Все о смесительных трехходовых клапанах для отопления

До недавнего времени тёплый пол ассоциировался с предметом роскоши. Но как оказалось, такое инженерное решение является наиболее действенным для создания удовлетворительного микроклимата в помещении. Привычное размещение радиаторов приводит к тому, что все тепло сразу поднимается, оставляя при этом нижние слои воздуха менее прогретыми, а пол и вовсе холодным. Это никак не вписывается в систему стандартов, которые определяют нормы благоприятных температурных показателей для человека.

Область применения

Установка такого устройства необходима отопительным системам, особенно если нагрев носителя обеспечивается котлом на твердом топливе. Кроме этого, горячая вода для бытового пользования может иметь слишком высокую температуру (до 95ºC) и если не установлен смесительный клапан, могут быть ожоги у пользователей.

Требуется его установка и перед пластиковыми трубопроводными системами, чтобы не допустить перегрева материала, из которого сделаны трубы.

С помощью трехходового смесительного клапана решаются следующие задачи:

  • перенаправляются потоки, которые поступают от разных трубопроводов;
  • устанавливается необходимая температура жидкости на выходе (за счет смешивания холодного и горячего потока);
  • происходит регулировка температуры под нужные параметры в разные промежутки времени.

Трехходовой термостатический смесительный клапан обязательно должен быть установлен в автономной системе отопления и горячего водоснабжения.

Применение трехходового клапана в системе отопления (теплый пол)

Эти системы используются в индивидуальном порядке и имеют собственный нагревательный котел. Как правило, они находятся в частных домах или квартирах, хозяева которых, не могут или не хотят пользоваться централизованной поставкой тепла и воды.

Также вы можете подробнее прочитать про трехходовые клапаны для отопления.

Область применения

Принцип работы

Устройство имеет корпус с тремя отводами и регулирующую часть, которая находится внутри и выполнена в виде штока или шара. Шток движется вдоль своей оси, а шар может поворачиваться вокруг нее. Через первые два отвода жидкость (холодная и горячая) попадает внутрь корпуса.

Перемешавшись, выходит через третий отвод. Весь секрет заключается в том, сколько именно смешивается жидкости с разной температурой во внутреннем объеме корпуса клапана по объему. Перемещением штока (или поворотом шара) открываются или закрываются два потока в одну или другую сторону – больше открыт горячий поток, значит жидкость (вода) на выходе будет горячее.

Такая конструкция очень эффективна и может работать в автоматическом режиме, если будет оснащена термоголовкой. При нагреве (охлаждении) этого элемента до определенной температуры, за счет теплового расширения, происходит самостоятельное смещение регулирующего механизма.

Таким образом, потоки горячего и холодного носителя будут проходить в разных объемах, что изменит конечную температуру на выходе.

Поэтапно работа клапана выглядит так:

  1. Горячая вода из нижнего патрубка свободно поступает в правый (выпускающий) патрубок до тех пор, пока термоголовка не разогреется до температуры проходящей среды.
  2. После нагрева термочувствительной составляющей регулирующего механизма выше допустимой температуры, она расширяется, и перемещает клапан, перекрывая подачу горячей воды из нижнего патрубка. Одновременно с этим открывается подача холодной воды через левый патрубок.
  3. При смешивании холодной и горячей воды, температура выравнивается и рабочий элемент сжимается. Подпружиненная тарелка клапана занимает исходное положение.

Устройство и принцип работы трехходового клапана в системе отопления

Трехходовой клапан в разрезе

Внутри прибора от термоголовки идет подпружиненный шток с двумя плоскими клапанами круглого сечения. Их диаметр соответствует диаметру седел патрубков. Вместо них может быть установлен один шаровой клапан, размещенный внутри смешивающей камеры между двумя седлами. При давлении на шток клапаны частично перекрывают подачу из нижнего патрубка и открывают верхний. Все то же самое только наоборот происходит, если шток поднимается вверх.

Разделительный и смесительный клапаны

Конечно, просто так при любом повышении температуры воды давление произойти не может. Для этого на термоголовке установлена градация по температуре, которую регулируют вручную. Именно выставленный параметр и является моментом нажатия на шток.

Итак, шток отреагировал на изменение температуры теплоносителя в подающем патрубке, открыл нижний для холодной воды, и внутри клапана произошло смешивание горячей и холодной сред до необходимой температуры. То есть, получается так, что температура теплоносителя на входе не изменилась, а на выходе стала меньше.

В том случае если теплоноситель продолжает нагреваться, то шток может опуститься до максимально нижнего положения. То есть, он полностью закроет подачу горячей воды и полностью откроет подачу холодной. И это будет продолжаться до тех пор, пока теплоноситель внутри отопительной системы не опуститься до требуемой температуры. После чего откроется верхний клапан, он пустит горячую воду.

Схема смешивания теплоносителя с обраткой

Так работает смешивающий регулирующий трехходовой клапан. Что касается разделительной модели, то принцип работы у нее практически такой же, только наоборот. В один патрубок входит теплоноситель, внутри корпуса прибора он разделяется на два потока и выходит через два соседних патрубка.

Этот вид запорной арматуры устанавливается на тех участках, на которых надо поток теплоносителя разделить на два контура. Один из них будет с постоянным тепловым режимом, другой с переменным. Первый – это поток жидкости, к которому предъявляются требования по качеству. Второй с требованиями по количеству. При этом чисто конструктивно поток с постоянным гидрорежимом никогда не перекрывается, потому что в конструкции прибора длина штока сделана таким образом, чтобы клапан не закрывал постоянный контур.

Но необходимо обозначить, что длина штока может регулироваться. Это дает возможность настроить требуемый объем теплоносителя на постоянном контуре. Что касается переменного, то он может полностью перекрываться. Именно таким образом и регулируется расход и давление теплоносителя в отопительной системе. Как видите, принцип работы трехходового крана достаточно прост. Главное – точно выбрать тип прибора и установить его в требуемое место в схеме.

Как работает трехходовой термостатический клапан в системе «теплый пол»

Чтобы было понятно, как работает схема с клапаном, можно привести пример циркуляции теплоносителя в системе теплого пола. Трехходовой клапан для теплого пола является смесительным. Схема циркуляции здесь такова:

  • горячая вода через коллектор поступает в систему теплого пола;
  • у нее должна быть определенная температура, которая отслеживается именно в процессе прохождения через трехходовой клапан;
  • как только ее значение будет превышать допустимое, клапан открывает один из контуров, который соединен с обраткой отопления;
  • внутрь поступает охлажденный теплоноситель, понижая температуру,
  • после чего смешанная вода поступает в отопительный контур теплого пола;
  • как только температура упадет до требуемой, внутри клапана перекрывается штоком контур с обраткой.

Разводка труб для теплого пола с трехходовым клапаном

Особенности монтажа трехходового клапана

Трехходовой клапан в системе отопления может устанавливаться как при одноконтурном, так и при многоконтурном распределении теплоносителя. Например, такой вариант отлично подойдет для двухконтурной системы, в которой теплоноситель направляется в радиаторы отопления, а также в систему «теплого пола».

Читайте в отдельной статье: Как подключить батареи отопления — различные схемы.

Установка арматуры особой сложности не представляет. На корпусе крана имеется стрелка, показывающая направление потока теплоносителя в системе. Поэтому установить арматуру неправильно практически невозможно. Единственное, на что необходимо обратить внимание, так это на место расположения клапана. Он должен быть врезан в магистраль до циркуляционного насоса. Это гарантирует нормальную работоспособность отопительной системы.

Расположение трехходового клапана в отопительной системе

Когда выполняется установка трехходового клапана, необходимо следить за тем, чтобы внутрь крана не попали посторонние предметы или мусор. Это требование особенно актуально в том случае, если кран устанавливается сварным способом. Кусочек окалины или капля расплавленного металла способны нарушить нормальную работу крана, а то и вовсе привести к его заклиниванию. Именно поэтому предпочтительней выглядит резьбовое соединение.

Совет: Желательно обеспечить возможность снятия крана с отопительной магистрали для профилактической проверки или ремонта. Такую проверку рекомендуется выполнять перед началом каждого отопительного сезона.

Другие виды устройств, при помощи которых можно регулировать температуру тёплого пола

  1. Для комнаты, площадь которой не превысит 10 квадратных метров, можно использовать обычные вентили. Достаточно установить два таких устройства по одному на подачу воды и на обратный поток, и выполнять регулировку так же само, как это делают на обычном радиаторе: прикрутили вентиль – снизили температуру, нужно её повысить – открыли вентиль посильнее. Недостаток такого смесительного устройства по сравнению с термостатическим трёхходовым клапаном – это ручная регулировка. Нет никаких приборов, которые покажут вам, какая температура получается на выходе, действия происходят методом «тыка».
  2. Смесители термостатические бывают не только трехходовые, но и двухходовые. Такой клапан можно установить вместо одного из ручных вентилей (способ регулировки при помощи вентиля, описанный выше), и он уже будет поддерживать заданную температуру автоматически.
  3. Для тёплого пола, который будет занимать большие площади, используют узел подмеса. Это устройство представляет целую систему из коллектора подачи и обратки, циркуляционного насоса и термостатического смесителя.

Разновидности трехходовых кранов

Поскольку сейчас в продаже имеются распределительные краны различного предназначения, необходимо понимать разницу между ними, знать конструктивные особенности данных устройств. В этом случае можно будет сделать правильный выбор трехходового крана. Ниже мы рассмотрим, чем различаются изделия разных моделей.

По назначению и принципу работы

Внешне разные типы кранов ничем не отличаются, так как у них имеется 3 патрубка, но принцип работы у них прямо противоположный:

  1. Смесительный кран (регулировочный). Производит смешивание двух потоков теплоносителя. Подвод осуществляется по двум патрубкам, а выход — по одному. Внутри прибора имеется шток с клапаном.
  2. Распределительный кран (запорный). Не смешивает, а разделяет один поток на 2 части. В патрубках установлены клапаны. Когда один клапан открывает проход для теплоносителя, второй перекрывает свою магистраль. Теплоноситель входит в кран через один патрубок, а выходит через два. Такие устройства часто используются для обвязки водонагревателей, в системах с установленными бойлерами, для распределения тепла на несколько помещений.
Разновидности трехходовых кранов

Ручной шаровой трехходовой кран

Материал корпуса

  1. Латунь. Это наиболее популярный сплав металлов, который отличается надежностью и практичностью.
  2. Сталь. Можно встретить гораздо реже. Характеризуется повышенной прочностью, но меньшей, нежели у латуни, долговечностью.
  3. Чугун. В быту не используется. Применяется для монтажа промышленных систем обогрева, в которых трубы имеют диаметр более 40 мм.

По принципу управления

Трехходовой кран для домашнего отопления может различаться по способу управления:

1. Ручное управление. Изделия такого типа имеют поворотные ручки, которыми и осуществляется управление потоками теплоносителя. При повороте ручки изменяется пропорция подаваемой из разных линий воды. Недостатком таких механизмов является неравномерное и долгое прогревание отдаленных радиаторов. Такая арматура отличается простым устройством и невысокой стоимостью.

2. Автоматическое управление. Краны, управляемые автоматикой, позволяют обеспечивать обогрев помещений до нужной температуры без участия человека. Причем, обогрев становится более эффективным, радиаторы прогреваются равномерно, нет необходимости постоянно контролировать работу отопительного контура. Управление распределительным краном может осуществляться посредством сервопривода, а также с помощью гидродинамического или пневматического термостата. Ниже мы рассмотрим особенности каждого их таких устройств.

Разновидности трехходовых кранов

Трехходовой кран с электроприводом

В качестве управляющего элемента используется сервопривод, представляющий собой электрический двигатель. От блока электронного управления на сервопривод поступает команда, согласно которой двигатель изменяет положение шара или штока внутри устройства. Блок управления определяет температуру на выходе из клапана или вычисляет оптимальную настройку по температурам обратки и поступаемой из котла воды.

Читайте также:  Индукционный котел отопления своими руками: самодельный тип

Трехходовой кран с сервоприводом

Разумеется, устанавливать трехходовой кран для системы отопления с электроприводом без наличия управляющего блока не имеет смысла.

Распределительный кран с терморегулятором

Такое устройство представляет собой кран с термоголовкой, в которую помещены газ или специальная жидкость. Данные компоненты реагируют на изменение температурных показателей окружающей среды. В результате колебаний температуры изменяется объем жидкости или газа, что приводит к автоматическому срабатыванию клапана.

При установке прибора требуется его тщательная настройка. Определяются предельные значения температуры, которые связываются с крайними положениями крана. Тем самым определяется рабочий диапазон, в пределах которого трехходовой кран для отопления с терморегулятором будет изменять температуру теплоносителя. С этой целью производится ручная регулировка давления в термоклапане.

Разновидности трехходовых кранов

Трехходовой кран для системы отопления с терморегулятором

Теплоноситель циркулирует через устройство до тех пор, пока его температура не изменится до установленного значения. Как только температура выйдет за эти пределы, пропорция смешивания холодной и горячей воды в кране изменится.

Преимущество крана с терморегулятором состоит в том, что для его работы не требуется наличие блока управления. Такие устройства работают автономно, а также обладают приемлемой стоимостью.

Достоинства и недостатки

Главным достоинством трехходовых клапанов является возможность автоматического регулирования параметров теплоносителя.

До появления трехходовых приборов, для регулирования температуры теплоносителя в системе отопления здания применялись элеваторные узлы. Точность их настройки была очень грубой. Для каждого здания необходимо было рассчитывать сечение отверстия сопла элеватора. Со временем оно изменялось.

С появлением трехходовых клапанов эти узлы ушли в прошлое, и альтернативы им на сегодня просто нет. Можно вместо одного 3-х ходового прибора поставить на подачу и подпитку из обратки два простых регулируемых клапана. Что делали в переходный период после элеваторных узлов. Но такие схемы намного дороже и сложнее в управлении. Потому от них быстро отказались.

В случае регулирования потока теплоносителя через радиатор отопления, наоборот, простые регулировочные клапаны имеют преимущество перед 3-х ходовыми. Ведь сечение байпаса перед батареей перекрывать не нужно и даже вредно. А потому простой регулирующий прибор или еще называемый – термостатический вентиль, ставят за байпасом перед радиатором и это дешевле и надежнее. Тем не менее можно встретить в отдельных зданиях перед батареями трехходовые клапаны.

Трехходовой

Устройство

Трехходовой клапан для теплого пола имеет один вход для горячей воды, средний вход — для обратки и выход для выдачи готовой смеси с определенной температурой. Между первым и вторым входами имеется заслонка, которая способна по необходимости перекрывать один поток, одновременно открывая просвет для следования второго. Таким образом, происходит смешивание прямого и обратного потоков — настройка нужной температуры теплоносителя.

Трехходовой

Принцип работы

Трехходовой кран для теплого пола устанавливается в разрыв прямого магистрального трубопровода с одновременным подключением к среднему входу перемычки, идущей на обратку.

Выход клапана выдает смесь прямого и обратного потока, температура которого может изменяться в пределах их температур. Изменение положения регулировочного вентиля клапана одновременно увеличивает один и уменьшает другой поток, делая смесь либо теплее, либо холоднее.

Трехходовой

Другое оборудование, входящее в состав смесительного узла: коллектор.