Сферы применения
Трехходовой клапан, принцип работы которого был рассмотрен выше, обладает достаточно широкой сферой применения. Так, такие его разновидности, как электромагнитное устройство или же прибор с термоголовкой, часто встречаются в современных магистралях, где требуется корректировка пропорций при смешивании двух разделенных потоков жидкости, но без снижения мощности или объема.
Что же касается использования в быту, то самым популярным здесь считается термостатический смесительный прибор, с помощью которого, как уже отмечалось выше, можно регулировать температуру рабочей жидкости. Эта жидкость может подаваться как в трубопровод «теплого пола», так и в отопительные радиаторы. А если клапан еще и имеет автоматическое управление, то контролировать температуру в жилище можно будет без каких-либо проблем!
Обратите внимание! Применение трехходового клапана в отопительной системе в целях уравновешивания перепадов температуры крайне выгодно не только в плане комфорта и удобства, но и в плане экономии средств. Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно
В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений
Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно. В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений.
Подобного рода регулирующие устройства также используются в системах водоподачи в целях получения перманентного потока с требуемой температурой. Простейшим примером является обыкновенный смеситель, при котором можно сделать воду горячее/прохладнее открытием/закрытием холодного крана.
Предохранительный клапан для бойлера
Ранее мы описывали как выбрать и подключить предохранительный клапан для бойлера, рассказывали о сферах его применения и внутреннем устройстве. В дополнение к этой статье рекомендуем ознакомится: все подробности тут
Конструкция и назначение клапана
Стандартный трехходовой клапан состоит из следующих элементов:
- трех патрубков, подключенных к контурам системы отопления;
- смесительной камеры, внутри которой производится регулировка температурного режима;
- штока, перекрывающего ход воды из какого-либо патрубка;
- терморегулятора, приводящего шток в движение в зависимости от заданных пользователем параметров.
Трехходовой клапан в разрезе
Устройства данного вида могут быть использованы:
- в отопительных системах жилых и производственных помещений для смешивания или разделения потока теплоносителя;
- в системах теплый пол (по аналогии с предыдущим пунктом);
- в системе горячего водоснабжения для исключения возможности повышения температуры воды.
Принцип действия и типы приводов клапана
Изделие производится разных конфигураций и с различными приводами, но принцип работы трехходового клапана остается неизменным: смешивать два потока с разными температурами в один, температура которого задана пользователем или требуется по схеме. Жидкость внутри клапана течет от одного патрубка к другому до тех пор, пока не изменится ее температура и не достигнет установленного значения. Тогда привод постепенно открывает поток из третьего патрубка, удерживая температуру выходящей воды в рамках заданного значения. На этом основании такой кран и называется трехходовым.
Принцип работы трехходового клапана
Любой трехходовой смесительный клапан имеет два входных и один выходной патрубки. Распределение потоков осуществляется с помощью привода, который бывает нескольких видов:
- Термостатический привод (термостат) является одним из самых популярных, работает за счет теплового расширения чувствительного элемента, вследствие чего происходит нажим на шток клапана и жидкость начинает смешиваться.
- Широко распространенный тип привода, который устанавливается в трехходовой переключающий клапан – это электрический, действует от сигнала с блока управления.
- Клапан может управляться нажатием на шток приводом термостатической головки. Она реагирует на температуру воздуха, которую определяет сама или с помощью выносного датчика и капиллярной трубки. Привод чаще всего используется в напольных системах обогрева.
Стационарные твердотопливные котлы не могут быть напрямую включены в систему отопления. Одна из причин – нельзя допустить попадание холодной воды в рубашку котла, пока он не разогрелся. В противном случае на стенках топки выделяется конденсат, который, смешиваясь с пеплом, образует прочный слой нагара. Он препятствует свободному теплообмену, уменьшая КПД установки, а счистить нагар очень трудно. Вторая причина – нужно защищать чугунные топки от перепада температур при непредвиденной остановке насоса вследствие отключения электричества, а потом его запуска. Задача — не пустить холодную воду внутрь горячего котла, для чего и нужен трехходовой клапан. Он заставит циркулировать теплоноситель по малому кругу, пока тот не нагреется, и только потом станет подмешивать холодную воду.
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.
Границы регулирования трехходового клапана
Рассчитаем диапазон регулирования трехходового регулирующего клапана. Для того рассмотрим батарею воздухоохладителя, подключение которой выполнено с обратимым теплосъемом. Известно, что при номинальном расходе Qv гидравлическое сопротивление составит ΔРбат=5 м вод. ст (рис.98.49).
На первой схеме рис.98.49 мы видим клапан VЗV сопротивлением ΔРvзv в 10 раз меньшим, нежели сопротивление батареи. Клапан служит для изменения расхода через батарею. Его диапазон регулирования составит: ΔРvзv/(ΔРvзv+ ΔРбат)=0,5/(0,5+5)=0,09.
На второй схеме сопротивление клапана ΔРvзv будет в 10 раз больше сопротивления батареи, поскольку клапан служит для изменения расхода воды через батарею, диапазон регулирования которой составляет: ΔРvзv/(ΔРvзv+ ΔРбат)=50/(50+5)=0,91.
Применение и схемы подключения
Для того чтобы холодный теплоноситель не попадал в рубашку твердотопливного котла при его разогреве, применяется схема подключения трехходового клапана с первичным контуром циркуляции:
Подключение трехходового клапана
Трехходовой кран отсекает холодную воду из обратного трубопровода, чтобы на внутренних стенках камеры твердотопливного котла не появлялся конденсат, который может значительно сократить срок службы агрегата. Теплоноситель циркулирует в первичном контуре, пока не нагреется до температуры, установленной на термоэлементе клапана, обычно это 40—50 ⁰С. По достижении этой температуры термостат воздействует на шток, постепенно приоткрывая поток холодной воды из системы отопления. Для гидравлической настройки всей системы в малый контур врезан балансировочный вентиль. Для правильной работы схемы обвязки котла циркуляционный насос должен устанавливаться после трехходового крана, а не перед ним, это очень распространенная ошибка.
Продолжением этой схемы может быть организация вторичного контура циркуляции, в котором задействован собственный насос и трехходовой клапан для отопления. Подключение осуществляется по такой схеме:
Трехходовой переключающий клапан
Во вторичном контуре происходит подмешивание в систему отопления горячей воды от котла по мере необходимости, а насос обеспечивает циркуляцию в этом контуре. Трехходовой кран и насос управляются контроллером, который получает данные о параметрах теплоносителя от датчиков. Отбор воды для бойлера производится между двумя контурами, где теплоноситель имеет максимальную температуру, подключение трехходового клапана к котлу в первичном контуре выполняется, как это было показано в предыдущей схеме.
Многие производители котельного оборудования устанавливают в своих отопительных агрегатах дополнительный контур для обеспечения потребителей ГВС. С целью выдержать параметры горячей воды на подаче в дом оборудование для переключения основного теплообменника на контур ГВС и обратно устанавливается внутри котла. Принцип работы и устройство трехходового клапана газового котла, задействованного в этом процессе, мало чем отличается от изделий, описанных выше. Есть небольшая разница в конструкции, которая представляет собой прямой коллектор, внутри него движется элемент, перекрывающий боковые патрубки. Шток вращается с помощью сервопривода по команде от встроенного блока управления котла.
Еще одна сфера применения – управление напольным отоплением, для этого обычно применяется трехходовой клапан с термоголовкой и выносным датчиком температуры. Общая схема выглядит таким образом:
Трехходовой смесительный клапан с термоголовкой
Схема обеспечивает подачу во все комнаты теплоносителя с одинаковой температурой. Трехходовой кран нужен для того, чтобы не допустить перегрева, так как для напольных систем отопления не требуется такая горячая вода, какая поступает из котельной установки. Насос создает циркуляцию во всех контурах, а клапан подмешивает в подающий коллектор горячий теплоноситель по мере необходимости. Такой смесительный узел – один из самых простых вариантов подключения, схема усложняется, когда требуется регулировка температуры в каждом помещении отдельно.
Сферы применения
Современные клапаны пользуются широким спросом и активно применяются в разных сферах человеческой деятельности. Зачастую их устанавливают в современных отопительных магистралях, которые нуждаются в постоянной корректировке пропорций при смешивании различных потоков теплоносителя. Для таких целей принято задействовать электромагнитные приборы или модели с термоголовкой.
Что касается бытового использования, то в этом случае достаточно приобрести термостатический смесительный прибор, который позволит регулировать температуру теплоносителя. Ее подают как в систему трубопровода теплого пола, так и в отопительные радиаторы. А если бытовое устройство оснащено автоматическим управлением, то изменять температурный режим в помещении будет гораздо проще.
Применение трехходового крана в системе отопления выгодно и экономично
Следует отметить, что использование тройника в системе отопления для уравновешивания возможных температурных скачков не только выгодно, но и экономично. Устройство позволяет снизить объемы потребляемого топлива в несколько раз, при этом конечные показатели КПД системы заметно возрастут. В отдельных помещениях наличие такого прибора просто необходимо. Например, если в доме смонтирован теплый пол, то приспособление предотвратит чрезмерный прогрев напольного покрытия.
Диапазон регулирования
Для лучшего усвоения данного материала вначале рассмотрим реостат сопротивлением 10 Ом, последовательно с которым установлена лампочка мощностью 100 Вт. Известно, что мощность рассчитывается согласно формуле P=U2/R, а значит Р=100х100/100=100 Ом.
Подключаем схему (рис.98.46) к напряжению 100 В. Если рычаг реостата находится в крайнем правом положении, то сопротивление будет равно нулю и напряжение на лампе достигнет номинального 100 В.
Теперь переместим рычаг реостата в крайнее левое положение (поз.2), после чего вместе с лампой окажется реостат с сопротивлением 10 Ом. Сопротивление сети будет равно Rt=10+100=110 Ом. Сила тока будет определяться следующим образом: I=U/Rt=100/110=0,91 А.
Напряжение на клеммах лампы составит: UL=RxI=100х0,91==91 В (вместо 100В). Мощность лампы: P=U2/R=91х91/100=83 Вт (вместо 100 Вт). Соответственно, лампа будет слабее светить.
Из этого следует, что реостат предназначен для регулирования степени накаливания лампы. При этом регулирование степени освещенности реостатом находится в пределах 17%. Реостат не предназначен для изменения освещенности в широком диапазоне.
Как выбрать клапан для теплого пола
Популярность водяных полов, которые все чаще применяются для обогрева частных домов и загородных коттеджей, дала толчок к появлению на рынке огромного выбора моделей. Но тут встает вопрос, какой именно трехходовой кран установить на теплый пол, какого производителя предпочесть. Ведь изобилие товаров усложняет покупку. При подборе устройства эксперты рекомендуют заранее определиться с тем, какого типа прибор необходим — двух- или трехходовой. Затем выбрать производителя:
- Valtec. Компания представляет на рынке товары российско-итальянского производства. Их основное преимущество — бюджетная цена при отличных физико-технических качествах. На купленный трехходовой кран для теплого пола с терморегулятором производитель дает 7-летнюю гарантию. Продукция снабжается сертификатами качества, техническим паспортом, рекомендационным листом по установке и гарантийным талоном.
- Esbe. Шведская компания предлагает высококачественные краны для теплого пола, выполненные из инновационных материалов. Устройства максимально устойчивы к эксплуатационным условиям, надежны и внешне привлекательные. При покупке шведских приборов рекомендуют внимательно отнестись к техническим характеристикам оборудования. Есть небольшая вероятность несовпадения параметров. Краны поставляются с сертификатами и гарантийными талонами, эксплуатационный срок свыше 5 лет.
Honeywell. Высокой технологичностью и отличным дизайном отличается термостатический смесительный клапан для теплого пола американской фирмы Ханивел. Главные преимущества ее товаров — практичность и упрощенный монтаж. Конструкция разработана таким образом, что максимально облегчить установку оборудования. Ошибки исключены. Компания гордится своими инновационными разработками, которые внедряет при изготовлении приборов. Так они становятся более эффективными и надежными, но при этом и более дорогостоящими.
У перечисленных производителей потребители покупают трехходовые клапаны на теплый пол уже проверенные временем. Но не стоит надеяться только на качество оборудования, ведь даже самый устойчивый и надежный прибор не сможет защитить систему, если установлен некорректно. При этом выбор должен опираться еще и на пропускную способность агрегата. Этот параметр стоит уточнить в технической документации к оборудованию. При проектировании системы вспомогательного прогрева воздушных масс снизу помещения обязательно просчитывается ее мощность, пропускная способность, потери тепла и т.д.
Виды трехходовых клапанов и особенности их работы
Прежде всего трехходовые термоклапаны классифицируются по назначению на разделительные и смесительные:
У смесительного клапана 2 направления работают на подачу теплоносителя разных температур (горячей и холодной), а 1 направление выводит уже смешанный поток жидкости. Настойка нужных температурных параметров осуществляется регулировкой температуры и пропорций подаваемых потоков.
У распределительного термоклапана 1 патрубок подает теплоноситель, а 2 других его делят между собой и распределяют в разных направлениях.
По способу управления трехходовые термоклапаны бывают автономными, ручными, термостатическими и электрическими. Два последних, как правило, работают в автоматическом режиме.
Простые автономные модели снабжены установленным внутрь корпуса термостатическим элементом с уже заданной в заводских условиях температурой теплоносителя на выходе. Это значение остается постоянным на протяжении всего срока службы.
| Автономный смесительный трехходовой клапан | |
| Плюсы | Минусы |
| Низкая цена | Необходимость подбора клапана под температурный режим обратки теплогенератора |
| Контроль температурного режима теплоносителя | Нельзя изменить установленный заводом-изготовителем температурный режим |
Для ручного управления шток снабжается вентилем или поворотной ручкой и панелью управления с отметками, в соответствии с которыми регулируется тепловой режим.
| Смесительный трехходовой клапан ручного управления | |
| Плюсы | Минусы |
| Относительно низкая цена | Необходимость постоянного контроля со стороны человека, как следствие, затяжной характер реагирования на изменения условий окружающей среды |
| Контроль температурного режима теплоносителя | |
| Возможность изменения температурного режима в процессе эксплуатации | Неравномерное прогревание отопительного контура |
Трехходовой термостатический клапан с терморегулятором оборудован термостатом, наполненным жидкой или газовой средой, реагирующей на малейшие колебания температуры теплоносителя.
Как только теплоноситель нагревается до заданной температуры, за счет расширения реагента автоматически активизируется поршневая система термоклапана и перекрывается патрубок с горячим потокам.
Трехходовые клапаны с терморегулятором могут быть механическими и электронными. Достоинство механических моделей в их абсолютной автономности. Электронные же требуют подключения к сети электропитания или питаются от батареек.
Однако этот недостаток сглаживается полной автоматизацией процесса, удобством настройки и расширенным функционалом – автоматическое изменение температурного режима по времени суток, дням недели и пр.
| Смесительный трехходовой клапан с терморегулятором | |
| Плюсы | Минусы |
| Автоматический контроль температурного режима теплоносителя | Высокая цена |
| Возможность изменить температурный режим | Требуется предельно четкая настройка, ошибки в выставленных параметрах дают небольшую погрешность в работе системы |
| Равномерное прогревание отопительного контура |
Трехходовые термоклапаны с электроприводом управляются за счет электронного блока управления, работающего на сервоприводе. Выход температурного режима теплоносителя за пределы установленных значений фиксируется установленным в модуль термостатом, который сигнализирует об этом контроллеру. Тот передает команду на привод, регулируя поток холодного или горячего теплоносителя в системе.
При этом ни один из патрубков полностью, как правило, не перекрывается, а регулируется лишь объем подаваемого охлажденного и горячего теплоносителя.
| Смесительный трехходовой клапан с электроприводом | |
| Плюсы | Минусы |
| Автоматический контроль температурного режима теплоносителя | Высокая цена |
| Возможность изменения температурного режима | Повышенный расход электроэнергии |
| Точная регулировка температуры потока теплоносителя | Увеличенный расход теплоносителя |
| Равномерное прогревание отопительного контура |
Особенности автоматических устройств
Для обеспечения эффективной работы термосмесительного клапана процесс образования смешанного потока жидкости должен непрерывно контролироваться. Лучше, если это делается в автоматическом режиме.
Устройства с автоматическим управлением регулируются электрическими или пневматическими узлами.
- Электрические приводы сравнительно недороги и просты в подключении. Этим во многом объясняется их популярность и широкое распространение. С другой стороны, зависимость от электропитания и потребность в периодическом обслуживании делают их недостаточно надежными.
- Пневматические приводы стоят дороже, а процедура их подключения – сложнее. Впрочем, эти недостатки окупаются большим сроком службы и полной автономностью.
Рекомендуем ознакомиться: Запорная арматура и ее применение в трубопроводных системах
Краткий обзор производителей трехходовых кранов
Известно множество фирм, производящих подобное оборудование, но наибольшей популярностью пользуются три из них – это «Esbe», «Navien» и «Danfoss». Именно об этих марках и пойдет речь сегодня. Попутно узнаем и о мнении пользователей сети, установивших подобные краны в квартирах или частных домах.
Трехходовые клапаны «Esbe» с электроприводом
Термостатический клапан «Esbe» — надежность, проверенная временем
Интересна модель «ESBE VRG131». Рассмотрим ее подробнее. На прилавках магазинов она встречается только с регулировкой в ручном режиме, но никто не мешает установить вместо рукоятки автоматику.
Технические характеристики «ESBE VRG131» в сравнении с «ESBE VTA522»
| Модель | Рабочее давление, бар | Max t, °С | Диаметр резьбы, дюйм | Пропускная способность, м3/ч |
| ESBE VRG131 | 10 | 110 | 3/4 | 6.3 |
| ESBE VTA522 | 10 | 95 | 1 | 3.2 |
«Navien»: оборудование корейской сборки
Так повелось, что корейские товары всегда высококачественны. Это утверждение относится к любой технике, если она не подделана. Уважающие свою репутацию следят за всеми технологическим процессами. А низкая стоимость обусловлена именно тем, что в КНР производство дешевле, чем в других странах.
Трехходовой клапан «Навьен» родом из Кореи
Стоимость трехходовых клапанов «Навьен» ниже, чем у предыдущей марки, но это не значит, что они хуже. Здесь роль играет психология. Фирма-производитель менее известна, а значит и наценка на бренд меньше.
Трехходовые краны «Danfoss» и их особенности
При высоком качестве производимого оборудования, специалисты предупреждают потребителя, что их приборы нельзя смазывать минеральными или полусинтетическими маслами. Использовать разрешается только синтетику. Также предъявляются высокие требования к качеству теплоносителя. В случае нарушения условий эксплуатации производитель снимает с себя всякую ответственность.
Оборудование для отопительных систем,
Для примера рассмотрим модели, производства «Danfoss» — «RTR-N 15 UK» и «RA-NCX».
| Модель | Рабочее давление, бар | Max t, °С | Диаметр резьбы, дюйм | Пропускная способность, м3/ч |
| RTR-N 15 UK | 10 | 90 | 1/2 | 0.9 |
| RA-NCX | 10 | 100 | 1/2 | 1 |
Как видим, устройства практически идентичны, но стоимость «RTR-N 15 UK» — 1800 руб., а цена «RA-NCX» равна 2200 руб (цены указаны по состоянию на январь 2021 года).
Однако на российских прилавках достаточно и других достойных производителей. Попробуем обобщить информацию об их моделях в табличном виде.
Бывает, что терморегулятор идет в комплекте с радиатором отопления при покупке
Выбор смесительного клапана ESBE
Применение
1) Управление (качественное) радиаторными, напольными и другими системами отопления, а также холодильными системами.
2) Переключение или разделение потока (только для 3х-ходовые клапаны). Необходимо убедиться, что номинальное давление, перепад давления и расход были в допустимых пределах. Данная информация дается на каждый клапан.
Как выбрать ротационный смесительный клапан
Если вам требуется высокая температура обратной воды (обычно для твердотопливных котлов), то желательно выбрать 4х-ходовой клапан. Во всех других случаях предпочтение отдается 3х-ходовым клапанам.
В системах с двумя источниками тепла или аккумуляционным баком, клапаны серии BIV помогут организовать приоритет в использования недорогого источника тепла, сохранив при этом хорошее температурное разделение в аккумуляционном баке.
Как работает 3х-ходовой клапан
Необходимая температура в системе обеспечивается за счет пропорционального добавления более холодного теплоносителя к более горячему потоку теплоносителя от котла. Как работает 4х-ходовой клапан Данный клапан имеет двойную смесительную функцию, то есть более горячий теплоноситель смешивается с более холодным теплоносителем поступающем к котлу. Это позволяет поднять температуру теплоносителя возвращающегося в котел и снизить риск низкотемпературной коррозии, и тем самым продлить время эксплуатации котла.
Выбор размера смесительного клапана
Каждый смесительный клапан имеет характеристику Kvs (пропускная способность м3/ч при потере давления 1 бар). Параметр Kvs помогает определить, какой именно клапан необходим для вашей системы. Определить Kvs можно по графику (рис 1) .
Для систем с радиаторным отоплением обычно используется _ t = 20°C, а для систем напольного отопления _ t = 5°C. Диапазон потери давления должен быть в пределах 3-15 кПа. Если в данный диапазон попадают два клапана, как правило, выбирают клапан с меньшим Kvs.
Материалы
Клапаны серии VRG изготавливаются из специального сплава латуни, что позволяет их использовать для систем водоснабжения санитарной горячей водой.Все остальные клапаны ESBE могут использоваться только в системах с водой не содержащей растворенного кислорода.
Выбор смесительного клапана для систем отопления (радиаторной или напольной)
Начинаем от тепловой мощности котла в кВт (для примера 25кВт) и двигаемся по вертикали до выбранного температурного режим ^t (для примера 15°C). Далее двигаемся горизонтально до заштрихованной области (диапазон перепада давления 3-15 кПа) и выбираем меньшее значение коэффициента Кvs (для примера 4,0). В этом случае подбираем нужный тип клапана с коэффициентом Kvs=4,0
Получить дополнительную информацию о выборе клапанов ESBE или сделать заказ Вы можете, обратившись в наш офис: тел.: (495) 921-65-00, E-mail
Критерии выбора
Трехходовой клапан для твердотопливного котла
Перед тем как подобрать трехходовой клапан для котла, нужно выяснить рабочие параметры теплоносителя, его расход и схему обвязки. Температуру и расход теплоносителя определяют из проектной документации, если она отсутствует, то рекомендуемую температуру воды в обратном трубопроводе можно найти в паспорте на твердотопливный котел. Как правило, она составляет 45—50 ⁰С. Расход теплоносителя нужно знать для того, чтобы осуществить подбор трехходового клапана по его пропускной способности. При отсутствии данных надо просто воспользоваться формулой:
G = 3600Q / c (∆t), где:
- G – расход воды по массе, кг/ч;
- Q – тепловая мощность системы отопления;
- с – удельная теплоемкость воды, равна 4.187 кДж / (кг ⁰С);
- ∆t – разность температур в подающем и обратном трубопроводах.
Учитывая, что для воды значения массы и объема – величины идентичные, то расход может выражаться как в кг/ч, так и в дм3/ч. Рассчитав расход, сравнивают его значение с пропускной способностью крана, указанной в паспорте.
Выбирать изделие по типу привода надо в зависимости от схемы обвязки твердотопливной установки. В простейшей схеме подключения применяется трехходовой термостатический клапан для котла:
Здесь представлена обвязка отопительной установки с тепловым аккумулятором, вода в котором начинает прогреваться только после того, как твердотопливный котел нагреет до установленной температуры воду, циркулирующую по малому кругу (через патрубки № 3 и 1). Когда теплоноситель нагреется, то настроенный на одну из трех возможных температур трехходовой кран начнет открывать поток холодной воды из патрубка №2. Тогда горячая вода будет поступать в бак теплового аккумулятора, замещая уходящую холодную.
Более сложная схема обвязки предполагает использование твердотопливного котла с трехходовым клапаном с управлением внешним контроллером:
Схема использования твердотопливного котла с трехходовым клапаном
Тут применены смесительные краны с двумя видами приводов, работающие в двух контурах циркуляции теплоносителя. Первый, стоящий возле источника тепла – термостатический, работает по принципу, рассмотренному выше. Второй имеет электрический привод, управляемый контроллером в зависимости от сигналов датчиков. Здесь работа трехходового клапана направлена на поддержание необходимой температуры теплоносителя в контуре системы отопления. Устройство с электроприводом может быть задействовано и в первичном контуре, если в котельной работают два или несколько разных котельных установок под управлением одного контроллера.
Еще один критерий, по которому следует выбирать трехходовой клапан для твердотопливных котлов, — это диапазон устанавливаемых температур. Здесь речь идет об изделиях с термостатическим приводом, которые могут применяться как в котловых обвязках, так и в системах теплых полов или ГВС. Производители предлагают краны с разными диапазонами регулировки в зависимости от назначения изделия, например, от 20 до 43 ⁰С, от 35 до 60 ⁰С и так далее
На это нужно обратить внимание при покупке, в данном примере для подключения к твердотопливному котлу предпочтительнее второй вариант
Перед монтажом обвязки нелишним будет знать, как проверить трехходовой клапан, который вы недавно приобрели. Новое изделие испытать несложно: надо лишь установить минимальную температуру из регулируемого диапазона и в патрубок №3 (см. Рисунок) заливать горячую воду. Через некоторое время работоспособный кран его перекроет. Проверять клапан в уже смонтированной системе можно, измеряя температуру воды в обратном трубопроводе на входе в твердотопливный котел. Ее значение должно соответствовать установленному на термостате.
Методика расчёта регулирующего клапана
Двухходовые регулирующие клапаны в инженерных системах имеют массу применений, самым распространённым из них стало использование в комплекте с контроллером и датчиками температуры, в качестве регулятора теплопотребления систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Независимо от поставленной задачи, расчёт регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора. Кроме соответствия по пропускной способности, подобранный регулирующий клапан должен быть проверен на возможность возникновения кавитации и шумообразование из-за высокой скорости течения воды через него.
Регулирующий клапан необходим, прежде всего, — для регулирования, поэтому подбираться он должен таким образом, чтобы максимально приблизить зависимость регулируемой величины от хода штока к линейной, при этом следует учесть важность таких параметров как расходная характеристика клапана и авторитет регулирующего клапана.
Клапан с функцией термостата
Клапан данного типа регулирует интенсивность обоих потоков воды – и горячего, и холодного. Таким образом, достигается необходимое значение температуры и удержание на заданном уровне. Регулирование потоков происходит при помощи термостата, который реагирует на показатели жидкости и помогает сохранять стабильные значения температуры.
Такой трехходовой кран для теплого пола может быть использован также и для проведения трубопровода горячего водоснабжения. Благодаря наличию автоматического регулирования температуры воды, потребитель будет защищен от ошпаривания, когда откроет кран. Механизм действия клапана предполагает автоматическое перекрытие клапана с горячей водой в том случае, если холодной воды также нет. Кроме того, внутри клапана установлены термочувствительные датчики, которые определяют температуру входящих потоков жидкости и автоматически сокращают или расширяют отверстия, пока не будет достигнута оптимальная температура.
Подбор расходной характеристики регулирующего клапана
Расходная характеристика регулирующего клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.
Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой рекомендуется применять для регулирования процессов в которых изменение регулируемой величины линейно зависит от расхода, они могут применяться в качестве исполнительных клапанов регуляторов расхода и для регулирования температуры смеси в с тепловых пунктах систем отопления с зависимым присоединением к тепловой сети.
Регулирующие клапаны с логарифмической (равнопроцентной) расходной характеристикой рекомендуется применять в системах изменение регулируемой величины в которых нелинейно зависит от расхода и в системах с низким авторитетом регулирующего клапана. Регуляторы с равнопроцентной расходной характеристикой отлично подходят для регулирования теплоотдачи теплообменников независимых систем отопления и систем горячего водоснабжения со скоростными теплообменными аппаратами. При авторитете регулирующего клапана 0,1 — 0,3 логарифмическая характеристика искажается на столько, что регулирование происходит практически по линейному закону (линейная характеристика).
Основной задачей подбора регулирующего клапана, является создание линейной зависимости между регулирующим воздействием и изменением регулируемой величины, поэтому при выборе расходной характеристики следует учитывать её искажение за счёт отличия авторитета клапана от единицы.
