Трехходовой клапан для отопления – устройство, принцип действия, разновидности, критерии выбора, правила монтажа

Что это такое и для чего он нужен

Трехходовой терморегулирующий клапан – это смеситель, предназначенный для изменения температурного режима теплоносителя в системе отопления.

Назначение и область применения устройства

Даже если учесть все теплопотери и обустроить отопительный контур в полном соответствии с данными теплового расчета, исключить сбой в тепловом балансе в результате воздействия внешних факторов (температурных перепадов, ветряных нагрузок и пр.) не получится.

Чтобы своевременно реагировать на эти процессы, на протяжении долгого времени в помещении поддерживая комфортную температуру, в магистраль устанавливаются запорно-регулирующие вентили – трехходовые термостатические клапаны.

Они применяются как в обычной радиаторной схеме отопления, так и в системах теплого пола, где обеспечивают:

• Перенаправление (распределение) потоков теплоносителя.
• Смешивание потоков теплоносителей с разными температурами для получения заданной температурной планки.
• Защиту напольного покрытия от перегрева (в системах теплого пола).

С этой же целью трехходовые термоклапаны часто используются в системах ГВС, где они выполняют функцию всем привычного смесителя.

Технические характеристики трехходовых клапанов

Основными техническими характеристиками трехходовых термосмесительных клапанов считаются:

• Пропускная способность: расход кубометров воды за час при номинальных значениях температуры (20°C) и давления.
• Внутренний диаметр патрубков.

Параметры пропускной способности и внутренних сечений всех 3 патрубков трехходовых клапанов, чаще всего, одинаковы.

• Максимальное рабочее давление.
• Динамический диапазон регулирования (отношение пропускной способности термоклапана в условиях полностью открытого затвора к аналогичному показателю при полузакрытом затворе).

На заметку! Такие показатели динамического диапазона регулирования трехходовых термостатических клапанов, как 50:1 или 30:1, относятся к классу среднестатистических. Наилучшие регулирующие свойства показывают приборы с показателем динамического диапазона регулирования в 100:1.

Типоразмеры и значения номинального рабочего давления трехходовых терморегулирующих клапанов регламентируются ГОСТ 28338-89 и 26349-84 соответственно.

Из каких материалов изготавливают трехходовые термоклапаны

Для производства трехходовых термостатических клапанов используются разнообразные металлы и сплавы. Если речь идет о промышленных объектах, то чаще всего применяется:

Чугун. Отличается антикоррозийными свойствами и достаточно высокой прочностью. Однако при нарушениях технологий производства и эксплуатации чугунные изделия могут быть достаточно хрупкими.

Черная углеродистая сталь. Материал прочный, дешевый, но подвержен коррозии. Для сглаживания последнего недостатка трехходовые клапаны никелируются и хромируются.

Нержавеющая (легированная) сталь. Параметры выше за счет добавления сплава никеля и хрома. Высокая прочность, стойкость к окислению и коррозии обеспечивают изделиям долгий срок жизни. Однако стоят такие термоклапаны существенно дороже.

Для систем отопления частных домов чаще всего применяются латунные трехходовые клапаны. Их температурный режим ограничивается 200 °C, но в дозволенном температурном диапазоне приборы из латуни способны проработать достаточно долго. Не менее популярны полимерные изделия, используемые в соответствующих отопительных или водопроводных контурах.

Дороже трехходовые клапаны из бронзы, не уступающие латунным аналогам в прочности. Бронзовые изделия устанавливают, как правило, в медных отопительных контурах.

Важно! Иногда в продаже можно встретить запорную арматуру из силумина (низкопрочного алюминиевого сплава с кремнием). Внешне они очень похожи на изделия из нержавеющей стали или латуни, но при этом стоят в разы дешевле и служат, к сожалению, ровно столько, во сколько оцениваются.

Внутренний запорный механизм в бытовых изделиях может изготавливаться из керамики (за исключением трехходовых термоклапанов с электроприводом). Керамические механизмы химически инертны и долговечны, но крайне чувствительны к чистоте транспортируемого теплоносителя. Его низкое качество – причина быстрого износа керамических элементов.

Правила монтажа

Чтобы установить термосмесительный клапан в заданное схемой положение, необходимо учесть ряд важных нюансов:

• Способ крепления. Монтаж может быть фланцевый или с внутренней/ внешней резьбой. В ходе крепления обязательно должны быть созданы условия герметичности соединения – с помощью специальных прокладок, материалов и смесей.
• Установка на обратной магистрали до насосного оборудования.

Только в таком случае может соблюдаться условие всегда открытого выходного патрубка.

Устройство и принцип работы трехходового клапана

Конструкция трехходового термоклапана схожа с тройником. С 3 сторон расположены отрезки труб (патрубки):

1. Два (прямой и байпасный, на фото дальше обозначены как А и В) предназначены для входящего или исходящего потока в режиме смешивания или разделения соответственно.
2. Один (общий, на фото – АВ) – для исходящего или входящего (также в режиме смешивания или разделения теплоносителя).

Внутри корпуса расположены:

1. Шток, обеспечивающий движение затворного механизма.
2. Запорный механизм (затвор).
3. 2 седельных кольца, фиксирующие затвор (присутствует не во всех моделях).

В зависимости от конкретной модификации конструкция трехходового термостатического клапана может дополняться другими элементами, необходимыми для его полноценной работы.

Конструкция затворного механизма предполагает деление трехходовых клапанов на 2 основные группы – седельные и поворотные, несколько отличающиеся по принципу работы. Кроме того, различают смесительные и разделительные (распределительные) термоклапаны.

Седельные трехходовые клапаны оборудованы вращающимся штоком с закрепленным на нем шаровым, пластинчатым или цилиндрическим затвором. Поступательные движения штока приводят в действие затворный механизм. Его функции:

1. В режиме смешивания, находясь в крайнем верхнем положении, перекрывает ток жидкости из патрубка А, одновременно открывая патрубок В. Находясь в крайнем нижнем положении, перекрывает ход теплоносителя из патрубка В, открывая патрубок А.
2. В режиме разделения крайнее верхнее положение затвора приводит к закрытию патрубка В и одновременному открытию патрубка А. Крайнее нижнее положение, наоборот, закрывает патрубок А и открывает патрубок В.

Поворотные трехходовые клапаны оборудованы штоком радиального вращения на 90°:

1. В режиме смешивания поворот штока налево перекрывает патрубок В, открывает ход теплоносителю с патрубка А. Поворот штока направо перекрывает порт А и открывает патрубок В.
2. В режиме разделения потоков крайнее левое положение перенаправляет поток носителя в направление патрубка А, а крайнее правое положение – в направление патрубка В.

На заметку! Общий патрубок АВ ни в одном из вариантов не перекрывается, поэтому характеризуется постоянным гидравлическим режимом.

Устройство, назначение, принцип работы

При упрощенном рассмотрении трехходовой клапан для отопления представляет собой конструкцию, объединяющую два водопроводных крана в одном корпусе. В зависимости от назначения прибор смешивает, разделяет или перенаправляет потоки теплоносителя. Состоит он из следующих основных элементов:

• Корпуса.
• Шторка или сферического элемента.
• Крепящей муфты.

Механизм распределения может быть как ручным с помощью металлического шарика, так и автоматическим посредством штока, работающего от электрического привода по сигналу терморегулятора.

Обратите внимание! В обустройстве отопительной системы для частного дома применяется не только трехходовой клапан для котла, но также его аналог с двумя ходами. Главное его отличие в том, что штоковый элемент не перекрывает поток теплоносителя с неизменными гидравлическими характеристиками.

Достоинства и недостатки термостатических трехходовых клапанов

Несомненные плюсы использования трехходовых терморегулирующих клапанов:

1. Легкость влияния на температуру рабочей среды.
2. Практичность и энергоэффективность системы отопления.
3. Простой монтаж и обслуживание.
4. Долгий срок службы (зависит от материала, из которого изготовлен).

Из недостатков я бы отметила относительно высокую стоимость и необходимость фильтра в отопительном контуре для обеспечения высокой степени чистоты теплоносителя.

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.

К сведению! При определенных условиях смесительный трехходовой клапан может работать в режиме распределения.

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.

Для ручного управления шток снабжается вентилем или поворотной ручкой и панелью управления с отметками, в соответствии с которыми регулируется тепловой режим.

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.

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.

Трехходовой клапан для отопления с терморегулятором: схема и основные функции

Несмотря на внешнюю схожесть с тройником, клапан выполняет совершенно другие функции. Узел, дополненный термоголовкой, является основным элементом запорной арматуры.

Поддержание комфортной температуры

Для поддержания комфортной температуры воздуха нужно управлять отоплением. Это можно выполнить двумя способами. В любом случае необходимы манипуляции с потоками теплоносителя. Термосмесительные клапаны рекомендовано устанавливать в домах с теплыми полами

Качественное изменение свойств радиаторов

Для регулирования качества теплоносителя нужно теплогенератор перевести в облегченный режим функционирования (к батареям подается холодный поток).

Это следует знать!В условиях частного дома можно изменить режим в котельном оборудовании. В городских многоэтажках остается лишь регулировать температуру в батарее.

С помощью смесителя можно поддерживать комфортный микроклимат

Количественная регулировка теплового потока

Если никак нельзя изменить температуру теплоносителя, следует упорядочить количество жидкости при помощи регулирующего трехходового клапана. Через трубопровод будет проходить меньшее количество потоков, следовательно, уменьшится температура воздуха в помещении.

Таким устройством является трехходовой клапан с терморегулятором. С его помощью можно ограничить (увеличить) количество жидкости, которая проходит через отопительную систему. Иными словами, через батареи будет проходить меньшее (большее) количество теплоносителя, соответственно будет изменяться температурный баланс помещение.

Можно установить по отдельности регулятор на батарее и трехходовой узел, но для увеличения эффективности рекомендуют устанавливать смеситель с терморегулятором.

Схема разделения потоков

Срок службы трехходовых клапанов

Наиважнейшие факторы, влияющие на срок службы трехходового:

1. Материал, из которого он изготовлен.
2. Соответствие предписанным изготовителем условиям эксплуатации – температурному режиму и качеству теплоносителя.
3. Интенсивность эксплуатации.
4. Качество монтажа.

В среднем производители дают гарантию на свою продукцию в диапазоне от 5 до 7 лет, это значит, что трехходовой клапан с легкостью может проработать и в 2 раза дольше. А вот гарантия на пластиковые модели не превышает 1 года.

Самой надежной всегда признавалась арматура с ручной системой управления. Электронные и термостатические датчики гораздо быстрее выходят из строя, чем сам клапан, и требуют ремонта или полной замены.

Модели с электроприводной регулировкой

Управлять потоком теплоносителя в системе обогрева частного дома максимально эффективно позволяет трехходовой клапан с электроприводом. В отличие от ручного аналога, когда пользователь самостоятельно задает уровень погружения регулирующего штока в смесителе, этот вариант оснащается специальным электромотором – сервоприводом. По сравнению со стандартным двигателем в нем вал не вращается вокруг своей оси, а поворачивается на заданный угол по команде контроллера.

Сегодня на рынке специализированных устройств можно встретить два вида 3-х-ходовых клапанов с приводом:

1. Полноценно оснащенный.
2. Только с приводом и датчиком.

Модели первого типа укомплектованы не только электромотором, но также термодатчиком и контроллером. Вторые оснащены только двигателем и сенсором нагрева. Для них потребуется отдельно приобретать управляющий модуль. В задачу данного блока входит анализ поступающих от температурного датчика сигнала, его переработка и выполнение соответствующего действия.

Клапан с электроприводом Источник armastock.ru

Например, когда уровень нагрева падает, сенсор посылает сигнал на нагревание. Получив информационное сообщение контроллер посылает команду приводу на соответствующий поворот штока, чтобы открыть клапан для прохождения горячего потока из патрубка в систему.

Обратите внимание! Электроприводная модель позволяет достаточно точно установить параметры регулировки системы отопления и привязать события ко времени или даже к смарт-управлению. Однако обычный трехходовой термостатический клапан более стабилен, не требует источника питания для работы, недорог и позволяет контролировать температуру по строго заданному значению.

Как выбирать трехходовой клапан

Ассортимент трехходовых термоклапанов крайне широк. Как подобрать модель, чтобы она подходила техническим характеристикам отопительной системы дома? Обращают внимание на такие параметры:

1. Вид затворного механизма – поворотный или седельный. Последний обеспечивает более плотное примыкание затвора и точнее регулирует напор даже в условиях высоких температур и перепадов давления.
2. Тип управления. Он может быть автономным, ручным, термостатическим и электрическим. Электрические сервоприводные модели больше всего подходят для водного теплого пола.
3. Сфера использования. Горячее водоснабжение, отопление – радиаторное или теплый пол. Для ГВС – разделительные, для отопительных контуров – смесительные.
4. Материал клапана. Латунная и медная арматура служит гораздо дольше.
5. Диаметр труб, к которым будет подсоединяться термоклапан.
6. Способ соединения – резьбовой или фланцевый. При сечении свыше 65 мм обычно устанавливаются фланцевые модели.

Дальше следует опираться на данные теплового и гидравлического расчета отопительного контура и конкретно того участка, где планируется установка трехходового клапана:

• Давление.
• Максимальная температура теплоносителя в месте монтажа клапана.
• Средний расход воды (м³ на 1 час).

Эти данные обязательно должны совпадать с маркировкой на самом клапане или информацией в сопроводительной документации к изделию.

На заметку! Не стоит путать трехходовой термосмесительный клапан с аналогичным краном. Несмотря на схожую конструкцию и принцип действия, разница в системе управления существенна. Для сложных систем отопления лучше использовать именно клапан, а для небольших и максимально простых вполне подойдет и управляемый вручную кран.

Популярные производители трехходовых клапанов

Среди многочисленных производителей трехходовых термоклапанов я бы выделила следующую пятерку лидеров. Они специализируются на производстве инженерной сантехники, термостатического оборудования и активно внедряют новейшие энергоэффективные технологии:

• ESBE (Швеция).
• IMI-HEIMEIER (холдинг, включающий в себя 3 производственных комплекса).
• Danfoss (Германия).
• HERZ (Австрия).
• Valtec (Италия, Россия).

Valtec – специальный проект, производство адаптированной к российским реалиям разнообразной инженерной сантехники. Особенный плюс – приемлемая цена и большой срок гарантии на продукцию.

Сколько стоят трехходовые клапаны

Стоимость устройства складывается из множества аспектов – материала, из которого они произведены, технической оснащенности, репутации бренда. Стоит ли за нее переплачивать, решать вам.

Схемы подключения трехходового клапана к отопительной сети

После всего разбора относительно конструкции клапана и его принципа работы появилось понимание, как его можно использовать в различных отопительных системах. Чаще всего его используют в трех случаях.

• В системе теплых полов температура теплоносителя должна быть в пределах +45°С. Именно этот режим и поддерживается с помощью прибора. Об это уже говорилось выше, и было показано, как это должно работать.
• Для защиты твердотопливных котлов от образования внутри топки конденсата. Это случается, когда относительно сильно холодная вода по обратке попадает в теплообменник генератора. От этого на внешних поверхностях образуются капли воды от сконденсированного пара. Того допускать нельзя, потому что конденсат сокращает срок эксплуатации оборудования.
• Если есть необходимость поддерживать разный температурный режим в разных частях отопительной системы.

Первый вариант рассматривать не будет, потому что он уже был описан. Что касается второго случая, то надо за основу разбора брать фото ниже.

Схема обвязки твердотопливного котла с трехходовым клапаном

На схеме двойной контур: один большой проходит через радиаторы, второй – короткий через байпас (это вертикальная красная линия, начало которой вверху до радиаторов, конец упирается внизу в клапан). Пока котел не разогрелся, теплоноситель движется по короткому контуру. Температура поднялась до необходимой, клапан закрывает байпас и открывает обратку (нижняя синяя линия).

И третья позиция, в основе которой лежит распределение теплоносителя по потребителям, в них требуемая температура не всегда является одинаковой. К примеру, для бойлера косвенного нагрева требуется вода с большей температурой, для батарей с меньшей, а для теплых полов и того меньше.

Внимание! В такой схеме нет необходимости устанавливать регулирующую запорную арматуру перед бойлером.

Принципиальная схема разводки с установкой трехходового клапана должна быть приблизительно такой, как показано на фото ниже.

Распределение теплоносителя по потребителям

Правила монтажа трехходовых клапанов

Чтобы потребитель не мучился вопросом, как правильно установить трехходовой термосмесительный клапан, производитель снабжает свою продукцию тщательно проработанной инструкцией и наносит на каждое изделие специальную маркировку, помогающую безошибочно определить направление потоков:

1. Патрубок, обозначенный литерой «А», так называемый «прямой ход», предназначен для подсоединения к трубе с горячим теплоносителем.
2. Патрубок с литерой «В» («байпасный ход») соединяется с трубой, подающей охлажденную воду.
3. Патрубок с обозначением «АВ» (ход с постоянным гидравлическим режимом) подсоединяется к основной транспортной магистрали, предназначенной для транспортировки уже смешанного теплоносителя.

Место трехходового клапана в отопительном контуре

Для начала рассмотрим общие схемы подключения к отопительному контуру. Упрощенно их можно представить так:

Как видно из схемы, трехходовые термоклапаны могут устанавливаться как на тепловой ветке, идущей непосредственно от котла, так и на обратке. Однако это вовсе не значит, что так может устанавливаться абсолютно любой клапан. Возможности того или иного оборудования определяет допустимый тепловой режим, указанный изготовителем в техпаспорте.

Ниже представлена более сложная схема, позволяющая полностью автоматизировать работу системы отопления:

При установке следует соблюдать следующие правила:

1. Перед клапаном должны быть установлены: манометр, фильтр, дроссельная диафрагма (шайба).
2. После термоклапана устанавливается еще один манометр.
3. Перед клапаном желательно выдержать прямой участок трубы, равный 5 ее номинальным диаметрам, за термоклапаном длина прямого участка должна быть не менее 10 номинальных диаметров трубы.
4. В сложноконтурных или излишне длинных отопительных магистралях проблему низкого давления решают установкой циркуляционного насоса.
5. На горизонтальных участках сам клапан размещается таким образом, чтобы электропривод, термостатическая вставка или терморегулятор располагались над ним.
6. Резьбовые соединения стыкуются с применением льняного волокна, уложенного на резьбу в 2-3 слоя, и герметика.
7. В процессе закручивания следует избегать излишних усилий на сопрягаемые элементы, не допускается их растяжение, сжатие или изгиб.

Место трехходового клапана в системах водоснабжения

Представленная ниже схема монтажа трехходового клапана доступно иллюстрирует принцип его обвязки с водонагревателем и варианты установки в напорных и безнапорных системах водоснабжения:

Нюансы установки трехходового клапана в системе отопления

Для того, чтобы правильно установить трехходовой смеситель, важно знать некоторые нюансы, от которых будет зависеть бесперебойная и эффективная работа системы отопления.

К каждому изделию прилагается инструкция, необходимо четкое ее соблюдение во избежание неприятностей:

• Согласно подсказкам на корпусе установить вентиль в правильное положение.

Символы на корпусе означают:

1. А – прямой ход.
2. В – перпендикулярный или байпасный ход.
3. АВ – вход и выход объединены.

Маркировка на корпусе смесителя

• Важно определить модель крана. От этого зависит, откуда теплоноситель в кран будет поступать;

• В симметричной (Т-образной) схеме жидкость поступает в отверстия с торца и выходит после смешивания через центр;
• в ассиметричной (L-образной) схеме теплый поток поступает через торцевое отверстие, охлажденный – снизу. После перемешивания теплоноситель выходит через второе торцевое отверстие.

Это важно! Привод или терморегулятор не должны располагаться снизу.

После этого необходимо подготовить систему отопления. Сначала перекрыть воду, затем проверить наличие в магистрали осадка, который может привести к порче смесителя. Для монтажа нужно выбрать удобное место с открытым доступом.

Особенности установки смесителя

Схема подключения распределительного и смесительного клапана