Назначение и разновидности термосмесительных клапанов в системе теплого пола

Типы приводов и критерии выбора

Автоматический клапан с электрическим приводом

По типу привода модели бывают:

1. Механическими
   , установка разделителя производится вручную. Чтобы контролировать показатели температуры, на каждую входящую трубу устанавливается термометр.
2. Автоматическими
   , движение мембраны зависит от температуры и осуществляется самостоятельно.

Привод может быть:

1. Термостатическим
   , при котором чувствительный элемент под воздействием температуры расширяется, начинает давить на шток клапана, смешивая холодные потоки с горячими.
2. Электрическим
   , при котором сигналы подаются с блока управления.
3. Головчатым
   , управление краном происходит за счет нажатия головки на приводной шток, привод применим при монтаже напольной обогревательной системы.

При выборе трехходового клапана, главное – тип привода. Ручное управление приводом стоит дешевле, но и функций мало. Электрические модели дорогие, быстро ломаются, но их многофункциональность не оставляет равнодушными большинство потребителей. Бронзовый латунный материал для крана долговечный, но и дорогой.

Оптимальный вариант – чугун, медь.

При выборе учитывается:

1. Расход носителя.
   
2. Схема обвязки.
   
3. Рабочие параметры.
   

Расход и температура должны быть указаны в проектной документации, при ее отсутствии, оптимальная температура нагрева воды указывается в паспорте, обычно составляет не выше 50 гр. Расход учитывается при подборе клапана по пропускной его способности.

Тип привода должен соответствовать схеме обвязки.
Более простая схема у термостатического клапана, при котором вода циркулирует через третий патрубок к первому, котел нагревает ее, только после этого начинает прогреваться теплоноситель. Нагревшись до нужной температуры, из трех возможных, кран открывает из второго патрубка потоки с холодной водой, происходит замещение, холодная вода уходит, горячая вода поступает в бак с тепловым аккумулятором.

Схема обвязки сложнее, при установленном на кране внешнем контроллере.
В данном случае, потребуются смесители двухприводные и двухконтурные. Первый контур устанавливается рядом с источником тепла и является термостатическим. Второй привод – электрический, управляется контроллером путем подачи сигналов датчика, кран поддерживает температуру теплоносителя.

Важным критерием при выборе устройства является диапазон выставленных температур
, изделия, как правило, в данном случае имеют термостатический привод в обвязках котлов ГВС, системах теплого пола. Диапазон кранов зависит от предназначения изделий, составляет 20- 43 грамм, 35-60 грамм и выше. Советуется придерживаться второго варианта при покупке.

Монтируя обвязку, стоит поинтересоваться, как проверяется кран. Если изделие новое, проверить его не трудно, устанавливается минимальная температура в диапазоне в третий патрубок, заливается горячая вода. Через 15 — 20 минут патрубок должен перекрыть кран.

Проверить устройство в уже установленной системе можно, измерив температуру воды при входе в котел, то есть на обратной стороне трубопровода значение должно быть таким же, как и на термостате.

Схема обвязки:

Как правильно выбирать

Прежде чем приступать к непосредственной покупке клапана, следует выяснить массу моментов, касательно используемого котла и особенностей системы отопления, это позволит повысить эффективность работы системы, в ином случае – это может привезти к ухудшению штатных показателей.

Главным в данном вопросе является определение рабочих параметров теплоносителя(это легко выяснить с помощью имеющейся документации). Кроме того, необходимо учитывать расход на обогрев и саму схему обвязки.

Определить расход и температуру теплоносителя можно с помощью проектной документации. В случае, если таковая отсутствует, использовать можно рекомендации, которые указаны в паспорте самого котла, который и используется в системе.

Все эти параметры нужны для того, что бы правильно подобрать клапан (выбирать предстоит сугубо по пропускной способности).

Система управления привода выбирается по типу системы обогрева и обвязке самого котла. Самые простые модели и варианты подразумевают использование обычного термостатического клапана (хотя бывают исключения). А, как уже говорилось, для обеспечения качественной работы подогрева пола, следует использовать изделие с термостатической головкой.

Если планируется работа со сложной системой обвязки, то производители рекомендуют использовать клапан с внешним управляющим контроллером.

Как бы то ни было, любая современная система отопления должна использовать трехходовой клапан, являющийся важным узлом во всей системе и заменить его попросту нечем – альтернатива не была придумана.

Исключением можно назвать используемые ранее элеваторные системы, которые уже длительный срок не эксплуатируются и считаются устаревшими (в силу малой свой эффективности и удобства).

Обязательно следует учитывать, что существует не только смесительный клапан, но и разделительный. Рассмотренный выше первый вариант подразумевает возможность смешения двух потоков в один, а второй вариант –разделительного клапана, предлагает возможность разделить один поток на два, при этом регулируя подачу в каждый из выходов.

Оба эти виды клапанов могут быть использованы в системе. Однако смесительный необходим в любом случае, а разделительный редко применяются в простых системах отопления.

Правильным выбор клапана можно назвать в том случае, если пользователь выбирает покупку не только по пропускной способности, но и по температуре. Если первый критерий отбора является основным – не учитывая его, нельзя рассчитывать на функциональность системы в целом, то второй критерий подразумевает длительность работы клапана – если он не рассчитан на функционирование в системе, где температура выше, чем допустимая у самого клапана – деталь будет изнашиваться быстрее и потребует замены, либо вообще не будет функционировать.

Автономная система отопления представляет собой гораздо более сложный механизм, состоящий из большого количества взаимосвязанных узлов и агрегатов, которые выполняют соответствующие функции. Трехходовой клапан для котла в этом механизме играет роль смесителя, в котором происходит регулировка температуры теплоносителя.

Делается это для того, чтобы трубы равномерно прогревались и уровень отопления в каждой комнате был примерно одинаковым. Если не использовать деталь, то получится, что вода при прохождении через теплообменник будет нагреваться не одинаково, и в результате часть комнат получит меньше тепловой энергии, чем все остальные помещения.

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

Прежде чем заниматься подбором трехходового вентиля, желательно убедиться в том, что он действительно необходим. Ведь в интернете и в реальной жизни хватает советчиков, слабо понимающих суть вопроса. Итак, перечислим ситуации, когда этот вентиль реально нужен:

1. Для защиты твердотопливного котла от подачи холодного теплоносителя и выпадения конденсата на внутренних стенках топки.
2. Чтобы регулировать температуру воды в отопительных контурах.
3. Для ограничения нагрева теплоносителя в контурах теплого пола.

О конденсате, провоцирующем образование липких наростов на стенках камеры ТТ-котла, сказано немало, в том числе и . Он появляется в процессе разогрева, когда температура в топке уже высокая, а вода из системы отопления поступает холодная. Чтобы этого избежать, подающая и обратная магистраль связывается байпасом, где и ставится 3-ходовой кран. Он заставляет теплоноситель из котлового бака течь по малому кругу, и только при нагреве до 50-60 °С начинает подмес воды из системы.

Регулирование температуры в отопительных контурах с помощью смесительного узла необходимо в таких случаях:

• в сложных системах отопления, когда к общей гребенке надо подключить несколько линий с разными температурными режимами, например, радиаторная сеть, теплые полы и бойлер косвенного нагрева;
• при подключении тех же потребителей к буферной емкости – тепловому аккумулятору;
• при подаче нагретой воды в теплообменник вентиляционной приточной установки, задействованной для воздушного отопления загородного коттеджа.

Поскольку в греющие контуры теплых полов направляется теплоноситель с температурой не более 50 °С, а от котла может поступать и 85 °С, то ее следует ограничить. Обычно (но не всегда!) вопрос решается путем установки на распределительный коллектор смесительного узла с 3-ходовым вентилем. Последний смешивает охлажденную воду из напольных контуров с «внешним» теплоносителем, идущим от котла.

Теперь обозначим ситуации, когда покупка и монтаж смесителя (или разделителя) не обязательна:

1. Если протяженность каждой петли водяного теплого пола не превышает 50-60 м, чего вполне возможно добиться, то регулирование делается без смесительного узла. Вместо него на обратный коллектор ставятся головки типа RTL, ограничивающие поток по количеству теплоносителя.
2. Когда на обогрев частного дома поочередно работает 2-3 отопительных агрегата, поддерживающих постоянную температуру в сети не ниже 40 °С, то ставить трехходовой клапан для твердотопливного котла не нужно.
3. В системах отопления с естественной циркуляцией воды. Причина – перепад давления на клапане, препятствующий движению теплоносителя. То же касается теплоаккумуляторов, задействованных по самотечной схеме.

Если вас интересует, почему лучше выбрать головки RTL и как они управляют контурами напольного обогрева, посмотрите видео от опытного мастера и нашего эксперта Владимира Сухорукова:

Трёхходовой кран: принцип работы

Трёхходовые клапаны изготавливают из разных сплавов, например, латуни, бронзы. Смесительный клапан очень похож на тройник с шайбой для изменения температуры сверху. Он имеет три патрубка и работает по принципу смесителя. Один вход — для поступления горячего теплоносителя. Через второй патрубок проходит обратка, т. е. остывшая вода. Третий предназначен для выхода смеси нужной температуры. Внутри крана находится закрытая ёмкость цилиндрической формы, заполненная термочувствительным веществом. При нагревании вещество (газ или жидкость) увеличивается в объёме. Расширяясь, оно давит на исполнительный элемент терморегулятора и приводит механизм в работу.

Трёхходовые краны с терморегулятором отличаются типом исполнительного элемента. Они делятся на седельные, шаровые и секторные.

1) Седельный механизм. ​

В кране имеется шток, выходящий за пределы корпуса. На конце штока закреплён конус, входящий в седло. Отсюда и название механизма — седельный. Вода идёт по патрубкам — переднему и правому — и чтобы изменить температуру, из левого к ней подмешивается охлаждённый или горячий теплоноситель. Когда цель достигнута, на шток давит внешний привод. Конус покидает седло, освобождая место между тремя патрубками. Пока фронтальный патрубок открыт — процесс продолжается.

2) Шаровой механизм.

Клапан действует по идентичной схеме, только вместо седла и конуса — шар с проёмом. Привод вращает шток с закреплённым на нём шаром. Именно шар открывает и перекрывает движение воды между патрубками.

3) Секторный механизм.

Работает по сходному принципу, как и шаровой, только на конце штока находится сектор. Он наполовину или полностью перекрывает один или два потока теплоносителя.

Виды трёхходовых клапанов

• Смесительные. Подмешивают к потоку горячей воды охлаждённую, чтобы понизить температуру. Имеют два входных патрубка и один выходной. Используются в системе водяных полов.
• Разделительные. Делят поток теплоносителя на два, не меняя их температуру. Имеют один впускной патрубок и два выпускных. Используются, когда нужно разделить воду на два отопительных контура.

Приводы трёхходового клапана

Привод обеспечивает движение штока и всего смесительного клапана.

• Термостатический привод. Термочувствительный элемент, замкнутый в специальной ёмкости, при повышении температуры расширяется. Он давит на шток и приводит в движение весь механизм. Бытовые трёхходовые краны, небольшие по диаметру, оснащены именно таким приводом. Но его нетрудно снять и заменить другим типом устройства.
• Термостатическая головка. Она имеет собственный чувствительный к температуре элемент. Чтобы регулировать работу клапана в зависимости от температуры воды, термоголовка имеет температурный датчик. Он соединяется с приводом при помощи капиллярной трубки и находится в трубопроводе. Регулировка термостатической головкой считается более точной.
• Электропривод под управлением контроллера. Он оснащён датчиками, который постоянно проверяют температуру теплоносителя. Если она повышена, датчики сигнализируют об этом контроллеру. Регулировка с помощью такого привода наиболее точная.
• Сервопривод. Контроллер отсутствует. Вместо этого, привод, получив информацию от температурного датчика, управляет клапаном напрямую. В основном идёт в комплекте с секторными и шаровыми кранами.

Трехходовые клапаны с приводами

Специалисты утверждают, что регулировка трехходового клапана с помощью термоголовки и датчика – самая простая и точная. К тому же в ней нет затрат электроэнергии. Именно поэтому этот тип трехходовых клапанов сегодня популярен. Но управлять процессом можно и другими способами. Простой из них – ручной. Скажем прямо, не самый точный вариант, потому что диапазон глубины погружения штока выставляется рукояткой, расположенной снаружи корпуса клапана.

Второй вариант – это управление температурным режимом с помощью электроприводов. Они получают команды от контроллера.

Клапан трехходовой с приводом

Трехходовой клапан с электроприводом

Установленные на клапанах двигатели часто называют сервоприводами. По сути, это обычные электродвигатели, в которых вал не крутиться, а поворачивается на определенный градус. Необходимо отметить, что в эту категорию входят любые типы двигателей, к примеру, тепловые. Главное – выполнять условие поворота, а не вращения.

Производители сегодня предлагают две позиции, касающиеся комплектации. Первая – это полный пакет, в который входит контроллер и температурный датчик. Есть возможность сразу настроить прибор на требуемую температуру, а также на угол поворота, к примеру, от 0 до 180°. При этом возможны любые промежуточные значения. Вторая – это отдельный привод с датчиком внутри, к которому надо добавить контроллер, как отдельно стоящий элемент.

Чугунная арматура с сервоприводом для больших сетей отопления

Что касается контроллера, то это прибор, который решает задачи по управлению сигналами. В случае с отоплением он реагирует на температурные изменения, которые ему сигнализирует температурный датчик. Он сигналы обрабатывает и решает, что делать – открывать клапан или закрывать, а точнее, поворачивать по часовой стрелке или против. Сегодня производители предлагают огромную модельную линейку трехходовых кранов с электроприводами. Одна из самых популярных марок – «ESBE» (Швеция).

Трехходовой клапан ESBE с электроприводом

В первую очередь надо обозначить, что у этой марки клапанов внутри располагается шарик со сквозными прорезями. Последние открывают или закрывают два канала, третий всегда остается открытым. Через него в отопительную систему поступает теплоноситель. Градус поворота – 90÷180°.

ESBE от шведского производителя

В магазинах клапан этой модели продается отдельно от сервопривода, поэтому перед установкой их соединяют между собой путем вставки оси (вала) привода в верхнюю часть штока. В нем под ось есть отверстие. После чего надо точно по инструкции, приложенной к прибору, провести настройку в плане температурного режима.

Сегодня производитель предлагает достаточно широкий модельный ряд трехходовых клапанов ESBE с приводом и без такового:

Другие модели трехходовых клапанов

Еще один известный бренд – трехходовой клапан Навьен от южнокорейской компании. Необходимо отметить, что этот прибор является неотъемлемой частью двухконтурного котла этого производителя. И устанавливается он внутрь отопительного оборудования. Его основное назначение – разделять теплоноситель на подачу в отопительную сеть и на горячее водоснабжение.

Трехходовой клапан Навьен

Датская компания Danfoss – известный производитель трехходовых клапанов. Она предлагает четыре модели, которые предназначаются для разных систем:

Конструкция термосмесительного клапана и принцип действия

Как и большинство деталей и элементов конструкции твердотопливного котла, трехходовой или так же имеет простую и понятную конструкцию. В его состав входят:

• основной корпус;
• подпружиненный шток;
• две заслонки, тарельчатого типа;
• термостатический элемент (головка с фиксированными положениями).

На рисунке-схеме подробно показан механизм в разрезе, где и как расположены его основные элементы.

Глядя на конструкцию приспособления не трубно понять принцип действия. Рассмотрим детальнее происходящие процессы.

В обычном режиме работы отопительной системы основные заслонки, расположенные линейно, находятся в открытом положении. Недостаточно горячая вода свободно проходит свободно из котла в отопительный контур.

Термостатическая головка, оснащенная датчиком с чувствительной к температуре жидкостью, находится в стандартном положении. При возникновении внештатной ситуации, к примеру: со стороны котла в систему начинает поступать теплоноситель, температура которого превышает заданные параметры. Срабатывает датчик контроля температуры, приводящий в движение шток. Действующий механизм перекрывает основной, прямоточный проход, открывая одновременно с этим проход со стороны, через который поступает холодная вода. В результате смешивания воды разной температуры наступает выравнивание температуры до установленной нормы. Теплоноситель, уже нормальной температуры покидает устройство через патрубок в систему отопления. Регулировка термостатической головки прибора определяется степенью нажатия сильфона с расширяющей жидкостью на шток. Соответственно определяет чувствительность приспособления.

Момент срабатывания устройства определяется регулировкой головки, настроенной на определенную температуру.

Если вода продолжает в результате предпринятых действий нагреваться, устройство перекрывает основной входящий поток, открывая доступ холодной воды из третьего патрубка. Шток в данном случае находится в крайнем нижнем положении. К основному потоку уже подмешивается вода из третьего патрубка. При изменении температуры теплоносителя в сторону снижения, шток под действием датчика снижает давление, открывая доступ горячей воде.

Для того, что бы добиться правильной работы всего механизма, необходимо точно соблюсти требования по его установке. может устанавливаться в правостороннем или в левостороннем варианте, как на обратке, так и на подающем контуре. В процессе эксплуатации приспособление совершенно не требует обслуживания.

Принцип работы трехходового клапана

Трехходовой смесительный клапан устанавливается на тех участках трубопровода, где необходимо разделение основного потока теплоносителя на 2 контура:

• с переменным гидрорежимом;
• с постоянным.

Зачастую постоянный поток необходим для того, кому подается теплоноситель высокого качества и в установленных объемах. Его регулировка соответствует показателям качества. Касаемо же переменного потока, то он используется для объектов, где показатели качества не являются ключевыми. Здесь важную роль играет показатель коэффициента количества. Другими словами , подача тёплого носителя в этом случае осуществляется по требуемому количеству.

Обратите внимание! Одним из элементов запорной арматуры является и аналог прибора, о котором мы повествуем в данной статье, который называется двухходовой клапан. В чем его отличие? Он отличается от трехходового принципом своей работы

Дело в том, что один из элементов его конструкции, шток, не может перекрывать поток жидкости, имеющий постоянные гидравлические показатели.

Шток постоянно открыт, он настраивается на определенный объем жидкости. Исходя из этого, у пользователей появляется возможность получать требуемый объем как в плане количества, так и в плане качества. В общем, данный прибор не может остановить подачу жидкости для сети с постоянным гидравлическим потоком. А вот поток переменного типа он способен перекрыть, из-за чего появляется возможность регулировать давление/расход.

Можно создать один трехходовой клапан, соединив пару двухходовых. Но они должны работать в режиме реверса, то есть, при открытии одного, другой должен закрываться.

Трехходовой клапан для теплого пола или других целей работает со следующей последовательностью:

• к коллектору, который является одним из элементов теплого пола, поступает горячая вода;
• степень нагрева жидкости определяется во время ее прохождения через термосмесительный клапан;
• в том случае когда температура превышает установленный уровень, открывается проход откуда поступает охлажденная жидкость;
• оба потока смешиваются внутри;
• после того как температура падает до установленного предела, проход для холодной воды закрывается.

К недостаткам трехходовых клапанов, можно отнести вероятность появления резких скачков температуры, которые могут происходить при запуске нагретой воды, что может оказывать негативное воздействие на состояние трубопровода при смешении.

Трехходовой термостатический смесительный клапан применяется для того, чтобы:

• при необходимости перенаправлять потоки с разных трубопроводов;
• смешивать потоки диаметрально разных температур, для получения потока установленной температуры;
• динамически управлять направлением потоков для получения потока с постоянно установленной температурой;
• в водопроводной системе, это получение потока с заданной стабильной температурой;
• в отопительной системе, это получение отдельного смесительного узла со стабильно постоянной температурой циркуляции.

С помощью обычного шарового крана можно регулировать вручную. С виду он схож с обычным вентилем, но обладает такой особенностью как дополнительный выход. Данный вид арматуры используется для принудительного ручного управления.

Для автоматической регулировки используется особый трехходовой клапан, который оснащен электромеханическим прибором для того чтобы менять положение штока. Его нужно подключать к термостату для того, чтобы была возможность регулировать температурный режим в помещении.

Главные функции и особенности устройства

По принципу работы элемента, можно догадаться о происхождении его названия – трёхходовой клапан выполняет главную функцию – пропускает через 2 канала воду из разных источников:

• Теплоноситель с высокой температурой из трубы с подачей, связанной со стояком централизованного отопления или котлом-нагревателем;
• Прохладная вода, остывшая в ходе циркуляции по водяному контуру.

Потоки смешиваются друг с другом внутри клапана и покидают его через третий клапан уже с заданной владельцем температурой. Устройство работает постоянно, поскольку подмес осуществляется в процессе каждого рабочего режима греющего контура в стяжке пола.

Рабочий цикл имеет следующую последовательность: подогрев – отдача тепла – подмес остывшей воды – отдача тепла – подмес. Пропорция, в которой смешиваются потоки с разными температурами, должна контролироваться автоматически и постоянно.

Иначе производительность теплообмена полов с воздухом в комнате не будет напрямую связан с возможными перепадами градусов тепла. В таком случае владельцу придется выставлять параметры нагрева воды в ручном режиме.

Системы отопления

Подмес горячей воды в смеситель без участия владельца позволяет наличие термочувствительной головки. Именно она отвечает за пропускные возможности клапана на основе температуры смешиваемых потоков воды с обеспечением заданных параметров на выходе.

Трёхходовые клапаны могут использоваться в разных условиях и имеют различные назначения, поэтому встречается несколько их видов.

Отопительные домашние системы с батареями, подключенными к автономному котлу, требуют самого простого устройства. Трехходовой кран относительно недорог и отличается простотой по своему конструктивному исполнению, поэтому ставить их можно своими руками. В таком случае объемы смешивания потоков регулируются вручную самим владельцем.

Системы ГВС

В подаче горячего водоснабжения клапан трехходового типа нужен для обеспечения безопасной температуры воды – человек не должен обжечься. Устройства имеют простую и понятную конструкцию и отличаются от отопительных аналогов особым защитным блоком, предназначение которого – перекрытие горячей воды при отсутствии в трубах холодной.

Водяной теплый пол

Трехходовой клапан в составе водяного контура имеет усложненную конструкцию, поскольку нужен для поддержания теплоносителя в указанном диапазоне температур в зависимости от градуса окружающей среды.

В смесителе используется трехходовой клапан для регулировки интенсивности обогрева жилья автоматически, без участия владельца. В кране есть рукоятка для регулировки, а также нанесенная мерная шкала, по которой можно выполнять ручную настройку.

Характеристика оборудования

Теплоноситель из котла проходит по магистрали труб к коллектору. Из него жидкость поступает в напольный трубопровод. Отдавая тепло, она возвращается обратно к коллектору, который имеет отдельный обратный выход для охлаждённого теплоносителя. Циркуляционный насос нагнетает воду обратно в котёл.

При ручном управлении температурного режима на контуре с холодной водой и теплоносителе высокой температуры устанавливают вентили. Если комната прогрелась достаточно хорошо, то вентиль с горячей водой закрывают. Если в помещении холодно, то вентиль открывают.

Для автоматического регулирования режима отопления устанавливают трёхходовой смеситель с термостатом и выносным термодатчиком. Данная система образует термостатический клапан. Его устанавливают на входе в коллектор. Оборудование производится из латуни или из бронзы.

• Трёхходовой клапан имеет 3 выхода для горячей, холодной воды и для теплоносителя, который подаётся в напольную магистраль. На корпусе маркерами обозначено направление потоков различных температур.
• Для смешивания жидкости различной температуры предусмотрена смесительная камера.
• На корпусе располагается термостат, с регулятором температуры.
• Термодатчик расположен на термостате.
• Клапаны перекрывают выходы для холодного и горячего потока. Они могут быть тарельчатыми или игольчатыми. Их работа зависит от термостата.
• Термостат представляет собой систему, которая состоит из капсулы с жидкостью и подпружиненным штоком. К нему прикрепляются клапаны.
• Датчик температуры имеет цифровую панель, на которой обозначены режимы отопления.

Рекомендуем: Какие характеристики имеет двухжильный тёплый пол?

Термостат может находиться в термоголовке или в сервоприводе. Устройства имеют различную схему, но одинаковый принцип работы. Термоголовка представляет собой термостат, работа которого осуществляется с помощью жидкости: она чувствительна к перемене температуры.

Сервоприводы функционируют от электрической сети. Жидкость заключена в ёмкость. В ней находится нагревательная пластина. Сервопривод устанавливают на коллектор.

Трёхходовой смеситель предназначен для системы отопления больших площадей. В отдельных помещениях или в дачных домиках к коллектору подключают двухходовой вентиль. Его устанавливают на контур с теплоносителем высокой температуры. Вода проходит через него только в одном направлении.