Трехходовой клапан для теплого пола

Выбираем надежный трехходовой клапан для теплого пола: виды и особенности + правила подключения

Я приветствую моего уважаемого постоянного читателя! Современные инженерные системы призваны сделать нашу жизнь более комфортной. Но они же требуют применения новых технических решений и устройств. Эта статья – об одном из таких устройств. В этой статье речь пойдет о том, для чего нужен и как работает трехходовой клапан для теплого пола.

Что это такое и для чего он нужен

Оптимальный современный способ обогрева – устройство в доме теплого пола. Теплый пол позволяет равномерно обогреть все помещение снизу и не тратить тепло на нагрев воздуха под потолком, обогреть только нужные комнаты или даже их отдельные участки. Обогрев с помощью системы теплого пола позволяет сэкономить до 30% топлива и финансов по сравнению с напольным и настенным отоплением.

В системе теплого пола используется теплоноситель с максимальной температурой +45 °С, а котлы нагревают теплоноситель до температуры 80…90 °С. Поэтому для обеспечения нужной температуры теплоносителя необходимо устройство, смешивающее горячую воду из котла и холодную воду из обратки. Для пола очень важно не превышать температуру теплоносителя. В качестве этого устройства в коллекторном узле и используется смешивающий трехходовой клапан.

Назначение и область применения

Трехходовой клапан применяется для регулирования температуры теплоносителя в трубопроводах, залитых в стяжку пола.

Теплые полы у нас пока еще не очень широко распространены, в основном их монтируют в частных домах. Но люди постепенно понимают надежность такого варианта отопления и видят экономию, и теплые полы постепенно завоевывают популярность как в общественных, так и офисных и административных зданиях.

Если взвесить все плюсы и минусы применения теплых полов, то значительная экономия перевешивает дороговизну и сложность монтажа всей системы.

Характеристики

Характеристики смесительных клапанов включают в себя:

1. Способ управления – механический или с помощью электропривода.
2. Диаметры патрубков.
3. Рабочее давление. Все трехходовые регуляторы рассчитаны на давление не меньше 1,6 МПа, а в частном доме в системе отопления пола давление не превышает 0,2-0,3 МПа, поэтому при покупке любой клапан по номинальному давлению подходит для частного дома.
4. Пропускную способность.

Из каких материалов изготавливают

Трехходовые смешивающие клапаны изготавливают из следующих материалов:

• Латунь. Сплав меди с добавлением цинка не подвержен коррозии, латунная арматура прочна, долговечна. Иногда латунные изделия покрывают хромом или никелем – в эстетических целях, так как металл темнеет со временем. Это самый распространенный материал для регулирующих устройств отопления в жилых домах.

• Бронза. Также сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием. По качеству не уступает латуни, но встречается редко.

• Нержавеющая сталь. Отличный материал для регулирующей арматуры. Ее долговечность, стойкость к коррозии и прочность выше, чем у латуни. Но нержавейка дороже, и использовать такие регуляторы в частном доме не имеет смысла.

Для регулирующих трехходовых клапанов используют также титан, углеродистую сталь с защитным покрытием, но это скорее варианты для промышленности. Керамику не применяют, она не выдерживает бесконечных срабатываний. Изредка встречаются дешевые изделия из силумина – сплава алюминия и кремния. По качеству изделия из силумина не выдерживают никакой критики – они очень быстро выходят из строя.

Практически всегда для монтажа систем теплого пола в частном доме используют латунные трехходовые вентили.

Принцип работы и устройство

Для регулирования степени нагрева теплоносителя в системе теплого пола применяется смесительный трехходовой клапан, имеющий один выход и два входа. Принцип действия: в устройство поступают два потока – горячая и холодная вода – и автоматически смешиваются в определенной пропорции.

Пропорция определяется настройкой терморегулятора. Клапан не меняет давление в трубопроводе (кроме незначительных потерь при прохождении воды через арматуру). Бывают модели с электроприводом – они позволяют очень точно регулировать температуру теплоносителя.

Конструкция клапана включает в себя корпус, регулирующие элементы (золотники), соединенные со штоком, термоголовку, управляющую штоком и через его движение золотниками. В корпусе имеются седла с уплотнителями. При повороте штока жестко связанные с ним золотники приоткрывают или перекрывают потоки холодной или горячей воды, меняя температуру воды на выходе из вентиля.

Шток поворачивает термоголовка, которая срабатывает при повышении и понижении температуры выходящего теплоносителя. Устройства с электроприводом срабатывают от автоматики: она включается, если поступает команда от датчиков температуры.

Существуют трехходовые клапаны, в основу конструкции которых взят шаровой кран. Регулирующий орган здесь имеет форму шара или сектора с отверстием сложной формы. Шток в таких приводах вращается.

Преимущества и недостатки

Преимущества трехходовых смешивающих клапанов:

• Простая конструкция.
• Стабильное регулирование.
• Надежность.
• Герметичность.
• Достаточная точность регулировки (максимум точности – до 1°С).
• Долговечность.
• Относительно компактные габариты.

Самое большое достоинство применения трехходовых клапанов – трубопроводы и соответственно стяжка и покрытие пола не перегреваются, что предотвращает преждевременный выход из строя стяжки и покрытия.

Недостатки:

• Гидравлическое сопротивление трехходовых конструкций выше, чем у обычного двухходового вентиля.
• Конструкция корпуса и золотника допускает наличие застойных зон – периодически придется демонтировать устройство и очищать от окалины, мусора, органических примесей.
• Недостаточная точность регулировки температуры в помещении. Регулировочный клапан достаточно точно регулирует только температуру выходящего теплоносителя, а температуру обогреваемого помещения – приблизительно.

Чтобы обеспечить комфортный уровень отопления, придется подбирать соотношение температуры выходящего потока и температуры в помещении «методом тыка». К сожалению, трубопроводы теплого пола намного больше радиатора, и точность регулировки обеспечить невозможно. Еще больше усложняет ситуацию инерционность теплого пола – 100-миллиметровая цементная стяжка прогревается очень медленно.

Но если стоически относиться к медленному нагреву или охлаждению помещения, то клапан с механической регулировкой вполне подходит для применения в системе отопления частного дома или квартиры.

Намного больший комфорт обеспечивают клапаны с электрическим приводом, управляемые системой «умный дом» с датчиками температуры в каждой комнате. Но такие устройства очень дороги.

Виды

Трехходовые клапаны подразделяются по принципу действия. Бывают разделительные и смесительные клапаны. В системах теплого пола (и в радиаторах) применяются смесительные устройства, регулирующие температуру выходящего теплоносителя путем смешивания холодной и горячей воды.

По способу приведения в действие трехходовые устройства бывают:

1. Ручные. Встречаются очень редко, стоят недорого. Удобны, если теплые полы смонтированы в 1-2 комнатах – например, ванной и детской.
2. Автоматические.

В ручных положение штока и регулировка температуры выходящей воды регулируется вручную рукояткой. В автоматических движением штока управляет либо термоголовка, либо электропривод, управляемый автоматикой с термодатчиками.

Автоматические клапаны бывают:

• Самый простой вид – с термостатической головкой. Срабатывают при увеличении температуры (реагируют на повышение давления). Такие устройства используют для радиаторов. Жидкость в приводе при увеличении температуры расширяется и приводит в действие шток.
• С термостатической головкой и выносным датчиком.
• С электроприводом. Шток приводится в движение при помощи электродвигателя. Двигатель управляется контроллером, на который поступают сигналы с температурных датчиков. Привод может управлять клапаном с помощью соленоида (магнита) или механической передачи (сервопривода).
• На производстве в системах с большими давлениями и диаметрами используются пневматические или гидроприводы.

Виды клапанов приведены на фото:

Маркировка клапанов

Трехходовые клапаны маркируются буквами и цифрами:

• Название фирмы.
• Серия и номер модели (например, VTA 321).
• Условный диаметр в мм (DN 20).
• Температурный режим, например 20-45С – режим от 20 до 45 °С.
• Пропускная способность в м³ – KVS 1,6 – 1,6 м³/час.

Пример маркировки клапана фирмы ESBE выглядит следующим образом:

ESBE VTA 321 DN 20 20-45C, kvs 1,6

Типоразмеры: ½», ¾», 1″, 1¼» и так далее либо в мм – 15, 20, 25 мм и т.д.

Срок службы

Срок службы в первую очередь зависит от качества самого клапана, во вторую – от числа срабатываний. Можно рассчитывать на то, что клапан прослужит 10 лет и больше. Чаще выходят из строя термоголовки и электроприводы.

Как выбирать

Устройство теплого пола даже в частном доме – достаточно сложная инженерная система с неоднозначным результатом. При некачественной регулировке вся выгода может исчезнуть, поэтому нельзя экономить на коллекторном узле и регулировочной арматуре. Хорошие трехходовые клапаны недешевы, на рынке или в интернете велика вероятность приобрести некачественную продукцию.

Для системы теплого пола лучше покупать оборудование в гипермаркете или специализированном магазине. Сертификат должен быть обязательно! Или паспорт с «мокрой» печатью и заполненной гарантией. Чек нужно сохранить.

Обычно покупают изделия из латуни. Клапаны из нержавеющей стали стоят дороже и реже продаются. Силумин не стоит даже рассматривать – изделия из него плохо переносят постоянные открытия-закрытия, а регулировочная арматура стоит немало.

При покупке в магазине необходимо осмотреть клапан – чтобы не было сколов, трещин, замятий. Нужно постараться заглянуть внутрь клапана – на латунных изделиях без покрытия внутренняя часть должна быть золотистой (а не бело-серебристой, как у силумина). Можно сориентироваться по весу. Силуминовые изделия весят намного меньше латунных – плотность латуни примерно в три раза больше, чем у силумина.

Популярные производители

На первом месте по качеству – продукция шведской фирмы ESBE. Фирма более ста лет выпускает трубную арматуру различного назначения. Второе место занимает американская компания Honeywell. Распространена арматура фирм HEIMEIER, HERZ, Navien, Danfoss, Mut, Oventrop, Siemens. Стоимость этих изделий опережает качество. Более приемлемая цена у продукции совместного итальянско-российского производителя Valtec.

Примерная цена

Таблица выше это цены на Трехходовой клапан с термоголовкой. Чтобы узнать, сколько стоит оборудование в вашем регионе, лучше обратиться в ближайший строительный гипермаркет. Примерные цены на трехходовой клапан с электроприводом:

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.

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.

Советы специалистов

Перед выбором регулирующего оборудования необходимо определиться, какую площадь требуется обогреть. Если будет отапливаться ванная, часть пола спальни или детской комнаты, нет необходимости приобретать арматуру с термоголовкой – проще использовать трехходовой вентиль с ручным управлением, чем устанавливать полноценный дорогой смесительный узел.

Стоимость смесительно-распределительного узла с запорной и регулирующей арматурой, коллектором, манометром, краником Маевского превышает стоимость всех трубопроводов (если они выполнены из полимера, а не из дорогой меди).

Если система теплого пола включает несколько помещений, то необходимо перед монтажом заказать проект у квалифицированного инженера-сантехника – в нем будут указаны характеристики клапана. При большой площади теплых полов и большом количестве комнат понадобится один или несколько смесительных узлов.

Схема подключения каждого узла включает в себя коллектор – распределительную гребенку, к которой присоединены трубопроводы отопления. Перед коллектором устанавливается трехходовой смесительный вентиль и насос. Клапан может быть с термоголовкой или с датчиками, контроллером и электроприводом.

Я прощаюсь с моим уважаемым читателем. Желаю вам использовать полезную информацию, полученную из статьи, на практике при устройстве теплого пола у себя дома. Подписывайтесь на обновления сайта, приводите на сайт друзей, делитесь интересной информацией с друзьями в соцсетях.

Расчёт и Подбор Трёхходового клапана

Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Методика расчёта трёхходового клапана

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:

• 1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
• 2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
• 3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
• 4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
• 5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики

Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

Линейно/линейная. Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

Логарифмическо/логарифмическая. Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

Логарифмическо/линейная. Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета

Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:

Для трёхходовых клапанов авторитет определяется для каждого из двух циркуляционных колец проходящих через порты A-AB и B-AB.

Определив оптимальный диапазон авторитетов и расходную характеристику, определяют допустимый диапазон потерь давления на трёхходовом клапане и переходят к определению его пропускной способности.

Расчёт пропускной способности

Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода

Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:

• Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
• Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
• В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
• От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
• Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
• Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
• Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

• Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
• Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
• Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.
• Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

• «Нет» — кавитации точно не будет.
• «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
• «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.

Как устроен смеситель для теплого пола – принцип работы, виды, правила установки

Для создания комфортного микроклимата в современных домах требуются новые, более эффективные системы отопления, одной из которых является «теплый пол». Подобные обогревательные узлы могут быть разного вида в зависимости от нагревательного элемента, однако внимания заслуживают электрические и водяные системы. В них горячая вода циркулирует по предварительно проложенному контуру, а нагревательный элемент равномерно распределяет тепло. Чтобы система работала более эффективно, требуется установка смесителя для теплого пола.

Назначение смесительного узла

В отличие от системы отопления с радиаторами, в которой теплоноситель следует нагревать до 80-90 градусов, напольный обогрев нуждается в более низкой температуре, не выше 40 градусов. В этом случае нахождение на полу будет комфортным, а риск получения ожогов минимальным. Смесительная группа создает определенные условия, благодаря которым нагреватели скрытого типа полноценно выполняют свою функцию.

Смесительный узел системы «теплый пол» является незаменимой составляющей, которая дает возможность подключения коллектора. Коллекторная установка позволяет смешивать горячую и холодную воду, тем самым создавая комфортный микроклимат в помещении. Но коллекторный узел для теплого пола также можно использовать как самостоятельный регулировочный аппарат.

В систему отопления врезают определенное насосное оборудование, которое обеспечивает принудительную циркуляцию воды по контуру «теплого пола». Большая часть такого оборудования оснащена двухходовыми или трехходовыми дросселями питания, которые регулярно добавляют холодную воду из обратного трубопровода в теплоноситель.

Преимущественные характеристики смесителя

Узел смешения для теплого пола имеет несколько преимущественных моментов, которые делают его более эффективным и популярным. Среди них особое внимание привлекает следующее:

• Система «теплый пол» со смесительным узлом потребляет на 50% меньше электроэнергии, чем электрические скрытые обогреватели.
• Термосмеситель регулирует температуру нагревательного устройства, не позволяя ей подниматься до максимальных пределов. Применение теплого пола полностью безопасно для всех обитателей дома, так как риск получения сильного ожога сводится к нулю, поскольку узел подмеса для теплого пола исключает подобные случаи.
• Система со смесительной группой для теплого пола может эксплуатироваться до полувека, несмотря на то, что теплоноситель имеет свойство изнашиваться. По сравнению с устройствами, имеющими аналогичные функции, теплый пол со смесительным узлом считается более выгодным. Соблюдение технологии укладки нагревательного блока позволяет увеличить срок службы всей системы.
• Система полностью соответствует гигиеническим и санитарным требованиям. Ухаживать за скрытым блоком достаточно просто, а регулярный подогрев способствует быстрому испарению влаги, следовательно, грибок и плесень в такой системе не образуются.
• Уровень нагрева системы может регулироваться в зависимости от уличных показателей температуры. Это возможно благодаря наличию статического термоклапана, подключенного к регулятору.
• Ручное управление позволяет самостоятельно регулировать работу смесительного узла.
• В системе может использоваться режим ограничения, благодаря которому в помещении поддерживается комфортный микроклимат. Терморегулятор позволяет устанавливать определенные температурные значения, а устройство поддерживает их. Следовательно, теплоноситель не будет сильно охлаждаться или перегреваться.

Основные функции смесителя и принцип его работы

С помощью насосно-смесительной группы для теплого пола теплоноситель циркулирует по системе и осуществляется его регулировка. Основными составляющими являются:

• Циркуляционный насос, с помощью которого теплоноситель принудительно движется по контуру системы «теплый пол».
• Термостатический двухходовой клапан, который подает в систему тепловой источник дол достижения определенных температурных значений.

Описание разных типов коллекторов

Смесительный коллектор для теплого пола является основной составляющей прибора, отвечающего за регулировку подачи воды. Эта составляющая имеет несколько разновидностей.

Тип № 1

Основную функцию этой модели выполняет трехходовой клапан, он смешивает новый теплоноситель, поступающий из котла, с тем, который имеет более низкую температуру. Его дросселя чаще всего имеют сервопривод, который необходим для управления работой термостата и погодозависящих датчиков.

Этот тип можно назвать самым оптимальным вариантом смесителя для теплого водяного пола, хотя нельзя не учитывать его недостатки. Во-первых, сигнал терморегулятора может привести к полному открытию клапана. В результате этого в трубопровод поступит большое количество воды, нагретой до температуры 85-90 градусов. Такие перепады чаще всего провоцируют разрыв теплоносителя в результате сильного повышения давления.

Во-вторых, регуляционная установка имеет повышенную пропускную способность. Это делает затруднительным процесс регулирования температурных условий, следовательно, обогрев помещений будет малоэффективным.

Несмотря на эти недостатки, теплый пол со смесительным узлом такого типа эффективно обогревает помещения, имеющие достаточно большую площадь.

Тип № 2

Этот тип смесителя для коллектора теплого пола основан на работе двухходового регулировочного клапана. В отличие от первого варианта смешивание воды происходит постоянно, а не по сигналу термодатчика. Следовательно, температурный режим напольной поверхности не превышает заданные показатели.

Особенностью двухходового клапана является малая пропускная способность, это означает, что температурные условия будут регулироваться стабильно и постепенно.

Недостатком такого типа является ограничение отапливаемой площади. Специалисты не рекомендуют устанавливать системы нагрева скрытого типа с таким смесительным узлом в помещения площадью не более 200 квадратных метров.

Описание коллекторной распределительной установки

Одной из важных элементов системы «теплый пол» является коллектор. Именно он регулирует режим нагревательных элементов и распределяет теплоноситель, нагретый до определенной температуры, по отопительному контуру.

Для полноценной и эффективной работы коллектора требуется установка дополнительных элементов, включая термоклапаны и расходомеры. Поэтому не рекомендуется заниматься самостоятельной сборкой смесительного узла для теплого пола без насоса. Лучше всего доверить выполнение монтажных и установочных работ профессиональному мастеру. Он правильно подберет комплектующие детали для сборки коллекторного блока.

Процесс монтажа

Подключать системы подобного типа должны именно специалисты или сервисные работники компании, поставляющей и реализующей смесители для системы «теплый пол». Однако для общего ознакомления можно изучить процесс ввода узла в работу. Кроме того эту информацию должны изучить домашние мастера, которые планируют самостоятельно выполнить работу подобного типа.

Монтаж распределительного узла для теплого пола состоит из пяти этапов:

• На первом этапе определяют место, где будет располагаться коллекторная группа, и подводят подающую и обратную трубу общей отопительной системы.
• На втором этапе выполняют подключение клапанов и коллекторного узла и проводят подготовительные действия для монтажа контура.
• Третий этап предполагает монтаж соединительных элементов и установку манометра, температурного датчика и других контрольных и измерительных приборов.
• Четвертый этап можно назвать тестовым, так как в это время настраивают работу смесительного узла и выполняют тестовые запуски системы. Это позволяет проверить правильность подключения и установки оборудования, а также убедиться в исправности работы коллекторного узла и всей системы в целом.
• На пятом заключительном этапе проверяют герметичность системы «теплый пол» и соединительных узлов. Если в результате проверок не выявлены протечки, а система безупречно функционирует, то монтаж коллекторного узла для теплого пола можно считать завершенным.

Трехходовой клапан нужно правильно подобрать по пропускной способности. Также он должен иметь нужный диаметр резьб (1/2 или 3/4 дюйма), и совмещаться должным образом с термоголовкой или сервоприводом.

Есть варианты конструкций клапана со встроенным температурным датчиком, поэтому он в термоголовке не нуждается.

В перечнях оборудования компаний можно встретить весьма много устройств подобного типа, из всего этого предстоит выбрать то, что нужно, что не всегда просто. Во многом сделать правильный выбор помогут знающие специалисты торгующей организации. Но полагаться только на их мнение не следует, лучше разобраться в вопросе самостоятельно.

Смесительные и разделительные трехходовые клапана

Трехходовой клапан представляет из себя узел смешения (разделения) потоков жидкости с тремя подключениями. На корпусе клапана стрелками указывается выполняемая им функция. Например, устройство смешивает 2 потока в разных пропорциях в зависимости от положения тарельчатого клапана.

В первом крайнем положении на выход попадет только первый поток, в другом крайнем – только второй поток, в среднем положении потоки смешаются в равных пропорциях, например.

• Если подаются жидкости с разной температурой, то с помощью клапана можно регулировать температуру жидкости на выходе, получаемую в результате смешения двух потоков.

Клапан разделения будет разделять потоки на 2 направления, подмешивая в той или иной пропорции теплоноситель в разные ветви. Его применение точно такое же, как и клапана смешения, только установка по ветвям зеркальная.

• На основе обоих клапанов можно создать узлы регулировки температуры в отопительных сетях. При этом температура на выходе может настраиваться встроенным термодатчиком или клапан может регулироваться термоголовкой, с выносным температурным датчиком.

Конструкции трехходовых клапанов

Чаще применяются седельные клапана, в которых седло перемещается на подпружиненном штоке и перекрывает входные отверстия. Это распространенная конструкция, которая применяется с термоголовками нажимного действия.

Другой вариант – поворотно-шарикового переключения. Переключение между потоками происходит при поворачивании регулятора, что обычно делается сервоприводом по команде от термодатчика. Такая система дороже и энергозависимая.

Схема применения трехходового клапана

Типичная схема подключения трехходового клапана, для защиты теплообменника твердотопливного котла от холодной обратки. Осуществляется подмес теплоносителя с подачи в обратку по малому кругу. Цель – поддерживать на обратке всегда больше, чем 55 градусов, чтобы не происходило конденсации водяных паров на теплообменнике, и соответственно, чтобы не было значительных загрязнений и кислотной коррозии.

Сильфонный датчик термоголовки устанавливается на обратке и дает команду термоголовке о степени нажима на шток седельного трехходового клапана смешения. Предварительное открытие регулируется вращением настройки.

Где еще применяются трехходовые клапаны

Типичное применение регулировки температуры теплоносителя с помощью трехходовых клапанов следующее.

• Регулировка температуры теплоносителя подаваемого с буферной емкости. В заряженном теплоаккумуляторе может быть слишком горячая жидкость, не востребованная в доме. Поэтому клапаном осуществляется подмес холодной обратки в подающую струю согласно настройкам владельцев.

• Поддержание температуры теплоносителя в контурах теплого пола. Для нормальной работы теплых полов, температура на подаче не должна превышать 55 град. Котлы же для радиаторной сети выдают обычно побольше. В большинстве схем теплых полов устанавливаются насосно-смесительные узлы поддерживающие стабильную температуру при перепадах давления и расхода теплоносителя.

• В сложных схемах отопления, где после выравнивателя давления (буфера, гидрострелки, кольца) подключены контуры с разной потребностью в температуре. Регулировку надежней выполнить не путем уменьшения расхода по контуру, а смесительным узлом на основе трехходового клапана.

Вместо трехходового клапана во многих схемах может применяться двухходовой, регулирующий количество потока, который затем будет подмешиваться на тройнике в основную струю. Но эти узлы требуют стабильного давления, а также особого расчета, поэтому двухходовой клапан можно встретить в заводских насосно-смесительных узлах.

Иногда требуется только фиксированная температура на выходе. Клапан с терморегулирующим устройством дешевле…

Как подобрать трехходовой клапан по пропускной способности

Основной характеристикой трехходового клапана является условная пропускная способность, обозначенная как Kvs, м³/ч. Она указывается при условии разницы давлений на штуцерах клапана 1 Бар.

Например, в каталоге (в характеристиках) можно встретить Kvs = 2,5 в м³/ч, это значит, что при давлении 1 бар через полностью открытый клапан за час пройдет 2,5 куба теплоносителя. Но как пользоваться этой цифрой в реальных условиях?

• Во первых, нужно узнать, сколько нам нужно пропустить жидкости через такой клапан? Во вторых, — какой перепад давления будет на клапане в нашей схеме?

Требуемый расход жидкости Ктр, м куб./час через клапан для любой схемы не сложно вычислить по формуле:

Расчет трехходового клапана

Ктр=0,86 Q/∆t, где Q – мощность ветви (тепловая нагрузка), для котла или цепи отопления всего дома принимается по мощности теплогенерации кВт, ∆t – разница температур подачи и обратки, обычно это 20 град, а для теплого пола – 10 град.

Тогда для обвязки 20 кВт-ного котла через клапан должно проходить жидкости не менее чем Ктр=0,86 20/20=0,86 м куб/час, при перепаде давления 1 бар.

Но у нас перепад давления намного меньше – порядка 0,2 бар. При таком давлении пропускная способность клапана должна быт значительно больше. Какая именно?

• Перепад давления для любой схемы между подачей и обраткой не будет превышать 0,2 бар, типично находится в пределах 0,1 – 0,2 бар.

Существует некая импирическая формула на этот счет, — пропускная способность клапана в нашей схеме должна быть не менее, чем

К= Ктр/√р, м куб/час, К= 0.86 / √0.2 = 1.9 м³/ч.

Подбираем клапан с большей характеристикой: Kvs больше чем К, но не намного, чтобы не сильно переплачивать за объемность конструкции, подходит Kvs =2,5 м³/ч.

Подбираем трехходовой смесительный клапан с такой пропускной способностью от известного производителя и считаем, что он обеспечивает нам нормальное смешения в схеме с мощностью 20 кВт.

В целом, подбор термоголовок, их размещение, настройка работы с выбранным трехходовым или двухходовым клапаном является не столь простой задачей. Для новичков желательна консультация, по крайней мере, опытного продавца с демонстрацией монтажа и инструкцией по применению, созданию смесительного узла, и определению подходит ли он для конкретной схемы. Тем более, если планируется применять электропривод. Или остается доверить эту работу специалисту.

Вычисление коэффициента Kv

Основной расходной характеристикой регулирующей арматуры является условный коэффициент расхода Kvs. Его величина обозначает характерный расход через данную арматуру в четко установленных условиях при 100%-ом открытии. Для выбора регулирующей арматуры с тем или иным значением Kvs необходимо произвести расчет коэффициента расхода Кv, который определяет объемный расход воды в м3/час , который протечет через регулирующий клапан в определенных условиях (потеря давления на нем в 1 бар, температура воды 15 оС, турбулентное течение, достаточное статическое давление, исключающее возникновение кавитации в указанных условиях).

Ниже в таблице приведены формулы расчета Кv для различных сред

Преимуществом данного коэффициента является его простая физическая интерпретация и то, что в тех случаях, когда рабочей средой является вода, можно упрощенно рассчитать расход прямой пропорцией к корню квадратному перепада давления. Достигнув плотности 1000 кг/м3 и задав перепад давления в барах, получим простую и самую известную формулу для расчета Кv:

Кv = Q / √ Δp

На практике вычисление коэффициента расхода производится с учетом состояния регулирующей цепи и рабочих условий материала по приведенным выше формулам. Регулирующий клапан должен быть подобран так, чтобы он был способен регулировать максимальный расход в данных эксплуатационных условиях. При этом следует контролировать чтобы наименьший регулируемый расход также поддавался регулированию.

При условии, что регулирующее oтношение клапана: r > Kvs / Kvmin

По причине возможного минусового допуска 10% значения Kv100 относительно Kvs и требования касательно возможности регулирования в области максимального расхода (снижение и повышение расхода) рекомендуется выбирать значение Kvs регулирующего клапана, которое больше максимального рабочего значения Kv:

Kvs = 1,1 ÷ 1,3 Kv

При этом необходимо принимать во внимание содержание “предохранительного припуска” в расчете предполагаемого значения Qmax, который может стать причиной завышения производительности арматуры.

Упрощенный процесс расчета трехходового смесительного клапана

Исходные данные: среда — вода 90 оС, статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар),

Δpнасос 02= 35 кПа (0,35 бар), Δpтрубопр= 10 кПа (0,1 бар), Δpтеплообм= 20 кПа (0,2 бар),