретой воды из котла.

Механизм привода устройства

Различные клапаны могут иметь различные типы приводных механизмов. Они бывают гидравлическими, электромеханическими, пневматическими или ручными.

Электромеханические приводы делятся на виды, среди которых самым популярным является термостатический привод. Он работает благодаря расширению жидкости с термоактивным элементом, что создает давление на шток. Такие приводы обычно применяются в бытовых системах.

Существуют также приводы с термостатической головкой, оснащенной чувствительным к температуре элементом. Эти устройства имеют выносные датчики температуры, размещенные в трубопроводе, и соединяются с приводом капиллярной трубкой.

Такой метод регулирования считается наиболее точным. Термостатический привод можно легко заменить на термостатическую головку.

Для клапанов с электроприводом в качестве пускового механизма используются электромагниты или сервоприводы, работающие на основе небольших электродвигателей или передаточных систем.

Существуют и варианты трехходовых клапанов с электроприводом. Управление осуществляется с помощью контроллера, который оснащен термодатчиками и передает команды основному механизму. Более упрощенный вариант с контроллером — это сервопривод, который управляет клапаном напрямую.

Наиболее простой механизм — это ручной привод, где регулировка выполняется поворотом пластмассовой крышки с резьбовым соединением. Его дно соединено со штоком, что позволяет перемещать золотник путем закручивания или раскручивания.

Использование электрического или сервопривода позволяет программировать температуры с учетом времени суток. В комплекте с трехходовым клапаном приводной механизм обычно не предусмотрен, поэтому его покупают отдельно, учитывая особенности конкретной системы отопления. Данное устройство можно установить в системе любого типа.

Применение трехходовых клапанов

Клапаны этого типа могут быть найдены в различных схемах. Их внедряют в установку теплых полов для обеспечения равномерного прогрева и предотвращения перегрева отдельных участков.

При наличии твердотопливного котла в системе часто возникает конденсат, и для его устранения поможет установка трехходового крана.

Клапан в системе «теплый пол» поддерживает нужную температуру, добавляя небольшие порции горячей воды к теплоносителю.

Клапан также эффективно работает в системах отопления, где необходимо подключение контуров горячего водоснабжения и разделение тепловых потоков.

Использование клапана в обвязке радиаторов позволяет избежать установки байпаса. Установка его на обратной линии создает условия для короткого контура.

Советы по выбору устройства

При выборе подходящего трехходового клапана стоит обратить внимание на несколько важных рекомендаций:

1. Рекомендуется отдавать предпочтение известным производителям. На рынке зачастую можно встретить низкокачественные товары от неизвестных компаний.
2. Изделия из меди или латуни имеют высокую износостойкость.
3. Ручное управление считается более надежным, хотя и менее многофункциональным.

Технические параметры системы, в которую будет установлен клапан, представляют собой один из ключевых факторов. Следует учесть такие характеристики, как давление, максимальная температура теплоносителя в месте установки, допустимое снижение давления и объем воды, проходящей через устройство.

Клапан будет работать эффективно только при правильно подобранной пропускной способности. Для этого необходимо сопоставить производительность вашей водопроводной системы с данным коэффициентом, который обязательно указывается на каждой модели.

В небольших помещениях, например, в санузлах, выбор дорогого клапана с термосмесителем не всегда оправдан.

Для больших пространств с теплым полом целесообразно использовать прибор с автоматической регулировкой температуры. Также важно, чтобы изделие соответствовало стандарту ГОСТ 12894-2005.

Цены на такие устройства варьируются, и это зависит от производителя.

В загородных домах с твердотопливными котлами конструкции отопления не отличаются сложностью, и здесь можно использовать трехходовой клапан простой конструкции.

Такой клапан работает автономно и не имеет термоголовки, датчиков или штока. Термостатический элемент, который управляет его работой, настроен на определённую температуру и размещен внутри корпуса.

Производители трехходовых клапанов

На рынке представлено множество трехходовых клапанов как от известных, так и от не очень известных производителей. Выбор модели следует осуществлять после определения основных параметров изделия.

На первом месте по популярности находятся вентили шведской компании Эсбе (Esbe). Этот бренд зарекомендовал себя как надежный и долговечный.

Смесительные трехходовые клапаны Esbe применяются как в системах отопления, так и в системах охлаждения, предлагая ручное или автоматическое регулирование.

Клапаны южнокорейского производителя Навьен (Navien) пользуются уважением за высокое качество и рекомендуются к покупке при наличии котла этой же марки.

Высокой точности регулировки можно добиться с помощью устройств датской фирмы Данфосс (Danfoss), которые работают в полностью автоматическом режиме.

Клапаны Валтек (Valtec), производимые специалистами из Италии и России, отличаются хорошим качеством и доступной ценой.

Эффективны и надежны клапаны американской компании Ханивел (Honeywell), которые просты в установке благодаря своей незамысловатой конструкции.

Монтаж устройства

Установка трехходовых клапанов требует внимательности и учёта множества нюансов, от которых зависит безотказная работа отопительной системы. К каждому продукту прилагается инструкция, следование которой поможет избежать будущих проблем.

Общие рекомендации по установке

Во-первых, клапан необходимо устанавливать в правильном положении, следуя стрелкам на корпусе, которые показывают направление потока воды.

Стрелка А указывает на прямое направление, В — на перпендикулярное или байпасное направление, АВ — на комбинированный вход или выход.

В зависимости от направления могут быть две схемы клапанов:

• симметричная (Т-образная);
• асимметричная (L-образная).

В первой схеме поток жидкости поступает в клапан через боковые отверстия и выходит через центральное, после смешивания.

Во второй схеме теплый поток заходит с одной стороны, а холодный снизу, и выходит через другой торец после смешивания.

Представленная на фотографии схема установки клапана предназначена для отопительных систем, подключенных к напорному коллектору.

Важно помнить, что привод или термостатическая головка клапана не должны располагаться вниз. Перед началом установки необходимо подготовить место: перекрыть воду и проверить трубы на наличие остатков, способных повредить прокладку клапана.

Необходимо выбирать такое место для установки, где к клапану будет легкий доступ, чтобы в будущем можно было его проверять или демонтировать. Для этого нужно свободное пространство.

Врезка смесительного клапана

Врезая трехходовой смесительный клапан в централизованную систему отопления, можно использовать разные варианты соединения, в зависимости от условий работы котла.

Если в обратной линии теплоноситель может перегреваться, это может привести к избыточному давлению, и в этом случае устанавливается перемычка, которая регулирует давление и располагается параллельно клапану.

Эта схема подходит для систем отопления, подключенных к безнапорному коллектору. Важно правильно выбрать способ монтажа в зависимости от особенностей трубопровода.

Схема на предоставленной фотографии гарантирует эффективное регулирование системы. Если трехходовой клапан подключён напрямую к котлу, особенно в автономных отопительных системах, то необходимо установить балансировочный клапан.

Если пропустить установку балансировочного устройства, могут возникнуть значительные изменения расхода рабочей жидкости, зависящие от положения штока.

Подключение по данной схеме не обеспечивает полного прекращения циркуляции теплоносителя через источник. Для этого следует дополнительно установить гидравлический разграничитель и циркуляционный насос.

Смесительный клапан также можно монтировать для разделения потоков. Это необходимо, когда нецелесообразно полностью изолировать контур источника, но допустимо перепускание жидкости в обратку. Такой метод часто используется в автономных котельных.

Балансировочный клапан монтируется в участок трубопровода трехходового клапана, подключенного к порту, обозначенному символом В. Его гидравлическое сопротивление должно совпадать с сопротивлением котла.

Важно знать, что для некоторых моделей могут возникнуть шум и вибрации, что связано с несоответствием направлений потока в трубопроводе и клапане. Это может вызвать падение давления на клапане ниже допустимого уровня.

Монтаж разделительного устройства

Если температура источника превышает то, что нужно потребителю, в систему включается клапан для разделения потоков. Это необходимо, чтобы при постоянном расходе в контуре котла и у потребителя не поступала перегретая жидкость.

Для полноценной работы схемы необходимы насосы в обоих контурах.

В итоге можно подвести общие рекомендации:

1. При установке любого трехходового клапана следует устанавливать манометры до и после него.
2. Чтобы избежать попадания загрязнений, перед клапаном обязательно монтируется фильтр.
3. Корпус устройства не должен подвергаться каким-либо механическим нагрузкам.
4. Для надлежащего регулирования перед клапаном необходимо установить устройства, предотвращающие избыток давления.
5. Клапан не должен находиться над приводом во время установки.

Также важно соблюдать прямые участки перед и после клапана, которые рекомендует производитель. Несоблюдение этого условия может привести к изменениям заявленных технических характеристик и аннулированию гарантии на устройство.

Выводы и полезное видео по теме

При установке клапана стоит учесть нюансы, которые обеспечивают его стабильную работу:

Подробности установки в системе теплого пола:

Термостатический трехходовой клапан — это необходимый элемент, который не всегда бывает оправдан. Однако его наличие позволяет рационально использовать теплоноситель и экономить топливо. Кроме того, он обеспечивает безопасность эксплуатации твердотопливного котла.

Перед тем как купить такое устройство, важно проконсультироваться о целесообразности его установки.

Если у вас есть опыт или знания по данной теме и вы хотите поделиться ими, пожалуйста, оставляйте свои комментарии и вопросы в разделе ниже.

Видео:

Трехходовой клапан. Устанавливаем правильно.