Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Принцип работы балансировочных клапанов в системе отопления

Типы клапанов

Системы теплоснабжения могут иметь перманентный или переменный расход источника тепловой энергии. В зависимости от этого показателя различают две разновидности вентиля:

  • ручной;
  • автоматический.

Ручные балансировочные клапана, как правило, применяют при постоянном расходе источника тепловой энергии. Регулировка осуществляется за счет рабочего конуса, выдвижение которого регулируется механическим поворотом рукояти. В свою очередь ручные клапаны подразделяются на следующие виды:

  • однотрубные;
  • двухтрубные.

Ручной балансировочный клапан

Автоматические балансировочные клапна используются для гидравлической увязки систем отопления и других систем с переменным расходом теплоносителя. Примером использования автоматического клапана может быть двухтрубная система с термостатом (типичный вариант системы с переменным расходом теплоносителя). Для гидравлической увязки автоматический балансировочный вентиль используется в комплекте с запорно-балансировочным клапаном.

Автоматический балансировочный клапан

Когда термостатические клапаны вследствие изменения температуры воздуха в помещении меняют расход теплоносителя через отопительные приборы, следовательно, и перепад давления, необходимо следить за тем, чтобы перепад не превысил заданное значение. Эту задачу решает автоматический клапан.

Когда термостат закрывается, перепад увеличивается до значения, установленного на клапане. В результате клапан тоже закрывается, создает оптимальные условия для работы термостатических клапанов и защищает от слишком большого перепада, следовательно, предотвращает появление шума.

Каждый такой регулятор оснащен регулировочным блоком, разработанный специально под определенный тип и размер клапана, что обеспечивает точность поддержания перепада давления. При этом теплоноситель расходуется эффективно без перерасхода, а система отопления является гидравлически устойчивой, что исключает необходимость постоянной регулировки и перенастройки системы эксплуатационными службами.

Варианты применения

В частных домах часто задействуют механические модели. Их вполне достаточно для обогрева здания площадью до 500 м². Установка ручных вентилей магистрального плана проводится в следующих ситуациях:

  • в строениях с разветвленной отопительной системой со множеством стояков;
  • в многоквартирных зданиях, оснащенных индивидуальной котельной;
  • во время обвязки твердотопливного котла с имеющимся теплоаккумулятором.

Радиаторные модели устанавливаются на выходе из обогревателя, тогда как магистральные вентили – исключительно в трубопроводе, возвращающем охлажденную жидкость в котельную. Если же конструкция монтируется в паре с автоматическим вентилем, тогда он может находиться как в обратном, так и подающем трубопроводе.

Стальные и алюминиевые радиаторы с нижним присоединением нередко изначально оснащаются кранами при помощи специализированной фурнитуры, выполняющей роль прикрепления подводок к таким деталям. Необходимость в монтаже вентилей также пропадает в следующих случаях:

  • в тупиковых механизмах незначительной длины, с одинаковыми по гидравлике «плечами»;
  • когда все батареи имеют термостатические клапаны с преднастройкой;
  • на завершающем радиаторе (тупиковом);
  • в механизмах коллекторного плана.

Терморегуляторы с преднастройкой, вмонтированные на подаче жидкости, также справляются с работой балансового вентиля, из-за чего на выходе отопительного механизма можно присоединить отсекающий шаровой кран. Аналогичным образом арматура устанавливается на подводках к последней по цепочке батарее, а так как необходимость в корректировке отсутствует, он должен находиться полностью в открытом состоянии.

Балансировочный клапан для системы отопления

Существующие системы теплоснабжения условно делятся на два типа:

  • Динамические. Имеют условно постоянные или переменные гидравлические характеристики, к ним относятся отопительные магистрали с двухходовыми регулирующими клапанами. Данные системы оснащаются автоматическими балансировочными регуляторами перепада.
  • Статические. Обладают постоянными гидравлическими параметрами, включает в себя магистрали с трехходовыми вентилями регулировки или без них, система оснащается статической ручной балансировочной арматурой.

Рис. 7 Балансировочный вентиль в линии – схема установки автоматической арматуры

В частном доме

Клапан баланса в частном доме устанавливают на каждый радиатор,  выходные патрубки каждого из них должны иметь накидные гайки или другой вид резьбового соединения. Применение автоматических систем не требует настройки – при использовании двухклапанной конструкции подача теплоносителя на радиаторы, установленные на большом расстоянии от котла, автоматически повышается.

Это происходит за счет передачи на исполнительные элементы воды через импульсную трубку под меньшим давлением, чем у первых от котла батарей. Применение другого вида комбинированных вентилей также не требует расчета теплоотдачи с помощью специальных таблиц и измерений, приборы имеют встроенные регулирующие элементы, перемещение которых происходит при помощи электропривода.

Если используется ручной балансир, то необходима его настройка с использованием измерительного оборудования.

Рис. 8 Автоматический балансировочный кран в системе отопления – схема подключения

Для определения объема подачи воды на каждый радиатор и соответственно балансировки, используют электронный контактный термометр, при помощи которого измеряют температуру всех отопительных радиаторов. Средний объем подачи на каждый нагреватель определяют, разделив общее значение на количество нагревательных элементов. Наибольший поток горячей воды должен поступать на самый дальний радиатор, меньшее количество – на ближайший к котлу элемент. При проведении регулировочных работ ручным механическим прибором поступают следующим образом:

  • Открывают все регулировочные краны до упора и подключают воду, максимальная температура поверхности радиаторов при этом составляет 70 – 80 градусов.
  • Контактным термометром замеряют температуру всех батарей и записывают показания.
  • Так как на самые дальние элементы должно подаваться максимальное количество теплоносителя, они не подвергаются дальнейшему регулированию. Каждый вентиль имеет различное число оборотов и свои индивидуальные настройки, поэтому проще всего рассчитать необходимое количество оборотов, используя простейшие школьные правила исходя из линейной зависимости радиаторной температуры от объема проходящего теплового носителя.

Рис. 9 Балансировочная арматура – примеры монтажа

К примеру если рабочая температура первого от котла радиатора составляет +80 С., а последнего +70 С. при одинаковых объемах подачи в 0,5 м.куб./ч., на первом нагревателе данный показатель уменьшают на соотношение 80 к 70 , расход пойдет меньше, и полученный объем будет составлять 0,435 м.куб/ч. Если все вентили выставить не на максимальный поток, а установить средний показатель, то за ориентир можно брать нагреватели, расположенные в середине линии и аналогичным образом уменьшать пропускную способность ближе к котлу и увеличивать ее в самых дальних точках.

В многоэтажном доме или строении

Установка клапанов в многоэтажном доме производится в обратную линию каждого стояка, при большой удаленности электронасоса давление должно быть в каждом из них приблизительно одинаковым – в этом случае расход по каждому стояку считают равным.

Для настройки в многоквартирном доме с большим числом стояков использует данные объема подачи воды электронасосом, который делят на количество стояков. Полученное значение в метрах кубических в час (для клапана Danfoss LENO MSV-B) устанавливают на цифровой шкале устройства вращением рукоятки.

Конструкция и принцип работы

Принцип работы балансировочной арматуры состоит в перекрытии потока жидкости выдвижным клапаном или штоком, вызывающем уменьшение сечения проходного канала. Устройства имеют разную конструкцию и технологию подключения, в отопительной системе они могут дополнительно:

  1. Поддерживать перепад давлений на одном уровне.
  2. Ограничивать расход теплоносителя.
  3. Перекрывать трубопроводную магистраль.
  4. Выполнять функции слива для рабочей жидкости.

Конструктивно балансировочные клапаны напоминают обычные вентили, их основными элементами являются:

  1. Латунный корпус с двумя проходными патрубками с внутренним или наружным сечением резьбы, рассчитанным на подключение к линии со стандартными диаметрами труб. Подключение в трубопроводной магистрали при отсутствии резьбового штуцера с подвижной резьбовой гайкой (американки) производится через ее аналоги – дополнительные переходные муфты с разными накидными гайками.
  2. Запорный механизм, перемещением которого регулируют степень перекрытия канала прохождения теплового носителя.

Рис. 4 Устройство ручного балансировочного вентиля Danfoss LENO MSV-B

  1. Регулировочная рукоятка со шкалой и индикаторами настройки, позволяющая регулировать поток внутри прибора.
  2. Современные модели оснащены дополнительными элементами в виде двух измерительных штуцеров, с помощью которых производят замеры объемов подачи (пропускную способность) на входе и выходе прибора.
  3. Некоторые модели оборудованы запорным шаровым механизмом, позволяющим полностью перекрывать поток, или имеют функцию слива жидкости из водопровода.
  4. Высокотехнологичные современные виды могут управляться автоматически, для этого вместо поворотной головки устанавливается сервопривод, который при подаче электроэнергии толкает запирающий механизм, при этом степень перекрытия канала зависит от величины поданного напряжения.

Рис. 5 Автоматические балансиры Данфос AB-QM – конструкция

Разновидности клапанов и их конструктивные особенности

На сегодняшний день существует два вида контролирующих клапанов, каждый из которых имеет свои эксплуатационные характеристики. Прежде чем покупать ту или иную модель, нужно тщательно изучить основное их описание. Чаще всего все специалисты осуществляют установку таких балансировочных клапанов:

  1. Универсальный агрегат с автоматической системой управления. Особенностью таких изделий является то, что они полностью контролируют систему отопления без вмешательства людей. Функциональные возможности клапана позволяют поддерживать постоянную разницу давления между обраткой и подачей в двухтрубной системе. Что касается однотрубного отопления, устройство контролирует беспрерывный расход теплоносителя. В продаже имеются многофункциональные модели, которые прекрасно работают в тандеме друг с другом. Использование таких агрегатов ведёт к тому, что меняется расход и разность давления в трубопроводе. Стоит отметить, что слаженная работа таких клапанов происходит благодаря специальной импульсной трубке. Внутренняя часть автоматического устройства больше напоминает поршневой редуктор понижения давления. Но не стоит их путать, ведь функции они выполняют совершенно разные.
  2. Ручной клапан. Это устройство занимает лидирующие позиции по востребованности из-за доступной цены и долговечности.

А вот среди основных конструктивных особенностей специалисты отмечают несколько нюансов. Все дело в том, что качественная деталь обязательно должна состоять из таких элементов:

  1. Универсальный регулировочный шпиндель. Главная рабочая часть представлена в виде конуса, вкручиваемого в специальное седло. В момент активации шпинделя поток теплоносителя полностью перекрывается.
  2. Колпачок, который может быть изготовлен из различных материалов, но чаще всего из пластика. Стоит отметить, что наиболее качественными и долговечными считаются металлические изделия.
  3. Прочный латунный корпус, который оснащён всеми необходимыми патрубками с резьбой, чтобы пользователь имел возможность подключить трубы. Во внутреннем отсеке устройства расположено специальное седло в виде небольшого вертикального канала.
  4. Уплотнительные кольца из высококачественной резины.

Эти агрегаты выполняют следующие функции:

  1. Контролируют уровень давления внутри системы как до, так и после клапана.
  2. Обеспечивают надёжную фиксацию капиллярной трубки.

Каждый штуцер обязательно измеряет уровень давления, и если во время работы были выявлены внезапные перепады значений на регулирующем механизме, тогда осуществляется расчёт расхода воды.

Трёхходовой клапан для систем отопления:

Виды балансировочных клапанов и особенности их действия

Как уже упоминалось в начале статьи, во времена Советского Союза системы отопления/водоснабжения (если речь шла о городских квартирах) регулировались посредством дроссельных шайб. А для получения требуемого уровня потока теплоносителя магистрали приходилось перекрывать с целью последующей разборки.

Но на смену таким шайбам пришли современные балансировочные клапаны, являющиеся, по сути, обыкновенными вентилями, оснащенными при этом расходометрами и специальными штуцерами, необходимыми для подключения приборов измерения. Такие клапаны, к слову, могут устанавливаться не только в отопительных системах, но также в системах водоснабжения, кондиционирования, а еще для «теплого пола». Более того, эти приборы применяются в городских домах, чтобы сбалансировать стояки, и частных строениях, чтобы регулировать теплоотдачу для каждой конкретной комнаты.

Как видим, с конструктивной точки зрения клапан очень похож на обычный кран, а главное его отличие состоит в более плавном изменении размеров сечения. Все балансировочные устройство условно делятся на две большие группы:

  • ручные приборы;
  • автоматические приборы.

Представители первой категории стоят относительно дешево, но при этом хорошо справляются со своими «обязанностями». С их помощью можно настраивать конкретные участки либо всю систему целиком посредством изменения расхода/напора рабочей жидкости. Также вы получите возможность мониторить параметры рабочей среды. Если потребуется, вы с легкостью сможете отключить конкретный участок для проведения в нем ремонтных работ.

Ручной балансировочный клапан, по мнению специализированных теплотехников, должен устанавливаться только в частных домах и то исключительно в однотрубных отопительных системах. Во всех же остальных случаях целесообразно применение автоматических моделей.

Если автоматический прибор будет изначально правильно настроен, то в дальнейшем при эксплуатации вы не будете уделять ему свое внимание

Принцип действия балансировочного клапана

Теперь разберемся, как вообще балансируются отопительные приборы. Если, к примеру, тупиковая ветка магистрали подключается сразу к нескольким батареям отопления, то каждой из них потребуется подача нужного количества рабочей жидкости, предварительно прогретой. Для определения требуемого объема теплоносителя используются предварительные расчеты.

Если клапаны-термостаты на радиаторах отсутствуют, то расход теплоносителя будет перманентным в отношении каждого отдельного потребителя. Чтобы регулировать подачу воды внутри системы, вы можете применять ручной балансир – его необходимо установить на «обратке» там, где труба соединяется с общей сетью.

Далее вентиль выставляется на требуемое число оборотов, чтобы уменьшать/увеличивать диаметр отверстия. Это позволит добиться номинального расхода рабочей жидкости в ветви. Но как же быть, если расход теплоносителя в сети перманентно меняется? В данном случае оптимальным будет использовать балансировочный клапан, контролирующий прогрев помещения посредством образования препятствий на пути движущейся жидкости. Когда это устройство будет работать, объем подачи воды уменьшится.

А вот в случае большего количества пользователей каждый из радиаторов будет получать неравномерное количество тепловой энергии. И если на первой батарее перекрыть поток жидкости, то оно (количество) увеличится на второй батарее, однако клапан при этом закрываться не будет, а излишки теплоносителя будут двигаться дальше. Как результат – некоторые радиаторы будут перегреваться, остальные же – недополучать рабочую жидкость. Чтобы регулировать работы отопительной системы, и требуются описываемые в статье балансировочные клапаны.

Что же касается принципа действия, то он ничего сложного собой не представляет и выглядит примерно следующим образом: если установить вентиль на максимальный расход рабочей жидкости, то термостат, которым оснащена любая из батарей, уменьшит потребление воды. Давление вследствие этого начнет постепенно возрастать. Спустя некоторое время прибор будет уведомлен капиллярной трубной об увеличивающемся давлении и откорректирует расход рабочей жидкости должным образом. Термостаты же, установленные на других радиаторах, не будут иметь времени, чтобы полностью перекрыть теплоноситель, вследствие чего потребление и давление жидкости в сети будет сбалансировано.

Почему стоит использовать

Главная задача – гидравлическая балансировка. Пример: в многоквартирном доме есть два стояка отопления. В одном температура повышена, во втором – ниже нормы. Причина – горячая вода идет по пути наименьшего сопротивления и большая часть жидкости уходит в ближайший к тепловому узлу контур. На дальний трубопровод приходится меньшая часть тепла. Установив балансировочный клапан на ответственных участках, можно нормализовать распределение температуры для всех потребителей.

Альтернативные способы использования:

  • Отдельная ветка с радиаторами и большим расстоянием между ними. Оптимизирует гидравлический баланс, когда изменяется объем протекающей жидкости из-за работы терморегуляторов.
  • В контур для буферной емкости. Он регулирует подачу горячей воды для поддержания высокого уровня температуры. При этом не снижается степень нагрева в основном контуре.
  • В бойлер косвенного нагрева. Искусственное ограничение притока теплоносителя для регулировки температуры.

Балансировочные клапаны могут устанавливаться в однотрубной и двухтрубной системе отопления. В первом случае они регулируют объем горячей воды, во втором – нормализуют давление между подачей и обратным трубопроводом. Для последнего нужны модели с одной или двумя штуцерами для подключения к регулятору перепада давления. Альтернативное использование – измерение давления до и после устройства с помощью комбинированного манометра.

Важно: после длительного простоя на штоке может сформироваться известковый налет. Перед контрольным запуском отопления нужно проверить состояние клапана, прочистить его.

Конструкция и принцип работы

Механизм заключается в том, что устройство клапана изменяет внутреннее проходное сечение. Прокрутка рукоятки приводит в действие гайку и шпиндель. При откручивании завершающий элемент приподнимается в верхнее положение из нижнего. Если же он расположен в нижней части, детали надежно перекрывают поток, не давая теплоносителю пройти по трубам. Иными словами, при откручивании клапана золотник пропускает определенное количество тепла, повышая проходимость. При закрытии отверстие сужается, что делает поток незначительным.

Радиаторная конструкция, необходимая для механической настройки ветвей отопления, создана на основе следующих элементов:

  • латунный каркас с резьбовыми патрубками для присоединения труб. Во внутренней части имеется литое седло круглой формы в вертикальном формате;
  • запорно-регулирующий шпиндель с рабочей областью в виде каркаса, входящий при закручивании в седло. Он определяет точное количество водяного потока;
  • уплотнительное кольцо, изготавливающееся из резины;
  • колпачок, выполненный из металла или пластика, выполняющий роль защитника.

Магистральные модели клапанов отличаются от радиаторных габаритами, наклонным расположением шпинделя и штуцерами. Выполняют они следующую роль:

  • слив теплоносителя;
  • присоединение измерительных устройств;
  • монтаж капиллярной трубки от корректора давления.

Количество оборотов от закрытого до максимально открытого состояния – от 3 до 5, у каждого производителя данный показатель различен. Чтобы изменить положение штока, требуется обыкновенный либо специализированный ключ в форме шестигранника.

5 Установка балансировочного вентиля

При установочной работе нужно последовательно соблюдать несколько правил. Вначале проводится обязательная проверка с последующей промывкой и прочисткой трубопровода от возможного присутствия в нём стружки металла или иных инородных предметов.

Если у прибора есть съёмная головка, перед монтажом её нужно снять, руководствуясь инструкцией. Это облегчает установку клапана. Потом один конец крана накручивается на трубу. Другой конец через муфту подсоединяется к радиатору. Для уплотнения резьбы необходимо применять нити из льняного волокна, пропитанные специальной смазкой.

Особенность конструкции

Для стабилизации давления можно выбрать механический или автоматический кран балансировочный для отопления, которые отличаются конструкцией. Регулировка первых происходит вручную, для изменения разности давления необходимо каждый раз контролировать положение штока.

Если же необходимо автоматизировать работу теплоснабжения, рекомендуется выбирать модели с мембранным блоком.

Механические балансиры

Это одна из разновидностей запорной арматуры, регулировка положения штока в которой происходит вручную. На ручке есть цифровая шкала, указывающая текущее значение прохода в трубопроводе. Преимущество – возможность использования для балансировки и в качестве запорной арматуры. Пример: отключение отдельных участков трубопровода для проведения ремонтных работ.

Дополнительно можно установить манометр и термометр для контроля давления, температуры. Но для этого нужно выбирать модели с соответствующими разъемами. Материал изготовления – латунь, реже используется нержавеющая сталь

При выборе нужно обращать внимание на максимальный показатель давления, который может выдержать прибор

Автоматические балансиры

Состоят из двух компонентов – механического клапана и регулятора перепада давления. В первом устанавливается мембранный блок, на корпусе расположено 2 штуцера, которые подключаются к манометру для настройки или к регулятору перепада давления. При изменении давления толщина мембранного блока увеличивается или уменьшается, тем самым регулируется рабочий проход магистрали. Монтируется на обратную магистраль.

Регулятор перепада давления устанавливается на подающий трубопровод. Подключается к механическому балансиру с помощью капиллярных трубок. При изменении параметров отопления происходит автоматическая корректировка давления.

Для больших, разветвленных систем рекомендуется монтаж автоматических балансиров. Это актуально при частых перепадах давления, изменения температуры теплоносителя. Если же система работает относительно стабильно, но нужно периодически контролировать гидравлические параметры – можно поставить механические балансиры.

Совет: клапаны для балансировки отличаются способом подключения. Для небольших труб выбирают модели с наружной или внутренней резьбой. Есть балансиры с фланцевым соединением.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации