Трехходовой клапан в системе отопления: устройство и особенности монтажа

Устройство и принцип работы трехходового клапана

Трехходовой клапан – это специфичный вид запорно-регулирующей арматуры, способный контролировать соотношение холодного и горячего потоков в двух замкнутых контурах. Проще говоря, он добавляет к основному отопительному контуру еще один, в котором можно поддерживать ту же температуру, либо изменять ее, настраивая клапан по своему усмотрению.

Условно трехходовой клапан можно представить в виде пары двухходовых клапанов, работа которых обратно пропорциональна: открытие одного ведет к прикрытию другого на равную величину

Важно понимать, что при этом общая интенсивность потока остается неизменной

В зависимости от принципа работы, выделяют три основные группы трехходовых клапанов:

Смесительный трехходовой клапан

Имеет два входных и один выходной патрубок. Применяется для регулирования температуры ведомого контура путем смешивания двух раздельных потоков с разной температурой в заданной пользователем пропорции.

Разделительный трехходовой клапан

Имеет один входной и два выходных патрубка. Используется для регулирования температуры путем изменения количества циркулирующего в ведомом контуре теплоносителя, а также перед системами дополнительно подогрева/охлаждения – в них подается отобранная клапаном часть потока.

Переключающий трехходовой клапан

Способен переключать поток между контурами, не влияя на его температуру и интенсивность. Переключение может осуществлять по схеме «вход-вход-выход» или «вход-выход-выход».

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Существуют также комбинированные трехходовые клапаны, способные, в зависимости от способа установки, выполнять функции как смесительной, так и разделительной фурнитуры. Однако ввиду дороговизны и сложной конструкции они менее распространены.

На рисунках выше показаны схемы трехходовых клапанов седельного типа. Существуют также конструкции поворотного типа, однако они менее долговечны и могут устанавливаться лишь в контурах с небольшим внутренним давлением. В большинстве случаев приобретение седельного клапана предпочтительнее.

Внешне трехходовой клапан представляет собой Т-образную цилиндрическую развилку, концы который оснащены унифицированной резьбой. В моделях, рассчитанных на большую интенсивность потока, роль соединительного элемента может играть торцевой фланец.

Корпуса клапанов изготавливаются из распространенных в отопительных системах материалов: чугуна, нержавеющей стали, латуни, бронзы. Элемент трехходового клапана, осуществляющий регулирование выходящего потока или потоков, называют затвором.

Конструктивно он может быть:

• шаровым – характеризуется плавностью работы, но может изнашиваться быстрее, чем аналоги других форм;
• цилиндрическим или плоским – имеет повышенный ресурс за счет большей площади контакта с гнездом;
• конусным – позволяет уменьшить габариты клапана.

Клапан должен быть оборудован надежной системой привода, которая может быть:

1. Механической – регулирование рабочего режима осуществляется путем поворота головки на необходимый угол.
2. Электронной – угол поворота затвора устанавливается электрическим сервоприводом, сигнал которому передается датчиком или системой климат-контроля.
3. Термостатическим – конструкция клапана дополняется термическим элементом, который, при повышении температуры теплоносителя на определенное значение, расширяется, поворачивая затвор.

Трехходовые клапаны с ручным управлением наиболее надежны, хотя и не предоставляют такой гибкости и оперативности настроек, как их автоматизированные аналоги. Кроме того, на ресурс клапана любого типа оказывает большое влияние наличие абразивных частиц в теплоносителе, поэтому контуры, работающие с подобной высокоточной фурнитурой, рекомендуется оборудовать улавливающими фильтрами.

Бюджетные элементы с фиксированной температурой воды

В несложные отопительные системы загородных домов, получающие тепловую энергию от ТТ-котла, допускается ставить трехходовой клапан упрощенного типа, действующий автономно. Для работы ему не нужна термоголовка с температурным датчиком, да и штока там нет. Управляющий термостатический элемент установлен внутрь корпуса и настроен на определенную температуру воды на выходе, например, 60 или 50 °С (указывается на корпусе).

Схема работы и устройство клапана со встроенным регулирующим элементом

Термосмесительный кран данного типа всегда поддерживает фиксированную температуру теплоносителя на выходе, изменить эту настройку нельзя. Отсюда возникает плюс и минус в использовании подобной арматуры:

1. Преимущество — более низкая цена, чем стоимость узла с термоголовкой. Разница существенная — около 30%.
2. Недостаток — нельзя регулировать нагрев выходящего теплоносителя. Когда элемент с завода настроен на 55 °С, то он всегда будет подавать воду с этой температурой ±2 °С.

Схема подключения

Вернемся теперь к общей схеме клапана. Мы проанализировали смешение двух потоков теплоносителей, которые имеют разную температуру. Здесь на поверхность выходит главный недостаток «трехходового», который не может дозировать количество теплоносителя. Поток холодный перемешивается с горячим потоком, на выходе получается достаточно непредсказуемая температура.

Термоблок старается выдерживать заданный уровень, но сделать это архисложно. Постоянно присутствует в этом случае неустойчивое равновесие. Подобная схема напоминает явление, как если бы открыть два крана с холодной и горячей водой, определить точную температуру воды будет практически невозможно. Таким образом, если нет возможности, используя клапана, влиять на подмес, надо значит поставить дополнительный блок, который сможет влиять на остывший теплоноситель.

Чаще всего монтируют:

1. Балансировочный вентиль.
2. Настроенный радиаторный клапан

Эти два элемента монтируются на байпас таким образом мы будем получать нужную температуру. Если отсутствует согласование между насосом котла и теплого пола, то в этом случае передавливание теплоносителя (котловой мощнее) сразу в обратку котлового контура. Таким образом до теплого пола доходить ничего не будет. Избежать этого явления можно с помощью монтажа обратного клапана, его также поставить можно на выходе. Таким образом проблема будет решена. Стоимость в среднем:

1. Клапан трехходовой 3300 руб.
2. Термоголовка 2700 руб.
3. Обратный клапан на дюйм 500 руб
4. Вентиль, радиаторный клапан до 700 руб
5. Общая сумма составляет порядка 7200 руб.

При этом не учитываются трубы, фиксирующие материалы.

Стоит рассчитывать диапазон температур. Для теплых полов температура не превышает 40°C. Также существуют допуски по давлению: дорогие конструкции «держат» давление до 16 бар,  для бытовых устройств вполне хватает в 2,5 раза меньше (5-5 бар). Регулируются данные показатели ГОСТ 26349-84.

Трехходовые клапана имеют разные диаметры патрубков. Самые популярные из них: это 1 и ¾ дюйма, резьба при этом бывает как внутренняя, так и — внешняя.

Трехходовые клапаны в отоплении теплого пола кажутся невзрачными, но они необходимы в работе и применяются в различных сферах, выполняя важные функции. Использовать клапана рекомендуется использовать изделия от известных производителей, тогда это компактное устройство будет работать без сбоев долгие годы. При покупке следует познакомиться, чтобы на корпусе не был повреждений или трещин. Регулятор должен без затруднений поворачиваться в любую сторону. Термоголовка проверяется с помощью небольшого нагрева. Это можно сделать, используя о

Читайте так же:

Разновидности кранов

По методу распределения теплового носителя в системе различают два типа кранов:

1. Запорные. Механизм предназначен для переключения перемещения рабочей массы из одной трубы в другую посредством шарового элемента. По внешнему виду изделие схоже с обычным вентилем, но с одним различием – имеет вспомогательный выход. Слабой стороной данного вида является отсутствие возможности плавной регулировки потока тепловой жидкости.
2. Регулирующие. Затвором служит шток, изменение положения которого позволяет регулировать подачу рабочей среды в сеть. Перемещение теплоносителя осуществляется электроприводом, который управляется автоматическим датчиком температуры. Кроме того, используются краны с ручным регулированием температуры массы, однако он менее эффективен.

В зависимости от назначения устройства вентили разделяют:

1. Смесительный. Служит для поддержания температуры тепловой массы в определенных частях сети посредством смешивания. Изделие оснащено двумя входными отверстиями, которые пропускают горячую и холодную среду и одним выходным, через него разбавленная масса оптимальной температуры поступает прямо в сеть отопления.
2. Разделительный. Механизм используется для регулировки объема тепловой жидкости в различных элементах отопительной сети. Выполняет перенаправление потока массы из одной системы трубопровода в другую. Наличие одного входа и двух выходов дают возможность разделять рабочую среду, которая поступает в систему, на два потока.

По типу проточной части корпуса вентили бывают:

1. Пробно-спускные. Монтаж выполняется на различных установках и емкостях. Они оснащены спусковым и присоединительным переходниками.
2. Полнопроходные. Устанавливаются на трубопровод и имеют пару присоединительных переходников.

В зависимости от способа размещения затвора:

1. Натяжные. Пробка к поверхности корпуса прислоняется посредством гайки.
2. Сальниковые. Прижимание затвора выполняется с помощью уплотнительной крышки через набивку.

По типу исполнения изделия различают:

1. Латунные.
2. Полипропиленовые.
3. Стальные.
4. Чугунные.

По способу монтажа существуют краны:

1. Для использования с муфтой.
2. Под сварку.
3. Для фиксации с фланцем.

В бытовых условиях чаще всего используются вентили с муфтой, это обусловлено простотой, как монтажа, так и демонтажа. По типу муфты устройство оснащено внутренней или внешней резьбой.

Соединение резьбой требует обязательного уплотнения льняным волокном, паклей или специальной герметизирующей лентой путем наматывания его на резьбу трубы слоем до 1 мм. Это обеспечит непроницаемость обвязки и отсутствие протеканий. Кран следует устанавливать на резьбу трубы минимум на 5 полных витков.

Под сварку трехходовой вентиль устанавливается на трубопроводах с повышенным уровнем безопасности. Такой способ соединения позволяет выдерживать очень высокое рабочее давление. Кроме того, сварочное соединение применяется при установке магистралей подземным методом.

Контроль над работой запорной арматуры и регулировка температурного режима тепловой массы производится посредством:

1. Автоматизированной электромеханической системой. В качестве электропривода может выступать вспомогательный механизм с электрическим двигателем или электромагнит.
2. Пневматического исполнительного модуля. Считается наименее опасным в эксплуатации, так как отсутствует риск поражения электрическим током.
3. Ручного способа. Применяя данный метод можно смешивать рабочую среду только в приблизительных соотношениях. В бытовых условиях считается наиболее подходящим и недорогим вариантом.

Для точной регулировки потоков теплоносителя применяются специальные устройства, посредством которых остывшая среда смешивается из обратной трубы в подающую трубу. Расход тепловой массы при этом остается постоянным, а температурный режим регулируется до оптимального уровня.

Разновидности трехходовых кранов

Выбор и монтаж

Выбор и монтаж клапана

Разумеется, при выборе предохранительного клапана можно положиться на мнение консультанта, но полезно и самому знать основные принципы его выбора:

1. На устройстве обязательно должны быть необходимые метки: если это комбинированный обратно-предохранительный клапан, то стрелка, указывающая направление потока, и цифры, обозначающие максимально допустимое давление, после превышение которого срабатывает клапан. Как правило, оно составляет 6-7 атмосфер.
2. В идеале лучше приобретать полную систему безопасности, в которую входит не только клапан, но еще манометр и кран для сброса воды. Манометр позволит регулировать видеть силу давления и заранее регулировать его, не дожидаясь срабатывания клапана, а кран – сливать избытки воды.
3. Желательно выбирать устройства без флажкового переключателя ручного сброса, поскольку их легче случайно привести в действие. Лучше выбирать закрытые предохранительной крышкой.

Если у клапана нет регулятора давления, при котором он срабатывает, необходимо гораздо тщательнее подбирать его под свою систему. Как правило, для контура в обычной квартире нужен клапан под давление в 3 бар. Для более прочных и больших контуров могут применяться устройства под давление в 6 бар и выше.

Трехходовой смесительный клапан с термоголовкой

Клапан с терморегулятором гарантирует практичность и эффективность функционирования системы. Трехходовые клапаны для отопления призваны регулировать тепловой поток, что обеспечивает комфорт в помещении и экономичность использования.

Прежде чем приступать к проектировке отопительной системы, производится тепловой расчет. На основе его результатов выбирается подходящая мощность и тип отопительных приборов, способных поддерживать оптимальный температурный режим в помещении.

В расчет берется площадь помещения, после чего анализируют возможные теплопотери. Исходя из этого, рассчитывается производительность отопительной системы, необходимая для создания в комнатах комфортного микроклимата. После чего для всех помещений составляется тепловой баланс.

Однако, данные расчеты производятся при конкретных условиях, которые могут меняться в процессе эксплуатации.

• Факторы, влияющие на работу радиатора, различны:
• температурные перепады на улице;
• солнечная активность;
• сила ветра;
• наличие бытовых приборов, генерирующих тепло.

В результате, просчитанный температурный баланс нарушается, и в помещении становится жарко. Однако, изъять из комнаты части радиатора или заглушить тепловое излучение невозможно. Таким образом, возникает необходимость управлять генерируемой тепловыми приборами энергией, чтобы поддерживать в помещении комфортный микроклимат.

1. Есть два пути регулировки выделяемой радиатором энергии:
2. Качественное изменение свойств радиатора.
3. Количественное регулирование выделяемого тепла.
4. В обоих случаях необходимы манипуляции с циркулирующей по трубам жидкостью.

В случае, когда вы не можете повлиять на температуру воды, поступающей к радиатору, можно регулировать ее количество. Для этого и необходимо купить трехходовые клапаны для отопления с терморегулятором.

Эти устройства позволяют ограничить количество воды, проходящей через радиатор, и в результате при одной и той же площади батареи в комнату будет поступать больше или меньше тепла, разумеется, в пределах, ограниченных мощностью системы.

Устройство трехходового смесительного клапана с термостатом

Трехходовой клапан для отопительной системы и регулятор температуры, устанавливаемый на радиаторе, могут использоваться по отдельности, однако в автономных отопительных системах современных квартир и частных коттеджей зачастую применяют комбинированный способ для повышения эффективности.

Важно учитывать, что принцип работы трехходового смесительного клапана позволяет повышать или понижать температуру радиатора лишь в установленных границах. Пределы эти продиктованы техническими характеристиками теплового прибора, а именно, значением его максимальной теплоотдачи, и зависят от каждого конкретного радиатора

Как функционирует автоматика?

Термостатический трёхходовой клапан для тёплого пола подключают перед коллектором. На датчике устанавливают определённый температурный режим обогрева. Устройство начинает работать при изменении параметров.

1. Устройство состоит из полупроводника, который имеет температуру теплоносителя, поступающего в магистраль. Энергия передаётся жидкости термостата.
2. При увеличении нагрева жидкость расширяется и давит на шток, который опускается.
3. При этом перекрывается выход из горячей трубы и открывается выход из обратного контура.
4. Охлаждённый теплоноситель поступает в камеру трёхходового смесителя, где соединяется с горячей водой из котла. Процесс смешивания может проходить по Т-образной схеме: горячий и холодный поток теплоносителя поступают в термостатический смесительный клапан симметрично с двух сторон. Выход жидкости в магистраль происходит под углом 900. При L-образной схеме горячая вода поступает в смесительную камеру с боку.
5. Температура теплоносителя снижается. Он поступает в напольную магистраль в охлаждённом виде. Режим обогрева стремится достичь установленной нормы.
6. При снижении температуры жидкость в термостате сужается. Подпружиненный шток выпрямляется, закрывается выход холодной воды, которая идёт по обратной трубе. В магистраль вновь поступает горячий теплоноситель.

При использовании сервоприводов к смесительному клапану для тёплого пола подключают устройство, которое работает от сети. Датчик нагревается, замыкает электрическую цепь. Происходит нагревание пластины, которая в свою очередь передаёт тепло терможидкости. Она расширяется, давит на шток, который заставляет работать тарельчатые клапаны.

При использовании сервопривода система отопления изменяет рабочий режим в течение 3 мин. Если в качестве автоматического устройства использовать термоголовку, то для нагревания жидкости в термостате понадобится до 15 мин.

Принцип работы двухходового вентиля для тёплого пола несколько иной. При повышении температуры в магистрали, термостат заставляет работать тарельчатые клапаны или шаровое устройство, которое полостью перекрывает выход для горячей воды. Охлаждённый теплоноситель из обратной трубы вновь возвращается в напольный контур.

При снижении температурного режима клапан открывает горячую воду и перекрывает обратку. Смешивания жидкости не происходит. Принцип работы двухходового термостатического клапана для тёплого пола идентичен ручному переключению вентилей, но система работает в автоматическом режиме.

Оборудование для автоматического регулирования режима обогрева может быть установлено в одноконтурной или двухконтурной системе отопления. Это удобно при использовании различных видов обогрева, при радиаторном и напольном. Смеситель подключают перед циркуляционным насосом. Предварительно рекомендую установить фильтр для воды. При подключении используют нарезной способ монтажа.

За что отвечает трехходовый клапан с терморегулятором

Этот клапан сужает проток воды, за счёт чего её количество уменьшается, а выходящее тепло подаётся в меньших размерах. Устройство отвечает за регулирование количества воды, для контролирования температуры в помещении или в полу.

Устройство

По внешним характеристикам трехходовой клапан для отопления с терморегулятором очень похож на обыкновенный тройник для разделения воды, но на самом деле все части этого «тройника» выполняют особые функции.

• Термоголовка с выносливым датчиком. С помощью такого прибора настраивают и регулируют температуру воды, поступающую в клапаны.
• Верхний тарельчатый и нижний тарельчатый клапаны необходимы для запуска механизма, так как они оптимизируют работу основных клапанов, перегоняя воду и тем самым, придавая ей необходимую температуру.
• Один клапан, через который в трехходовой клапан попадает горячая вода.
• Второй клапан, через который в устройство попадает холодная вода.
• Третий клапан, откуда с помощью работы верхнего тарельчатого и нижнего тарельчатого образуется вода той температуры, которая задана через терморегулятор.
• Камера разгрузки по давлению. Это оборудование контролирует давление воды в клапанах, увеличивая их работоспособность и разгружая их по давлению.
• Сальниковое уплотнение. Прибор гарантирует герметичность всей конструкции. Он необходим по причине того, что отсеки и обогревательный контур быстро выходят из строя из-за любой поломки в мелочи, поскольку вода «не любит», когда с ней обращаются халатно, и при удобном случае пытается вытечь из труб, затапливая окружающее пространство.

Принцип работы

Существует два вида конструкционного исполнения:

• седельный;
• поворотный.

От того, какой вид конструкции стоит на приборе зависит и принцип работы.

1. Если это седельный, то перемещение упирается в поступательное движение, где шток постоянно, то попадает в седло, то вылетает из него.

   Седло либо полностью закрывается штоком, либо только немного приоткрывает устье, выпуская воду. Тем самым седельный вид конструкции гоняет воду и регулирует количество выхода горячей или холодной жидкости из двух клапанов, одновременно перемешивая и передавая получившуюся по температуре и по количеству воду в отсек «смешения».

   

   

   

   

   

   

   

   

   

2. Если это поворотный, то регулятором становится не шток, а маленький шарик или сектор (часть сферы). Работает такое устройство, как обычный шаровой кран: шарик поворачивается, обеспечивая проход жидкости либо из отсека с горячей водой, либо из крана с холодной водой, как и при седельной системе, только вместо штока шар, который работает без седла на перекрытии двух клапанов. Из 3 клапана выходит смешенная вода, заданная по температуре через терморегулятор.

Температура, установленная через прибор, сохраняется в промежутке между двух отсеков с подачей горячей и холодной воды. При её изменении газ, находящийся в этом месте, начинает сужаться или расширятся, в зависимости от изменения параметров регулировки.

Этот газ надавливает на шток или на шар, приоткрывая один из клапанов, тем самым вытекает нужное количество воды и образуется новая температура, соответствующая заданной.

Виды приводов клапана

Типы приводов клапанов:

1. Клапаны прямого действия. Функционируют следующим образом: когда меняется температура, расширяющийся газ давит на шар, сектор или шток.

   Тут расположена термочасть трехходового клапана, однако, это оборудование присутствует не во всех приборах. Датчиком в таком приборе может выступать расположенный внутри трубопровода щуп.

2. Клапаны косвенного действия. Работают примерно так же, как и клапаны прямого действия, отличаясь лишь меньшим, но не менее важным функционированием.

Трехходовые термостатические смесительные клапаны:

1. Смесительный. У такого прибора 2 патрубка, один из которых выходной. Первый патрубок оснащён тёплой или горячей водой, а второй подключён к системе «обратки» т. е. в него возвращается вся остывшая вода, оставшаяся после предыдущего нагрева. При открытии обоих патрубков вода смешивается и под контролем терморегулятора устанавливается нужная температура для выхода. Далее вода распространяется по всему контуру.
2. Разделительный клапан — это прибор, который работает обратно смесительному, не соединяя воду в одну струю через выход, а, наоборот, разделяя целую смесь воды разной температуры на горячую или холодную. Для такого вида есть один вход и два выхода. Конструкцию используют в ванных комнатах, при необходимости наличия горячей только из одного крана и холодной только из другого крана.

Трёхходовой клапан в системе отопления

Установка трёхходового клапана на тёплый пол

При подключении тёплого водяного пола не обойтись без трёхходового смесительного клапана. Горячая вода из радиатора проходит через такой клапан, температура снижается. В результате в трубопровод водяного пола поступает теплоноситель нужной температуры. Трехходовый клапан подключают к отопительному контуру пола согласно схеме. Самой производительной считается последовательная схема.

На пути горячего теплоносителя к коллектору находится трёхходовой клапан с термостатом. Если температура входного потока превышает допустимую для тёплого пола, то срабатывает клапан. Холодная обратка подмешивается к горячей. Когда температура достигает нужного значения, термостат заставляет клапан сработать снова.

Установка трёхходового клапана на твердотопливный котёл

Если дом отапливается твердотопливным котлом, то достигнуть того, чтобы температура теплоносителя была неизменна, сложно. Прямое подключение котла к системе — это ошибка. Когда он не разогрет, а во входящий трубопровод поступает холодная вода, то образуется конденсат. Смесь пепла с конденсатом образует на стенках топки нагар — наросты, которые очень непросто удалить. Из-за нагара ухудшается теплообмен, снижается эффективность работы котла.

Ещё одна проблема — внезапное отключение электричества. В таком случае, отключается насос и снова возникает скачок температуры. Котлы, особенно чугунные, очень чувствительны к таким перепадам. Поэтому подключение котла к системе требует использования трёхходового смесительного крана. Он заставляет воду проходить по малому кругу до тех пор, пока она не достигнет нужной температуры.

Функции трёхходового клапана на твердотопливном котле

• Распределение. Клапан распределяет входной поток на два отопительных контура, которые работают при одинаковой температуре. В таком случае кран имеет один входной и два выходных патрубка.
• Смешивание. Клапан даёт возможность подключить к котлу систему пола с подогревом. Теплоноситель для тёплого пола и для радиаторов должны иметь разную температуру. Поэтому у трёхходового клапана для тёплого пола — два патрубка на вход горячей и холодной воды и один патрубок на выход.

Трёхходовой термостатический смесительный клапан незаменим в системе водяного отопления. Он позволяет регулировать температуру. При установке тёплого пола необходимо подключить трёхходовой кран по последовательной схеме. Он поддерживает разную температуру в радиаторах и в трубопроводе водяного пола. Без трёхходового термостатического крана невозможна нормальная работа твердотопливного котла.