Трехходовой клапан на системе отопления: работа, правила выбора, схема и монтаж

Принцип работы

Трехходовой кран оборудован тремя патрубками для подключения линий. Между ними устанавливается вентиль регулирующий подачу воды в два из трех ответвлений. В зависимости от ориентации крана и его подключения он выполняет две функции:

• смешивание двух потоков теплоносителя на один выход;
• разделение с одной линии на две выходные.

Трехходовой кран, как и четырехходовой, не осуществляет перекрытие каналов, подведенных к нему, а только перенаправляет жидкость от входа к одному из выходов. Единовременно может быть закрыт только один из выходов, либо частично перекрыты оба.

В самом простом варианте радиаторы напрямую подключаются к котлу, последовательно или параллельно. Настраивать отдельно каждый радиатор по тепловой мощности нельзя, допустимо только регулировать температуру теплоносителя в котле.

Чтобы все-таки регулировать отдельно каждую батарею, можно вставить байпас параллельно радиатору и после него регулирующий кран игольчатого типа, с помощью которого контролировать количество теплоносителя, проходящего через него.

Байпас при этом нужен для сохранения общего сопротивления всей системы, чтобы не нарушать работу циркуляционного насоса. Однако такой подход весьма накладно реализовывать и сложно эксплуатировать.

Трехходовой клапан фактически совмещает точку подключения байпаса и регулирующей арматуры, делая подключение компактным и легким в управлении. Кроме этого за счет плавной регулировки легче добиться целевой температуры в ограниченном контуре, содержащем один или два радиатора в конкретном помещении.

Принцип работы клапана

Если ограничить часть тока теплоносителя от котла и дополнить его обраткой, водой, возвращающейся от радиатора к котлу, то снижается температура обогрева. Котел при этом продолжает работать в прежнем режиме, поддерживая установленный нагрев воды, скорость обращения воды в нем не снижается, зато уменьшается потребление топлива.

Если используется один циркуляционный насос на всю систему отопления, то он располагается со стороны котла по отношению к включению трехходового клапана. Устанавливают его на обратном входе котла, по которому поступает уже остывшая вода от радиаторов, выступая в роли разделителя потока.

По входу к нему подается горячий теплоноситель от котла, в зависимости от настройки клапана поток разделяется на две части. Часть воды идет к радиатору, а часть сразу же сбрасывается в обратный ход. Когда нужна максимальная тепловая мощность клапан переводят в крайнее положение, при котором соединены вход и выход, ведущий к радиаторам.

Если обогрев не нужен, то весь объем теплоносителя поступает по байпасу в обратку, котел работает только на поддержание температуры в отсутствие реальной теплоотдачи

Недостаток такого подключения – сложная балансировка отопления, чтобы в каждое ответвление и к каждому радиатору поступало одно и то же количество теплоносителя, кроме того при последовательном подключении к крайним радиаторам доходит уже остывшая вода.

В многоконтурных системах проще всего разрешить проблему с неравномерным распределением тепла – использование коллекторной группы с циркуляциями насосами на каждом отдельном контуре

Это особенно важно в домах с двумя и более этажами  и большим числом радиаторов или при наличии теплого пола

Трехходовой клапан при этом работает на смешивание двух потоков. По одному вводу подключается линия от котла, а по второму от трубы обратки. Смешиваясь, вода поступает на выход, подсоединенный к теплообменнику.

Такая схема подключения особенно актуальна при подключении теплого пола

Она дает возможность ограничить максимальную температуру воды в контуре, что особенно важно, учитывая максимально допустимое значение в 35ºС при температуре теплоносителя от котла в 60ºС и выше

Циркуляция воды в трубах теплого пола постоянно поддерживается, что необходимо для равномерного нагрева без перекосов. Фактически горячая вода от котла поступает лишь для подогрева остывающего теплоносителя в контуре теплого пола, а излишек сбрасывается обратно к котлу.

Схема тёплых полов с трёхходовым клапаном

Таким образом, даже в высокотемпературном отоплении, где котел греет воду до 75-90ºС, есть возможность обустроить теплые полы с нагревом 28-31ºС.

Причины, в результате которых может возникнуть перегрев твердотопливного котла

Еще на стадии выбора и покупки важно учитывать эксплуатационные характеристики обогревательного прибора. Многие модели, которые сегодня представлены в продаже, имеют встроенную систему защиты от перегрева. Работает она или нет – вопрос второй

Однако необходимо придерживаться определенных знаний и навыков, рассчитывая создать у себя дома эффективную и безопасную систему автономного отопления

Работает она или нет – вопрос второй. Однако необходимо придерживаться определенных знаний и навыков, рассчитывая создать у себя дома эффективную и безопасную систему автономного отопления.

От условий эксплуатации зависит надежная работа нагревательного агрегата. При явных нарушениях технологических параметров отопительного оборудования и злоупотреблением стандартными правилами безопасности, высокая вероятность возникновения аварийной ситуации.

Предупредить возможные негативные последствия можно еще на стадии монтажа твердотопливного котла. Правильная обвязка отопительного аппарата станет залогом вашей безопасности и надежной работы агрегата в будущем.

Если говорить детально, то в каждом случае система защиты твердотопливного котла имеет свою специфику и особенности. Каждая система отопления имеет свои плюсы и минусы. К примеру:

Когда речь идет о твердотопливных котлах с естественной циркуляцией теплоносителя, необходимо позаботиться о безопасности и работоспособности отопительного оборудования еще во время монтажа. Трубы в системе устанавливаются металлические. Причем диаметр таких труб должен превышать диаметр труб, используемых для прокладки контура с принудительной циркуляцией теплоносителя. Датчики, установленные на водяном контуре, будут сигнализировать о возможном перегреве теплоносителя. Предохранительный клапан и расширительный бак играют роль компенсатора, снижая избыточное давление в системе.

Существенным минусом гравитационной системы отопления является отсутствие эффективного механизма регулировки рабочих режимов твердотопливных котлов.

Большие технологические возможности для потребителей предоставляют , работающие с принудительной циркуляцией теплоносителя в системе. Уже только наличие второго контура существенно увеличивает возможность регулировать температуру нагрева котловой воды. Единственный минус в работе такой системы является работающий насос, который может внести своей работой сложности при эксплуатации отопительной системы.

Это связано с тем, что при отключении электричества, насос перестает выполнять свои функции. Остановка циркуляционного процесса и инерционность нагревательных котлов на твердом топливе могут привести к перегреву нагревательного агрегата. Если котельная техника не оснащена , ситуация с отключением электричества чревата крайне неприятными последствиями.

Эффективная защита от перегрева работающего твердотопливного котла должна базироваться на механизме съема избыточного тепла, вырабатываемым нагревательным прибором.

Конструктивные особенности

Конструктивно оба типа клапанов схожи. Но если посмотреть на чертеж, который приведен в нашей статье, то отличия сразу же бросаются в глаза. В смесительном клапане устанавливается шток с одним шаровым краном. Находится он в центре и закрывает основной проход. В разделительных приборах у штока два таких же клапана, устанавливаются они в выходных отверстиях.

Работа происходит следующим образом:

1. Один из клапанов придавливается к седлу и закрывает проход.
2. Второй клапан, наоборот, открывает проход.

Существуют ручные и электрические устройства. Это один из вариантов классификации приборов.

Как это работает

Трехходовой клапан монтируется на тех участках магистралей, где требуется разделить поток циркулирующей жидкости на 2 контура:

• с переменным гидрорежимом;
• с постоянным.

В большинстве случаев постоянный поток требуется тем, для кого подается жидкость высокого качества и в обозначенных объемах. Его регулируют в соответствии как раз с показателями качества. Что же касается переменного потока, то он применяется для объектов, где показатели качества не являются основными. Там большое значение имеет коэффициент количества. Проще говоря, подача теплоносителя там осуществляется по необходимому количеству.

Обратите внимание! К запорной арматуре относится и аналог описываемого в статье прибора – двухходовой клапан. Чем он отличается? Дело в том, что трехходовой вариант работает по совершенно другому принципу

Шток, входящий в его конструкцию, неспособен перекрывать поток жидкости, который имеет постоянные гидравлические показатели.

Шток все время открыт, он настраивается на тот или иной объем жидкости. Следовательно, пользователи смогут получить нужный им объем как в плане количества, так и в плане качества. В целом, данный прибор неспособен прекратить подачу жидкости на сеть, в которой гидравлический поток постоянен. При этом поток переменного типа он вполне может и перекрыть, благодаря чему, собственно, и возникает возможность регулировки расхода/давления.

И если соединить пару устройств двухходового типа, то можно получить один, но трехходовой. Но нужно, чтобы оба работали на реверсе, другими словами, при закрытии одного клапана должен открываться следующий.

Краны с электроприводом

Преимущества:

• Главное преимущество кранов с электроприводом — лёгкий монтаж или демонтаж. Для того чтобы установить прибор от мастера не требуется быть высококвалифицированным специалистом, разбирающимся в тонкостях электрики, механики и просто в техническом ремесле. Установить оборудование может любой желающий, что снижает цену оплаты конечного итога покупки и установки добавочных материалов тепловой системы обогрева.

  Фото 1. Электропривод для трехходового клапана модели Elbi, , Италия.

• Сам дизайн прибора расширяет границы контроля положения крана при помощи двух микропереключателей, установленных удобно и имеющих многоцветные светодиоды, отвечающие за разную температуру как горячую или холодную, так и тёплую. Упрощение регулирования также осуществляется с помощью незамысловатого указателя-рукоятки ручного управления, позволяя контролировать температуру и задавать более точные параметры нагрева или охлаждения.
• Ещё одной положительной чертой, которой отличается трехходовой кран с электроприводом от обычного — это быстрое прикрепление крана за счёт дополнительных фитингов, входящих в комплект предоставленного теплового оборудования. Опять же, монтаж или демонтаж сможет осуществить и сам покупатель, не прибегая к помощи специалистов.

Принцип работы такого клапана не сильно отличается от обычного. Однако есть некоторые тонкости. В отличие от простого устройства, здесь температура регулируется электроприводом, который снимает показатели температуры (датчик). Далее, информация поступает в контроллер, тот отдаёт команду штоку или шару (сегменту) подняться или опуститься для достижения необходимого нагрева воды.

Основные параметры при выборе клапанов

Изделия из латуни имеют повышенный ресурс работы, не трескаются из-за механического воздействия

Трехходовой клапан должен максимально соответствовать особенностям системы, поэтому при выборе следует проверить все параметры: конструктивное устройство, технические характеристики.

• В первую очередь необходимо отсечь варианты, которые изготовлены из неподходящего металла. Силуминовые недорогие трехходовые клапаны исключают сразу, поскольку сплав алюминия с кремнием отличается низкой прочностью. Такие термоклапаны трескаются и буквально рассыпаются в процессе работы.
• Чугунные 3-ходовые клапаны не подвержены коррозии и достаточно прочны при статических нагрузках, но точечное механическое воздействие или резкий перепад температур могут стать причиной его поломки. Ремонту такие устройства не поддаются.
• Стальные устройства недороги и одновременно прочны, но со временем ржавеют. С целью защиты от коррозии изделия покрывают никелем и хромом.
• Термоклапаны из нержавейки стоят дороже, металл не подвержен окислению и коррозии, поэтому служить они будут долго.
• Латунные и бронзовые трехходовики предпочтительнее, поскольку материал наилучшим образом отвечает требованиям по сроку службы и коррозийности. Латунные изделия нельзя устанавливать в систему, где теплоноситель разогревается до температур, превышающих 200 градусов. Бронзовые устройства встраивают в контур отопления, изготовленный из меди.

Для теплого пола предпочтительно устанавливать клапаны с сервоприводом

• Для защиты котла от конденсата достаточно клапана с внутренним термостатом, настроенным на постоянную температуру теплоносителя.
• Если система состоит из нескольких ветвей и необходимо управлять нагревом каждой, устанавливают регулятор с термоголовкой и выносным датчиком.
• При самостоятельной сборке системы рекомендован к монтажу смесительный клапан. Новичку проще разобраться в схеме его работы, как его поставить, снять.
• Седельные разновидности, в отличие от поворотных, более точно позволяют регулировать температуру теплоносителя и напор.
• Для теплого пола рекомендованы электрические модели с сервоприводом.
• Для ГВС – разделительные клапаны, для отопления – смесительные.

Диаметр резьбы на клапане должен совпадать с диаметром труб отопления

Что касается технических характеристик, необходимо принять во внимание:

• способ соединения – бывает резьбовым и фланцевым;
• внутренний диаметр труб – должны совпадать с диаметром труб в месте установки;
• максимальное рабочее давление;
• максимальную температуру теплоносителя на участке монтажа;
• усредненный расход воды в час – условную пропускную способность;
• динамический диапазон регулирования (30:1, 50:1, 100:1) – указывает на разницу пропускной способности при полностью закрытом затворе и полуоткрытом.

Клапаны с диапазоном 100:1 показывают более широкие возможности регулировки.

Модели в зависимости от объема теплоносителя, марки ESBE

Данные указаны в паспорте к изделию. Чтобы правильно подобрать клапан по параметрам системы, необходимо также рассчитать расход теплоносителя на линии установки, потому что клапан должен пропускать нужный объем воды при разных положениях штока.

Последний, но не по значению, параметр – производитель. Популярные:

• Esbe (Швеция);
• Danfoss (Дания);
• Honeywell (США);
• Herz Armaturen (Австрия);
• Caleffi (Италия);
• Icma (Италия);
• Valtec (Россия).

Как установить в системе отопления

Для установки сначала потребуется собрать сам трехходовой клапан, присоединив к нему терморегулятор.

После завершения этой лёгкой процедуры в три отверстия обычно подключаются шланги или трубы с водой разной температуры: в одном горячая, во втором холодная, а третья остаётся пустой.

Справка! Перед использованием стоит проверить наличие батареек или заряженного аккумулятора в самом терморегуляторе.

Подключив, таким образом, систему обогрева её присоединяют к основному обогревательному контуру, перед этим обязательно проверив герметичность проделанной работы. При включении воды и подачи её на всю систему отопления шток или шар станет работать автоматически на физических силах, не требуя специального включения.

Принцип работы

Чтобы запустить работу механизма, к нему нужно присоединить два патрубка для подвода холодной и горячей воды. Для успешного подключения следует изучить схему трехходового крана, на которой отображены различные стрелочки и направляющие. Горячая вода, которая идет от котла, является основным теплоносителем, а холодная — оставшейся отработкой.

Системы могут отличаться положением и способом

Между обоими отверстиями с подводами к потокам находится вентиль, обеспечивающий регулировку подачи воды. В зависимости от положения и способа подключения система может:

• смешивать два потока с водой в один;
• разделять одну линию на два выхода.

В простой конфигурации радиатор подключен к котлу последовательным или параллельным образом. Выполнить настройку каждого элемента по отдельности невозможно, поскольку меняется только температура жидкости в котловом резервуаре.

Если же есть желание регулировать каждую батарею, систему нужно оснастить байпасом, а также регулирующим игольчатым краном, который позволит регулировать объемы жидкости, проходящей через него.

Задача байпаса заключается в сохранении общего сопротивления установки для предотвращения сбоев в работе насоса. К сожалению, такой подход требует больших затрат и сложного монтажа, поэтому он не пользуется особой популярностью.

Эффективность работы и конечные показатели КПД могут зависеть от расположения вентиля. Если он открыт наполовину, то выходящий поток воды будет обладать средней температурой. Если же вентиль открыт полностью, то температурный показатель достигнет максимальной отметки. При его полном закрытии выходящим потоком подается только холодная вода.

https://youtube.com/watch?v=zvZTPoZ5P4M

Покупка клапана: что важно?

Ручное управление потоками выполняется при помощи простых шаровых кранов. Внешний вид такой, как у обычного вентиля. Но есть «лишний» выход. Подобная арматура используется для того чтобы осуществлять принудительное ручное управление.

Автоматические устройства оснащаются электрическим мотором или реле. Они позволяют изменить положение штока. Этот привод соединяется с термостатом, чтобы можно было осуществлять корректировку температуры в магистрали

При покупке 3-х ходового клапана с приводом нужно обратить внимание на такие моменты:

1. Диаметр патрубков для соединения с отопительной магистралью. Как правило, значения лежат в интервале 20..40 мм. Но все зависит от конкретной магистрали и ее особенностей. В том случае, если не получается найти подходящие по диаметру приборы, можно смонтировать переходники.
2. Можно ли установить сервопривод на прибор. Ведь если есть такая возможность, то ручной клапан можно без особого труда превратить в автоматический.
3. Какая пропускная способность у магистрали.

Установка клапана своими руками

В установке трехходового термосмесительного клапана своими руками надо учитывать схему вашего котла и теплообеспечения в доме. Четко выполнять все инструкции и пункты подключения. Также внимательно ознакомиться со схемой основных узлов. К узлам относятся все агрегаты, которые устанавливаются около нашего котла для телообеспечения дома.

1. Устанавливаем насос на обратке . Если он будет стоять на подаче из котла, то быстро испортится.
2. Необходимо подключение , который также можно сделать своими руками, он предохранит весь узел подключения воды от перегрева.
3. В системе естественной циркуляции теплоносителя труба подачи холодной воды подключается к входному патрубку котла (обычно внизу). Труба горячей воды – к котлу сверху (как показано на схеме). Надо учесть, что труба горячего теплоносителя должна быть сделана из хорошей стали, меди, чугуна или бисплава , так как температура воды может нагреваться до 100-105 градусов Цельсия.
4. Подключение расширительного бака (или на обратке, или на выходе – роли не играет, см. по схеме) служит своеобразным предохранителем и буфером в нашем узле.
5. Подключение к предохранительной группе безопасности: к манометру, показывающему давление в котле; к аварийному клапану сброса давления; автоматическому предохранительному воздухоотводчику. Эти предохранительные приборы ставятся на выходе из котла, чтобы контролировать нагретый теплоноситель (см. схему).
6. Установка и подключение по схеме теплового аккумулятора.
7. После него – подключение трехходового смесительного клапана строго в соответствии со схемой , именно он будет перемешивать горячую воду из теплоаккумулятора с холодной из обратки.

Если вы через поиск добрались до этой статьи, то наверняка уже что-то слышали о смесительной трубопроводной арматуре, применяющейся в системах отопления частных домов и квартир. Так что без долгих предисловий предлагаем обсудить 3 вопроса: как работает термостатический трехходовой клапан, где его нужно устанавливать и как правильно подобрать, чтобы не тратить лишних денег.

Задача любого 3-ходового вентиля – подать в магистраль воду требуемой температуры путем смешивания либо разделения 2 потоков. Соответственно, элемент оснащен тремя выходами, один из которых всегда открыт, а два других полностью или частично перекрываются в процессе работы. Отсюда и название крана – трехходовой (иногда еще говорят «трехходовый», что не есть правильно).

По способу приготовления теплоносителя нужной температуры термостатические клапаны делятся на 2 группы, изображенные на фото:

1. Смесительные. В них подается 2 потока воды – горячий и охлажденный (входы обозначают буквами «А» и «В»), а из третьего патрубка (маркировка «АВ») идет смесь установленной температуры. На латунном корпусе стоит метка в виде сходящейся с двух направлений стрелочки.
2. Разделительные или распределительные. Поступающий теплоноситель делится на 2 потока регулируемой величины. Маркировка на корпусе – 2 расходящиеся стрелки либо буквы «А», «В» на выходных патрубках и «АВ» на входе.

По принципу действия трехходовые краны тоже делятся на два типа – седельные и шаровые. Устройство первых похоже на обычные водопроводные вентили, только вместо резьбового штока используется нажимной. На нем закреплена тарелка, движущаяся между двумя седлами и перекрывающая 2 прохода поочередно. Нажатие на шток осуществляется тремя способами:

• встроенным термоэлементом
• термоголовкой с выносным температурным датчиком
• сервоприводом.

Шаровые термосмесительные клапаны работают по принципу таких же кранов, только с тремя выходами. Управляются вручную или от электропривода, вращающего шток по команде автоматики. Элементы являются полнопроходными и отличаются высокой пропускной способностью, а значит, меньшим гидравлическим сопротивлением. Недостаток – зависимость от напряжения в электросети и необходимость установки блока бесперебойного питания (ИБП).

Как выбрать трехходовой клапан терморегулятором

Существует несколько критериев выбора:

• по способу регулировки температуры;
• по пропускной способности;
• по материалу.

По способу регулирования температуры

Есть ручные трехходовые клапаны:

Шток подсоединён к ручке или вентилю, которые выставляют на отметки, задающие температуру. Самый дешёвый и надёжный вариант, но сам реагировать на меняющуюся внешнюю среду не может, необходимо вмешательство человека.

В термостатических клапанах за регулировку t отвечает встроенный терморегулятор.

Его настраивают, далее он сам связывает положение штока с температурой проходящего потока. Принцип действия основан на специальной жидкости или газе, меняющих объём при малейшем изменении температуры. При повышении последней они увеличивают размеры и толкают шток.

Термостатические клапаны делятся на механические и электронные. Два их главных преимущества перед ручными клапанами: автоматическое отслеживание установленнойtи одинаковая прогретость воды во всей системе. Но гораздо дороже.

Самые точные регуляторы – электронные, с электроприводом. От термостата сигнал попадает на контроллер, который двигает шток по вертикали.

Материал изготовления

Силуминовые устройства лучше исключить из рассмотрения, слишком материал (низкопрочный сплав алюминия с кремнием) плох.

Чёрная сталь — изделия из неё отличаются прочностью и не дороги, но ржавеют. А хромированные или никелированные – значительно дороже. То же и с нержавейкой.

Чугун — прочный, по сути вечный, не боится коррозии, но хрупкий, может треснуть от резкого перепада температур. Область применения – с твёрдотопливными котлами.

Латунь и бронза — тоже всем хороши, но к промышленным условиям (tдо 200 0 С) не подходят. Зато для бытовых нужд подходят лучше остальных. В основном используется латунь, так как бронза дороже.

Пропускная способность

У клапана она должна немного превосходить расчётную способность общей системы отопления. При прохождении через контур 2 м 3 /час нужен клапан на 2,5 м 3 /час. Но влияет и состояние клапана – насколько он открыт или закрыт. Идеальной считается стократная разница потоков при этом. Но достаточно отношений 50:1 и даже 30:1.

Функциональные особенности

Аналогом является двухходовой клапан. Тоже считается запорной арматурой. Но трехходовой работает принципиально иначе. Постоянный поток не перекрывается полностью.

А вот с переменным потоком это вполне возможно. Благодаря таким особенностям и возможно регулировать расход/давление.

Из двух двухходовых клапанов можно получить один трёхходовой, если соединить их реверсно, то есть при закрытии одного должен открываться другой.