Как подобрать трехходовой клапан для теплых полов и дровяного котла

 

 

Если вы искали эту статью, то, вероятно, уже слышали что-то о смесительных и вентиляционных клапанах, используемых в системах отопления в частных домах и квартирах. Итак, без лишних слов, вот три вопроса для обсуждения: как работает термостатический трехходовой клапан, где его следует устанавливать и как правильно его выбрать, чтобы не потратить слишком много денег.

Принцип работы и виды клапанов

Задача каждого 3-ходового клапана - подавать воду нужной температуры, смешивая или разделяя два потока. Соответственно, элемент оснащен тремя выходами, один из которых всегда открыт, а два других полностью или частично закрыты во время работы. Отсюда и название клапана - трехходовой (иногда его также говорят "трехходовой", что неправильно).

 

 

Это смешивание потоков внутри продукта

Внимание. Циркуляционный насос отопления всегда устанавливается со стороны открытого выхода, иначе циркуляция не будет работать должным образом, как мы писали ранее в другом руководстве.

Термостатические клапаны делятся на 2 группы в зависимости от способа подготовки теплоносителя к нужной температуре, как показано на рисунке:

1. Смешивание. Они получают 2 потока воды - горячую и охлажденную (входы обозначены как "А" и "В"), а из третьего выхода (обозначен как "АВ") течет смесь заданной температуры. Латунный корпус обозначен двуглавой стрелкой.
2. Разделение или распределение. Поступающий теплоноситель разделяется на 2 регулируемых потока. На корпусе нанесены 2 стрелки или буквы "A" и "B" на выходах и "AB" на входе.

 

 

Регулятор потока смешивания (слева) и регулятор потока отвода (справа)

Для справки. Существует третий тип 3-ходовых термостатических клапанов - байпасные клапаны. Они устанавливаются на настенные газовые котлы с циркуляцией воды и управляются электрически для переключения потока между первичным теплообменником для отопления и вторичным теплообменником для нагрева бытовой горячей воды. Кроме теплогенераторов, такие компоненты используются редко.

Трехходовые клапаны также делятся на два типа - седельные и шаровые. Конструкция первого из них похожа на обычные водопроводные краны, только вместо резьбового штока используется нажимной. На нем закреплен диск, который скользит между двумя седлами и закрывает последовательно 2 прохода. Стержень можно нажимать тремя способами:

• привод.
• термостатическая головка с выносным датчиком температуры
• встроенная термопара

Как это работает, показано на схеме и подробно описано в другой нашей публикации.

 

 

Конструкция 3-ходового клапана с ручным контролем температуры и встроенной термопарой

Термостатические смесительные клапаны работают по тому же принципу, что и клапаны, только с тремя выходами. Они управляются вручную или с помощью электропривода, который вращает шток по команде автоматики. Элементы имеют полное отверстие и обладают высокой пропускной способностью и, следовательно, меньшим гидравлическим сопротивлением. Недостатком является зависимость от сетевого напряжения и необходимость в источнике бесперебойного питания (ИБП).

 

 

Роторная конструкция с электрическим управлением

Где надо ставить 3-ходовой кран и когда он не нужен

Прежде чем выбрать 3-ходовой клапан, стоит убедиться, что он вам действительно нужен. В Интернете и в повседневной жизни есть много экспертов, которые имеют слабое представление об этом вопросе. Итак, вот ситуации, когда этот клапан действительно необходим:

1. Для защиты твердотопливного котла от потока холодного теплоносителя и образования конденсата на внутренних стенках топки.
2. Для регулирования температуры воды в отопительных контурах.
3. Для ограничения нагрева теплоносителя в контурах напольного отопления.

О конденсате, который вызывает липкие отложения на стенках камеры котла ТТ, уже много говорилось и на наших страницах. Она появляется в процессе обжига, когда температура в печи уже высокая, а вода из системы отопления холодная. Чтобы избежать этого, подающая и обратная трубы соединяются байпасом, в котором установлен 3-ходовой клапан. Благодаря этому вода из бойлера течет по малому кругу и смешивается с водой в системе только тогда, когда достигает температуры 50-60°C.

 

 

Комбинация байпаса и смесительного клапана защищает котел TH от конденсата и температурного шока.

Важный совет. Клапан служит предохранительным элементом для чугунного теплообменника, если он установлен в нагревателе. Представьте, что в вашем доме на 1-2 часа отключили электричество, за это время радиаторная сеть успевает остыть. Без смесителя, когда электроснабжение будет восстановлено, нагретый бойлер будет заполнен холодной водой. Чугун испытает температурный шок и может треснуть.

 

 

Установка с несколькими отопительными контурами, работающими в разных режимах

Контроль температуры в отопительных контурах со смесителем необходим в следующих случаях:

• при подаче нагретой воды в теплообменник вентиляционной установки, используемой для нагрева воздуха в доме.
• когда те же потребители подключены к буферной емкости - тепловому аккумулятору;
• в сложных системах отопления, где несколько труб с разными температурными диапазонами должны быть подключены к общей трубе, например, радиаторная сеть, теплый пол и косвенный водонагреватель;

 

 

Клапан в контуре отопления не только регулирует температуру потока, но и позволяет котлу нагревать аккумулятор.

Поскольку в отопительные контуры напольного отопления направляется теплоноситель с температурой не более 50 °C, а от котла может поступать до 85 °C, ее необходимо ограничить. Обычно (но не всегда!) эта проблема решается путем установки на коллекторе смесительного устройства с 3-ходовым клапаном. В последнем случае ледяная вода из напольных контуров смешивается с "внешним" теплоносителем, поступающим из котла.

 

 

Схема подготовки воды подходящей температуры для подачи в контур напольного отопления

Теперь определите ситуации, в которых покупка и установка смесителя (или сепаратора) не является необходимой:

1. Если длина каждого контура водяного напольного отопления не превышает 50-60 м, что легко достижимо, то управление осуществляется без смесительного узла. Вместо него на обратном коллекторе устанавливаются нагревательные головки RTL, ограничивающие поток до количества теплоносителя.
2. Если для отопления частного дома последовательно используются 2-3 отопительных прибора, поддерживая постоянную температуру в сети не ниже 40 °C, то нет необходимости устанавливать трехходовой клапан для твердотопливного котла.
3. В системах отопления с естественной циркуляцией воды. Причиной этого является перепад давления через клапан, который препятствует протеканию теплоносителя. То же самое относится и к тепловым аккумуляторам, работающим по принципу гравитации.

Внимание. В системах гравитационной циркуляции используются трубы с увеличенным диаметром DN40 - DN50. Это означает, что вместо обычного раструбного смесителя вам придется покупать громоздкий фланцевый вентиль по приличной цене. Это неразумное решение.

Если вам интересно, почему стоит выбрать головки RTL и как они управляют контурами напольного отопления, посмотрите это видео с участием опытного мастера и нашего эксперта Владимира Сухорукова:

Расчет пропускной способности

Простой выбор трехходового клапана в соответствии с диаметром подключения радиатора или подводящей трубы не принесет ожидаемых результатов. Дело в том, что в процессе автоматического регулирования элемент создает переменное гидравлическое сопротивление, которое должен преодолеть циркуляционный насос для обеспечения требуемого расхода охлаждающей среды. Клапан подбирается таким образом, чтобы при различных положениях штока через него проходило необходимое количество воды.

 

 

Основной конструктивной характеристикой каждого 3-ходового клапана является номинальная пропускная способность, обозначаемая буквой Kvs и выраженная в м3/ч. Это значение, указанное в паспорте изделия, отражает количество холодной среды, проходящей через полностью открытый клапан за 1 час. Перепад давления на участке до и после регулятора составляет 1 бар.

Пример. Если через трехходовой клапан с Kvs = 1,6 м3/ч за один час протекает именно такое количество воды, то перепад давления (сопротивление потоку) составляет 1 бар или 10 м вод. ст. Это слишком большое значение для системы отопления, поэтому следует исходить из фактического перепада давления 0,15-0,2 бар (1,5-2 м водяного столба).

Чтобы выбрать регулирующий клапан по пропускной способности, сначала необходимо определить расход теплоносителя, протекающего через регулирующий трубопровод. Используется следующая формула:

 

 

Вот:

• ∆t - разница температур между подающей и обратной водой, обычно принимается 20°C, а при напольном отоплении - 10°C.
• Q - тепловая нагрузка отопительной ветви, кВт;
• G - расход воды, м³/ч;

Пример. Дом площадью 100 м² будет отапливаться контурами напольного отопления, которые должны обеспечивать тепловую мощность 10 кВт. Тогда в коллектор необходимо подать G = 0,86 x 10 / 10 = 0,86 м3/ч теплоносителя.

Следующим шагом является расчет фактического коэффициента K производительности смесительного клапана с учетом перепада давления на смесительном клапане 0,2 бар по формуле:

 

 

Для того же примера значение K составит 0,86 / √0,2 = 0,86 / 0,45 = 1,9 м3/ч. Затем откройте каталог выбранного вами производителя клапанов и выберите из ассортимента трехходовой клапан, Kvs которого равен или больше полученного значения. Возьмем известный бренд Danfoss и выберем из линейки продукции VRB3 клапан с присоединением DN15 и Kvs = 2,5 м3/ч. Предыдущее значение в этом диапазоне составляло 1,6 м3/ч, что явно недостаточно в нашем случае.

Для справки. Как правило, трехходовые клапаны с номинальными диаметрами DN15-DN25 используются в твердотопливных котлах и системах напольного отопления, установленных в частных домах. Однако их пропускная способность должна быть рассчитана. Кроме того, после выбора компонента желательно проверить скорость потока охлаждающей жидкости, о чем рассказывается в другом видео:

Советы по выбору

Непосвященный домовладелец, который в поисках трехходового клапана решил просмотреть каталог любой известной компании, может растеряться от количества и разнообразия предлагаемой продукции. Чтобы помочь вам выбрать подходящий клапан из широкого ассортимента, мы дадим несколько предложений, начиная со списка брендов, чьи каталоги стоит открыть. Ниже приведен список известных и проверенных брендов:

• Эсбе (Швеция);
• Калеффи (Италия).
• Icma (Италия);
• Herz Armaturen (Австрия);
• Данфосс (Дания);
• Honeywell (США);

 

 

Трехходовой термостатический клапан был изобретен не вчера. Здесь представлен ЭСБЕ 1935 года.

Для справки. Эти компании продают широкий ассортимент клапанов для систем отопления, включая двухходовые, предохранительные и четырехходовые клапаны, электромагнитные клапаны и термостаты. Из производителей из бывшего Советского Союза мы можем порекомендовать продукцию марки Valtec.

Теперь основной блок рекомендаций:

1. Для защиты твердотопливного котла от конденсата можно выбрать два типа трехходовых клапанов - с фиксированной настройкой и термостатическую головку с выносным датчиком. Второй вариант обойдется на 20-30% дороже и не всегда оправдан, так как изменение температуры обратки здесь не требуется. Приобретите контроллер с внутренним термостатом, настроенным на 50 или 55 °C.
2. Для управления нагревом отдельных ветвей и контуров напольного отопления обязательно нужен 3-ходовой клапан с выносным датчиком и термостатической головкой. Колба датчика устанавливается на коллекторе или трубе, температуру которой мы хотим контролировать.
3. Шариковые (они же поворотные) регуляторы работают в сочетании с электрическим приводом или регулируются вручную. Если вы не хотите усложнять конструкцию и зависеть от электричества, выберите подходящий продукт среди термостатических седельных клапанов.
4. Наиболее часто используемым материалом для корпуса является латунь или бронза. Компоненты из нержавеющей стали стоят дороже, а чугун не устойчив к температурному шоку и имеет значительный вес.
5. В контурах с одинаковым успехом используются как смесительные, так и изолирующие трехходовые клапаны. Но если вы не специалист в отоплении и собираете систему своими руками, то лучше взять клапан - смеситель. Его проще использовать и правильно разместить, о чем эксперт подробно расскажет в своем видео:

Две рекомендации напоследок

Поскольку мы представили упрощенный метод расчета и выбора 3-ходового клапана по пропускной способности, мы рекомендуем проконсультироваться по этому вопросу с компетентными специалистами. Если это невозможно, следует покупать клапан с запасом, независимо от цены. Есть и другой вариант: договориться с продавцом об обмене товара на другой, если он не подошел.

Если вам необходимо установить водяное отопление в большом доме, отапливаемом напольными радиаторами, где горячая вода подается бойлером косвенного нагрева, вам потребуется помощь специалиста. Потребуется сделать от 4 до 10 регулируемых ветвей, для каждой из них необходимо рассчитать и подобрать трехходовой клапан, а затем сбалансировать их работу в комплексе.