Термостатический клапан: виды и способы установки

Назначение термостатического клапана

Термостатический смесительный клапан, цена которого составляет 1500 руб., представляет собой регулирующее устройство, встраиваемое в системы трубопроводов, по которым транспортируется жидкая рабочая среда. Если в конструкцию отопительной сети установить такой клапан, то он будет действовать по принципу крана-смесителя, который смешивает или переключает потоки.

Монтаж такого крана позволяет справиться с множеством проблем, среди них:

• необходимость перенаправления потоков;
• возможность получения струи с постоянной температурой;
• проблема достижения нужной температуры воды.

От разных трубопроводов могут идти разные потоки. Термостатический клапан выполняет функцию их перенаправления. Рабочая жидкость обретает определенную температуру с его помощью за счет смешивания холодного и горячего потока. Струя с определенной температурой получается методом динамического перенаправления.

Краткий обзор смесительного термостатического клапана

Принцип работы автономной системы отопления заключается в том, что по замкнутому контуру газового, жидкостного или твердотопливного котла отопления постоянно циркулирует рабочая жидкость, которая переносит тепло от котла к водяным радиаторам, и равномерно распределяет его по всему дому. Этот же принцип касается и системы горячего водоснабжения, только в данном случае она работает не по замкнутой, а по проточной схеме, перенося разогретую воду от котла к бытовым сантехническим приборам.

Для того чтобы постоянно поддерживать температуру воды, или другого теплоносителя в системе на заданном уровне, используется автоматическое устройство, которое называется термостатический смесительный клапан для ГВС и систем автономного отопления.

Схема подключения в систему ГВС.

Основные функции термостатического клапана

Главное назначение трехходового термостатического смесительного устройства заключается в стабильном поддержании установленной температура рабочей жидкости (вода, антифриз или другой теплоноситель) в системах автономного отопления и горячего водоснабжения.

Соблюдение этого условия при монтаже домашних инженерных коммуникаций своими руками, помогает решить ряд следующих задач:

1. Вода в нагревательном контуре ГВС может разогреваться до температуры +95 °С, что может привести к ожогам при открытии кранов потребителей, а при наличии смесительного клапана ее температура будет иметь постоянное значение не выше +60 °С.
2. Пониженная температура в обратном контуре системы отопления может привести к образованию конденсата, а установка трехходового клапана позволяет повысить температуру воды в обратном трубопроводе до рекомендуемого значения.
3. Подмешивание холодной воды в тракт горячего водоснабжения непосредственно перед потребителями, позволяет экономить до 25% топлива или электроэнергии, которые затрачиваются на нагревание.

На фото показана схема подключения в систему отопления.

Совет! Помимо основного радиаторного отопления и горячего водоснабжения для бытовых нужд, подобные устройства также целесообразно использовать в домашних системах теплого водяного пола.

Технические характеристики

В нормальном режиме термостатический распределитель может безотказно работать несколько лет, исправно выполняя свои функции, при этом существует несколько моделей этих устройств, которые отличаются друг от друга по своим параметрам и типу резьбового соединения, для подключения к водяному контуру отопления или водоснабжения.

Как гласит инструкция по эксплуатации, в зависимости от конкретной модели, современные трехходовые смесительные термостатические клапаны обладают следующими техническими характеристиками:

1. Корпус устройства изготавливается из высококачественной латуни или бронзы, которая имеет хромоникелевое защитно-декоративное гальваническое покрытие.
2. Максимально допустимое давление в системе отопления или горячего водоснабжения составляет 10 кг/см².
3. Максимально допустимая температура теплоносителя составляет: для отопительных котлов – 95° С; для солнечных батарей и водонагревательных гелиостанций – 110 °С.
4. Диапазон ручной настройки температуры рабочей жидкости, в зависимости от конкретной модели может находиться в следующих пределах от 20 до 60 °С.
5. Тип резьбового соединения, в зависимости от модели, может быть следующих видов: Rp3/4”; G3/4”; G1; G1 1/2”.
6. Номинальная пропускная способность в рабочем режиме, соответственно может составлять от 1,6 до 2,5 м³/час.

Узел подмеса холодной воды в сантехническом щитке.

Совет! На первый взгляд, цена этого устройства может показаться достаточно высокой, однако учитывая экономию топлива и потребляемой электроэнергии, затраты на его приобретение могут окупиться в течение 1-2 лет.

Внутреннее устройство и принцип действия

Конструктивно, термостатический смесительный клапан представляет собой литой металлический корпус, изготовленный из латуни или бронзы, который имеет три резьбовых отвода для подключения к трубопроводу. Внутри установлен термочувствительный элемент, подвижный шток, и подпружиненный клапан, который может герметично примыкать к одному из двух посадочному седел.

Устройство трехходового клапана в разрезе.

Общий принцип работы термостатического смесительного клапана заключается в том, что термочувствительный элемент под воздействием тепла увеличивается в объеме, и перемещает подвижный шток, на котором установлен запирающий клапан.

1. При поступлении горячей воды из нижнего патрубка, она свободно поступает в правый патрубок, пока рабочий элемент не разогреется до определенной температуры.
2. После нагревания термочувствительного элемента выше заданной температуры, он начинает расширяться, и перемещает клапан вниз, тем самым перекрывая подачу горячей воды из нижнего патрубка, и открывая подачу холодной воды из левого патрубка.
3. После подмешивания холодной воды, и выравнивания температуры, тело рабочего элемента сноса сжимается, и тарелка клапана под воздействием пружины занимает прежнее положение.

Общее устройство и пояснительное изображение к описанию принципа работы.

Обратите внимание! В системе обратного контура нагревательного котла установка смесительного клапана происходит в обратном порядке: при охлаждении теплоносителя в трубопровод подмешивается горячая вода из трубопровода прямой подачи.

Устройство клапана

Наиболее часто описываемое выше изделие имеет вид тройника, который изготавливается из бронзы или латуни. Сверху находится регулировочная шайба, под которой располагается термочувствительный элемент. Он воздействует на рабочий шток, который является частью корпуса. Конус находится внутри, на штоке, первый из которых входит в седло максимально герметично.

Для того чтобы разобраться, по какому принципу работают термостатические смесительные клапаны, необходимо ознакомиться с конструкцией, в ее составе:

• корпус;
• конус;
• седло;
• сальниковое уплотнение;
• вставка клапана;
• шток клапана;
• камера разгрузки.

Устройство трехходового клапана

Конструктивно он представляет два соединенных двухходовых крана в одном корпусе. Но в отличие от них полностью водяной поток горячей воды не перекрывается, а регулируется интенсивность его прохождения. За счет этого меняется температура горячей воды.

Основные детали клапана:
• корпус;
• шток с запорной шайбой или металлический шарик;
• гайки крепления (муфты).

Клапаны со штоком позволяют автоматизировать управление посредством электромеханического привода. Это позволяет автоматически регулировать температуру воды. Шариковый клапан по принципу действия можно сравнить со смесителем на кухне. Они используются только в клапанах с ручным управлением.

Примите к сведению: выбирая кран, следует обратить внимание на материал, из которого сделан корпус. Латунный более легкий и долговечный в сравнении с чугунным.

Чтобы разобраться, из чего состоит и как работает термосмесительный трехходовой кран самого распространенного седельного типа, следует изучить представленную ниже схему.

Внутри латунного корпуса с тремя патрубками методом литья устроены 3 камеры, проходы между которыми перекрываются тарельчатыми клапанами. Они закреплены на одной оси – штоке, выходящем из корпуса с четвертой стороны.

Виды термостатических смесительных клапанов

Они различаются по способу управления. Условно можно поделить на клапаны:
1. с ручным управлением;
2. с термоголовкой;
3. с электроприводом;
4. гидравлические;
5. пневматические.

В частном доме наиболее приемлемым будет клапан с электроприводом. Установленные внутри датчики выдают команду через контроллер на привод, если изменяются контролируемые параметры воды.

В результате становится теплее, или наоборот, прохладнее. Термосмесительный эффект происходит автоматически. При этом не важно, какой котел установлен в системе – газовый или твердотопливный.

Если нет возможности в системе отопления установить регулируемый клапан, то лучшим решением в этом случае станет клапан с термоголовкой.

Принцип работы

Сквозь правый и фронтальный патрубки циркулирует теплоноситель, пока его температура не повысится или не окажется ниже и не станет соответствовать определенному значению. Принцип работы и задачи клапана состоят в том, чтобы поддерживать температуру воды в определённых параметрах. Когда они перестают соответствовать пределам, на шток начинает воздействовать внешний привод. При его перемещении из седла выходит конус и открывает сообщение между каналами. Этот процесс будет продолжаться до того момента, пока входной фронтальный патрубок не будет перекрыт. Это верно, если параметры температуры теплоносителя не будут изменяться.

Принцип работы в системе отопления — как работает устройство

Если говорить упрощенно, то принцип работы трехходового клапана состоит в перемешивании воды, нагретой до разной температуры. При этом достигается экономия топлива, а котел работает более эффективно и не подвергается излишним нагрузкам.

Пока вода циркулирует по трубам отопления, она постепенно остывает. Поэтому отвечая на вопрос, зачем нужен трехходовой клапан на отопление, скажем, что он позволяет разбавить холодную и горячую воду, чтобы она быстрее и легче нагревалась котлом повторно.

Кроме того, потоки горячей воды распределяются по системе, а чтобы не заниматься этим вручную, устанавливают электрический привод. Он в автоматическом режиме управляет потоками, контролируя степень нагрева теплоносителя. От того, насколько качественной будет данная деталь, зависит долговечность и эффективность работы отопительной системы.

Принцип функционирования клапанов с другим устройством

Термостатические смесительные клапаны иногда имеют несколько отличающийся от описываемого внутренний механизм. В этом случае конструкция походит на шаровой кран. Подобный клапан взамен конуса и седла имеет шар с выборкой нужной формы. Для перераспределения потоков воды в таких конструкциях происходит вращение, а не нажатие на шток.

Если оборудование имеет шаровой элемент, то оно не должно обладать внушительной пропускной способностью. Его используют в бытовых системах отопления. Существует еще одна разновидность механизма, при которой на штоке располагается сектор, а не шар, его рабочая часть частично или полностью перекрывает один или два потока.

Разновидности клапанов по типу привода

Термостатические смесительные клапаны представлены несколькими разновидностями. Первая имеет вид термостатического привода, который воздействует на шток, что становится возможно благодаря жидкой среде, ведь она чувствительна к колебаниям температуры. Бытовые смесительные клапаны с небольшим диаметром имеют такой тип привода, его можно легко снять для установки другого.

Термостатический смесительный клапан, принцип работы которого был описан выше, иногда может быть представлен в другой разновидности, в ней взамен штатного привода управление осуществляет термостатическая головка, которая обладает своим чувствительным элементом. Он реагирует на температуру внешней среды. Для регулировки температуры теплоносителя клапан снабжается выносным датчиком. Он располагается в трубопроводе с водой и соединяется с приводом капиллярной трубкой. Регулирование по такому принципу более точно.

Система отопления дома может быть дополнена клапаном, у которого на шток воздействует электропривод, он управляется контроллером. Эта разновидность является третьим вариантом термостатического клапана. Электрические датчики еще называются преобразователями температуры. Они следят за параметрами воды и сообщают об изменениях контроллеру, именно от него зависит работа клапана с электроприводом. Этот способ регулировки является максимально точным и выступает в качестве самого распространенного.

Система отопления дома иногда дополняется еще одной разновидностью клапана, которая представляет собой упрощенный вариант предыдущего типа, ведь устройство будет иметь сервопривод. Разница состоит лишь в том, что у подобных устройств отсутствует контроллер, кран напрямую управляет приводом, в итоге он получает от датчика сигнал о температуре.

Тонкости установки термостатического смесительного вентиля

Трехходовой смесительный клапан можно монтировать в системы отопления с одним или несколькими контурами, поместив его в смесительном узле. Примечательно, что схема подключения трехходового клапана на теплый пол не будет меняться в зависимости от числа контуров (прочитайте: «Как работает трехходовой смесительный клапан для теплого пола, виды, применение»). Единственное различие в том, что система будет оснащена дополнительными деталями.

Дополнительные контуры нужны как раз для того, чтобы подсоединить к отоплению трубы теплого водяного пола. Обратите внимание, что по схеме подключения теплого пола с трехходовым клапаном, он монтируется перед насосом, нагнетающим давление. Это обязательное условие для качественного функционирования отопительной системы.

При выполнении работ по врезке важно проконтролировать, чтобы клапан не засорился шлаками или брызгами расплавленного металла, оставленными сварочным аппаратом. Кроме того, клапан должен быть съемным, чтобы его можно было проверить и, в случае необходимости, заменить.

Если вы не обладаете соответствующими навыками, лучше доверить врезку распределительного клапана профессионалам.

Разновидности термостатических клапанов Esbe

Термостатический смесительный клапан Esbe представлен к продаже в трех разновидностях, среди них устройства:

• с электроприводом;
• пневмоприводом;
• гидроприводом.

У приборов с электроприводом немного другой принцип работы. Электропривод выполняет роль термостата, что позволяет смешивать потоки и поддерживать определенную температуру. Когда ее уровень будет повышаться или понижаться, привод изменит положение арматуры, уменьшив или увеличив сечение прохождения потока.

Конструкция

По строению трехходовой клапан включает два двухходовых крана, совмещенные в едином корпусе. При этом они регулируют интенсивность потока теплоносителя, чтобы можно было влиять на температуру горячей воды в радиаторах и трубах теплого пола.

Термостатический смесительный клапан состоит из таких элементов:

• металлический корпус;
• стальной шарик или шток с запорной шайбой;
• крепежные муфты.

Если клапан оборудован штоком, его можно подключить к электромеханическому приводу. Тогда управление потоком и температурой теплоносителя можно будет автоматизировать. Ручные клапаны обычно оснащают металлическими шариками. Принцип действия таких устройств напоминает работу кухонного смесителя.

Стоит отметить, что распределительный трехходовой клапан, корпус которого изготовлен из латуни, предпочтительнее, чем чугунный, поскольку он легче и заметно долговечнее.

Клапаны с электроприводом

Термостатические клапаны Esbe, оснащенные электроприводами, могут использоваться с одинаковым успехом в системах ГВС и отопления. Установка клапана может осуществляться в любом трубопроводе, где требуется смешивание потоков с постоянным поддержанием температуры.

Термостатический смесительный клапан для теплого пола тоже довольно активно используется, однако он имеет один недостаток, выраженный в зауженности входных точек. Это увеличивает гидросопротивление. Именно поэтому для системы теплого пола необходима специальная схема подключения.

Схема подключения трехходового клапана

В зависимости от направления потоков, термостатический клапан представлен двумя моделями.

• Т-образная или симметричная схема. При таком подключении вода – горячая и холодная входит через боковые отверстия, а после смешивания жидкость вытекает через центральный ход.
• L-образная или асимметричная схема. В таком случае горячая вода поступает с одного бока, а холодная – снизу. Впоследствии смешанный поток выходит из второго бокового хода.

  
  Схема подключения трехходового смесительного клапана

Устанавливается смесительный кран, оборудованный терморегулятором, если требуется обеспечить стабильную температуру теплоносителя.

Рассматривая смесительный узел, можно выделить в нем следующие составные части:

• клапан обратный;
• датчик температурный;
• насос циркуляционный;
• смесительный трехходовой клапан.

Схема смесительного узла для теплого пола

Схема подключения включает циркуляционный насос, монтируемый на подачу. Затем устанавливается температурный датчик, необходимый для определения степени нагрева поступающей воды. После этого идет термостатический клапан. На «обратку» монтируется обратный клапан с выходом, который присоединяется к трубе с циркулирующей охлажденной жидкостью, направляемой к смесительному клапану.

При подобной схеме подключения теплоноситель движется по следующему маршруту.

Последовательный тип подключения

• Закачивание горячей воды при помощи циркуляционного насоса в систему оборудуемого теплого пола. Температура теплоносителя может достигать 80°С.
• Смешивание с холодной водой при прохождении трехходового клапана. В результате достигается нужная температура.
• Распределение теплоносителя по трубам теплого пола.
• Возвращение остывшей воды в «обратку», откуда она забирается в трехходовой клапан для последующего смешивания с горячей жидкостью.

При подобном подключении регулирование степени нагрева поступающей в водяной контур воды осуществляет температурный датчик. Есть и другие способы управления. Самый неэффективный – это ручной метод, когда требуется изменять поступление потоков поворотом рукоятки. Есть вариант управления при помощи сервопривода, команды на который поступают от контроллера сообразно сигналам, поступающим от датчиков.

Схема узлов на основе трехходового смесительного и термостатического клапанов для теплых полов

Термостатический кран при оборудовании водяного теплого пола играет важную роль. Не допуская перегревания поступающего в трубы теплоносителя, он позволяет экономить топливо. Кроме этого, обеспечивается безопасность при эксплуатации достаточно сложной системы обогрева и продляется срок безаварийной службы.

Особенности подключения

Термостатический смесительный клапан 3/4 – это оборудование с указанными параметрами подключения. На корпусе вы сможете отыскать еще и схему движения воды, обратив внимание на стрелки или буквенное обозначение. Например, «А» указывает на движение горячего потока, тогда как «В» – это холодный поток. Аббревиатура из этих двух букв указывает на направление смешанного потока.

Установка устройства должна вестись с учетом этой схемы. Если вы планируете установить клапан на радиатор отопления, то термоголовка должна располагаться сбоку, чтобы на неё не оказывали влияние внешние факторы по типу сквозняков или потоков горячего воздуха. На изменения температуры будет реагировать термоголовка. Если в помещении жарко, а на термостат оказывает влияние холодный воздух, то механизм лишь усилит отопление.

В продаже сегодня можно встретить устройства с выносными термостатами. Их рекомендуется устанавливать в тех местах, где на прибор не будет оказываться постороннего влияния. Необходимо обратить внимание на указатели, расположенные на корпусе. Может быть, вы приобрели клапан с правой или левой установкой на радиатор. Монтировав оборудование в перевернутом положении, жидкость, протекая через него, будет давить на тарельчатый клапан, который станет открываться не по той причине, что вода остыла, а под физическим воздействием.

Сервопривод для трехходового клапана

Сервопривод — это электродвигатель, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла.

Для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:
• Электрический мотор.
• Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
• Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
• Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
• Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
• Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех кто не знает о чем идет речь, привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал.

Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.