Балансировочный клапан для настройки системы отопления

Как еще применяется балансировочный вентиль?

Кроме регулирования отдельных ветвей и стояков в системе отопления, устройство используется и для других целей. Например, балансовый клапан устанавливают в малый контур циркуляции твердотопливного котла, когда он замкнут на буферную емкость. Смысл заключается в том, чтобы поддерживать температуру воды в контуре не ниже 60 ºС и не ставить для этого смесительный узел. Но в этом случае расход в котловом контуре должен быть выше, чем в отопительном. Этим и занимается вентиль, устанавливаемый на подаче.

Еще вариант установки — балансировочный кран регулирует подачу теплоносителя на змеевик бойлера косвенного нагрева. Последний, как правило, присоединяется напрямую от котельного агрегата, поэтому правильно будет ограничить количество теплоносителя для подогрева бойлера. Надо сказать, что в идеале балансовыми кранами лучше оснастить все ветви системы, включая контуры теплого пола и ГВС. Подобные мероприятия повышают качество функционирования отопления и однозначно ведут к экономии энергоносителей.

//www.youtube.com/embed/fvmNrDWBRXE

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.

Принцип действия

Балансировочные клапаны предназначены для того, чтобы с их помощью добиться максимальной отдачи всех нагревательных элементов системы, а также в любой момент произвести ее регулировку.

Рекомендуем ознакомиться: Как определить когда необходимо чистить дымоход и основные способы прочистки в частном доме

Принцип работы устройства заключается в том, что клапан изменяет проходное сечение с помощью работы деталей.

Когда рукоятку, рассчитанную для регулировки, прокручивают в любую из сторон, крутящий момент передается на гайку и шпиндель. Откручивание заставляет последний элемент подниматься из нижнего положения в верхнее. Находясь внизу, он плотно перекрывает поток, не пропуская теплоноситель по трубам.

Таким образом, когда кран откручивают, золотник пропускает определенное количество энергоносителя, увеличивая проход, когда закручивают, проход сужается, что уменьшает или полностью перекрывает поток. Поворот шпинделя изменяет пропускную способность устройства.

Любая регулировка проходного сечения влечет за собой изменение сопротивления клапана потоку воды или любого другого теплоносителя.

Вода, так же, как и любой другой энергоноситель, всегда идет путем наименьшего сопротивления. В результате дальние отопительные контуры нагреваются недостаточно. Балансировочный клапан создает искусственное сопротивление на пути воды, ускоряя ее подачу в дальние контуры. Таким образом, приспособление обеспечивает рассчитанный перепад давления.

При такой работе основная задача всей конструкции состоит в том, чтобы обеспечить максимальную герметичность. Для этого производители используют несколько вариантов уплотнительных колец:

• из фторопласта;
• из плотной резины;
• из металла.

Для точной настройки нужно изучить технические характеристики, в которых описана работа системы при определенных положениях затвора.

Настройка

Как правило, балансировка происходит на основании расчётных показателей, используемых при составлении проектной документации. Если монтаж осуществляется в действующий трубопровод, необходимо восстановить показатели.

В этих целях используются приборы измерения, которые отразят перепады давления и скачки температурного режима. С помощью диаграммы настраиваемого клапана и снятых измерений, можно определить количество поворотов рукоятки вентиля для осуществления настройки.

Вращение рукоятки сопровождается аналогичным движением шпинделя, который приводит процесс регулировки в действие. Без измерений, настройка будет носить условный характер, о точности и эффективности балансировки системы не может быть и речи.

Предварительная настройка, которая определяет положительный исход последующей регулировке, осуществляется во время монтажа. Подготовительные работы напрямую зависят от типа балансировочной арматуры, поэтому перед установкой нужно ознакомиться с инструкцией прибора.

Назначение устройства

Все ответвления системы отопления должны получать расчетное количество теплоносителя. Раньше простые системы регулировались за счет использования труб различного диаметра. В сложных устанавливались особые шайбы, смещая которые можно было менять сечение трубопровода. Сегодня применяется особый клапан, функционирующий по принципу вентиля.

Балансировочный вентиль снабжен двумя штуцерами, благодаря которым:

• измеряется давление потока теплоносителя до и после прохождения через клапан;
• подсоединяется капиллярная трубка, позволяющая осуществлять регулировку.

Основываясь на показаниях устройства, можно определить перепад давления при прохождении воды через регулятор, и рассчитать, согласно инструкции, сколько требуется поворотов рукоятки, чтобы оптимизировать работу отопительной системы.

Критерии выбора

Радиаторный кран – это, как правило, устройство шарового типа, обеспечивающее регулировку расхода воды и соединение труб с радиатором. Устанавливается на байпасе, стояках, вверху батареи, в местах скопления воздуха для его стравливания.

Выбрать подходящий кран несложно, достаточно знать несколько нюансов:

• диаметр труб, к которым он будет подсоединяться (DN, в миллиметрах или дюймах);
• рабочее давление (PN, в диапазоне 15–40 и выше);
• вид соединения, наличие резьбы внутри или снаружи, американки.

Выбор должен учитывать назначение арматуры, ее локализацию, свойства среды

Важно также соотношение входа и выхода вентиля в радиаторе, их взаимное расположение

При выборе следует учитывать характеристики кранов:

• шаровая запорная арматура, хотя наиболее распространена и доступна по стоимости, не очень эффективна. Она имеет только два режима: закрытие/открытие;
• конусный вентиль – более приемлемый вариант из-за возможности промежуточного положения. Недостаток: кран необходимо возвращать в начальное положение и постоянно следить за ним;
• терморегулятор с автоматическим управлением – самый эффективный, надежный, но и намного дороже других. При его монтаже на однотрубную систему должен присутствовать байпас.

Разновидности и схемы установки балансировочных клапанов

Размещение балансировочных кранов во внутридомовой тепловой сети помогает достичь тонкую регулировку температурного режима внутри комнат в зависимости от их назначения – в жилых ее устанавливают выше, а во вспомогательных — ниже. Такой мотиватор увеличивает комфортабельность, как квартиры, так и индивидуального дома.

Схемы установки

Для того чтобы понять принцип действия и правила расположения балансировочного клапана, нужно рассмотреть две стандартные схемы отопления:

1. От котлоагрегата проходят 4 контура отопления с различной протяженностью и разным числом батарей от 3 до 8.

   Наладка системы с термоголовками

2. Также схема теплоснабжения только оборудована термостатами.

   Наладка системы без термостатических клапанов

Поскольку теплоноситель всегда проходит по пути с минимальным гидравлическим сопротивлением, в 1-й схеме значительную часть тепловой энергии приобретут первые по ходу движения воды батареи, а расположенные в самом конце подающей линии получат или минимальное количество тепла или не получат его вообще. В практике довольно часто встречается ситуации, когда разность температур между этими точками составляет 10 и более градусов.

С целью обеспечения теплом удаленных радиаторов на подводках к ближайшим приборам нагрева от котлоагрегата монтируются балансировочные клапана. Посредством частичного перекрытия прохода для теплоносителя они уменьшают водяной проток, таким образом, повышая гидравлическое сопротивление вышеуказанного участка. Аналогичным методом подача настраивается и в системах, где присутствует пять и больше тупиковых линий.

Во втором варианте, ситуация гораздо сложней. Установка термостатов на батареях предоставляет возможность автоматически изменять объем воды. На удаленных линиях тепловой сети с большим числом устройств отопления, оборудованных термостатами, балансиры соединяются с автоматическими регуляторами контролирующих перепад давления.

При поддержке капиллярной трубки они подключаются балансиру, тем самым реагируя на уменьшение\увеличение расхода греющей воды в системе и, удерживают в обратной магистрали, заданное давление среды. Следовательно, тепло будет равномерно распределяться по всем комнатам, несмотря на срабатывание термостатов.

Модификации и производители

В торговой сети сегодня достаточно современных балансировочных клапанов, как отечественного, так и зарубежного производства. Последние имеют больше функционала и значительную стоимость. Развитие рынка такого оборудования вызвано требованием ЕС по вопросам внедрения энергоэффективных технологий. К слову будет сказано, но в странах ЕС запрещено запускать в эксплуатацию отопительные системы не оборудованные клапанами данной модификации.

Перечень и цены популярных моделей балансировочных клапанов:

1. CIM 790, Ду15, производитель Италия Cimberio, защита от давления и гидроударов, 4500 руб.
2. VIR Ду15-50,устройство из Италии ручной тип, латунное изготовление с предварительной настройкой и последующей фиксацией, 6525 руб.
3. USV-I Ду 25, производитель Danfoss Дания, с диапазоном рабочих температур от -20 до 120 С, 2768 руб.
4. Tadano TR100M-1, выпускается в Японии, от 15000 до 100000 руб.
5. Ду 50-300 мм КБЧ, выпускается в Москве, выполнен из чугуна с температурой рабочей среды до 120 С, от 3460 до 130140 руб.
6. Herz Штремакс-М Ду20 (3/4″) Ру10, выпускается в Австрии, латунь, температура до 110 С, 2561 руб.

Применение и схемы подключения

Для того чтобы холодный теплоноситель не попадал в рубашку твердотопливного котла при его разогреве, применяется схема подключения трехходового клапана с первичным контуром циркуляции:

Подключение трехходового клапана

Трехходовой кран отсекает холодную воду из обратного трубопровода, чтобы на внутренних стенках камеры твердотопливного котла не появлялся конденсат, который может значительно сократить срок службы агрегата. Теплоноситель циркулирует в первичном контуре, пока не нагреется до температуры, установленной на термоэлементе клапана, обычно это 40—50 ⁰С. По достижении этой температуры термостат воздействует на шток, постепенно приоткрывая поток холодной воды из системы отопления. Для гидравлической настройки всей системы в малый контур врезан балансировочный вентиль. Для правильной работы схемы обвязки котла циркуляционный насос должен устанавливаться после трехходового крана, а не перед ним, это очень распространенная ошибка.

Продолжением этой схемы может быть организация вторичного контура циркуляции, в котором задействован собственный насос и трехходовой клапан для отопления. Подключение осуществляется по такой схеме:

Трехходовой переключающий клапан

Во вторичном контуре происходит подмешивание в систему отопления горячей воды от котла по мере необходимости, а насос обеспечивает циркуляцию в этом контуре. Трехходовой кран и насос управляются контроллером, который получает данные о параметрах теплоносителя от датчиков. Отбор воды для бойлера производится между двумя контурами, где теплоноситель имеет максимальную температуру, подключение трехходового клапана к котлу в первичном контуре выполняется, как это было показано в предыдущей схеме.

Многие производители котельного оборудования устанавливают в своих отопительных агрегатах дополнительный контур для обеспечения потребителей ГВС. С целью выдержать параметры горячей воды на подаче в дом оборудование для переключения основного теплообменника на контур ГВС и обратно устанавливается внутри котла. Принцип работы и устройство трехходового клапана газового котла, задействованного в этом процессе, мало чем отличается от изделий, описанных выше. Есть небольшая разница в конструкции, которая представляет собой прямой коллектор, внутри него движется элемент, перекрывающий боковые патрубки. Шток вращается с помощью сервопривода по команде от встроенного блока управления котла.

Еще одна сфера применения – управление напольным отоплением, для этого обычно применяется трехходовой клапан с термоголовкой и выносным датчиком температуры. Общая схема выглядит таким образом:

Трехходовой смесительный клапан с термоголовкой

Схема обеспечивает подачу во все комнаты теплоносителя с одинаковой температурой. Трехходовой кран нужен для того, чтобы не допустить перегрева, так как для напольных систем отопления не требуется такая горячая вода, какая поступает из котельной установки. Насос создает циркуляцию во всех контурах, а клапан подмешивает в подающий коллектор горячий теплоноситель по мере необходимости. Такой смесительный узел – один из самых простых вариантов подключения, схема усложняется, когда требуется регулировка температуры в каждом помещении отдельно.

Зачем нужны балансировочные вентили

Сразу оговоримся, что далеко не каждая система требует балансировки как таковой. Например, 2—3 коротких тупиковых ветви с 2 батареями на каждой способны сразу включиться в нормальный рабочий режим при условии, что верно подобраны диаметры труб, а расстояния между приборами небольшие. Теперь давайте разберем 2 ситуации:

1. К котлу подключены 2—4 ветви отопления неравной длины с числом радиаторов от 4 до 10.
2. Тот же расклад, но с батареями, оснащенными термостатическими вентилями (описаны в другой публикации).

Пример тупиковой схемы с плечами неравной длины и нагрузки. На последнем радиаторе короткой ветви тоже нужен балансовый вентиль Поскольку основная масса воды всегда течет по пути наименьшего гидравлического сопротивления, в ситуации №1 большее количество тепла получат первые отопительные приборы, расположенные близко к котлу. Если поступление теплоносителя к этим радиаторам не ограничить, то последние батареи в цепочке нагреются гораздо слабее, разница температур между ними может составить 10 °С и более.

Таким же образом регулируется подача теплоносителя в системах с пятью и более тупиковыми ветвями. На врезках, приближенных к теплогенератору, устанавливаются ручные балансировочные краны, предназначенные для трубопроводов. Частично перекрывая проход воде, они направляют основной поток дальше по магистрали.

Ситуация №2 сложнее. Установка радиаторных термостатов с головками позволяет менять расход теплоносителя в автоматическом режиме по мере необходимости. Но представьте, что в ближней к котлу комнате распахнулось окно, температура воздуха упала, а терморегулятор полностью открылся. Тогда в последнем помещении тоже станет холоднее, ведь ему не хватит тепла, отнятого первой батареей.

Задача вентилей – ограничить расход теплоносителя на стояки (или горизонтальные ветви)

На длинных ветвях с большим числом отопительных приборов, оборудованных термоголовками, клапаны балансировочные совмещаются с автоматическими регуляторами перепада давления, как это сделано выше на схеме.

Регуляторы, связанные капиллярными трубками с балансовыми кранами, реагируют на уменьшение/увеличение расхода воды и поддерживают давление в обратке на одном уровне. Тогда всем потребителям хватает теплоносителя, несмотря на срабатывание термоклапанов. О пользе таких регулировочных кранов подробно рассказывается в видео:

Балансировочный кран в системе отопления

В зависимости от числа контуров системы отопления, устанавливается нужное количество балансировочных клапанов. От типа системы отопления будет зависеть и порядок использования вентилей для балансировки.

Балансировочный клапан в частном доме

Некоторые пользователи считают, что балансировку нужно производить только в больших помещениях. Но в частном доме система отопления может иметь довольно сложную схему, в которую входит несколько контуров, в каждом из которых необходимо поддерживать определенный режим работы. Для достижения этой цели, в каждом подающем трубопроводе устанавливается балансировочный клапан.

Балансировочный клапан в многоэтажном доме или строении

В таком случае используется ручные или автоматические балансировочные клапаны. Они устанавливаются для того, чтобы поддерживать расход теплоносителя в постоянном режиме.

Необходимо отметить, что при строительстве современных многоэтажных зданий, балансировочный кран используется всегда. Чем больше отапливаемое помещение, тем больше балансировочных вентилей устанавливается. Балансировочный кран в любой отопительной системе позволяет экономить до одного до сорока процентов всего тепла.

Монтаж

Установка происходит в соответствии с правилами монтажа трубопроводных систем за исключением небольших тонкостей.

Нужно обращать внимание на направление потока рабочей среды. Оно всегда указано на корпусе.

Нельзя допускать попадания внутрь вентиля грязи и посторонних предметов.
Чтобы не было турбулентности в трубах в системе нужно обеспечить наличие прямых участков трубы

Расстояние до балансировочного клапана должно равняться пяти диаметрам трубы. После клапана прямой трубы должно быть два ее диаметра.
При использовании автоматического клапана, для него в контуре должен быть предусмотрен специальный заправочный штуцер. Через такой штуцер происходит первоначальное заполнение контура при условии, что входной кран закрыт.

Необходимо отметить, что использование таких клапанов позволяет сэкономить от двадцати пяти до сорока процентов тепла.

Разновидности клапанов

Клапан, настраиваемый вручную, применяется в системе с небольшим количеством радиаторов

Устройства можно классифицировать по способу управления. Выделяют ручные и автоматические балансировочные клапаны.

К положительным качествам ручного вида относят:

• Высококачественная работа при стабильном давлении.
• Легкость настройки.
• Возможность установки в домах и квартирах с небольшим количеством отопительных батарей.
• Возможность проведения ремонтных работ без отключения всей системы. Достаточно лишь перекрыть клапан на участке, где будут осуществляться ремонтные работы.

Оптимальные условия применения ручного клапана – когда количество радиаторов в отопительном контуре в помещении не превышает 5 единиц. В этом случае механизм будет работать с наибольшей эффективностью.

При большом количестве радиаторов вручную регулировать все устройства не получится. В случае перекрытия термостата в первом радиаторе в последующих возрастает расход теплоносителя. Это приводит к неравномерности обогрева каждого изделия. Выходом из ситуации служит установка автоматических клапанов. Такие механизмы ставятся на отопительные ветки, которые оснащены большим количеством радиаторов.

Автоматический вентиль с капиллярной трубкой

Принцип действия немного отличается от механического клапана. Вентиль установлен в положении максимального расхода воды. В случае уменьшения потребления энергоносителя термостатом на одной из батарей возрастает давление. В этот момент начинает действовать капиллярная трубка, которая включает автоматический балансировочный кран для отопления. Он в свою очередь анализирует перепад давления и оперативно корректирует расход жидкости. Процесс происходит настолько быстро, что другие термостаты не успевают перекрыться. В результате пользователь получает постоянно сбалансированную систему.

К преимуществам автоматических клапанов относят:

• Наличие капиллярной трубки, благодаря которой регулировочный механизм срабатывает мгновенно.
• Стабильность показателей давления. На нее не влияют даже колебания, которые вызваны работой термостатов.

Назначение и особенности балансировочного клапана

Эффективную работу отопительной системы во многом определяет ее сбалансированность. Она позволяет предотвратить вероятность возникновение ситуаций, когда в один контур отопления подается избыточный объем теплоносителя, в то время как в другой его подается недостаточное количество. Для этого в состав отопительной системы должны входить балансировочные клапаны, например производителей Danfoss или WATTS, принцип работы которых позволяет произвести гидравлическую балансировку потоков теплоносителя по различным элементам отопительной системы или же стабилизировать в них циркуляционное давление или температуру.

При необходимости можно производить установку трубопроводной дросселирующей арматуры других производителей, которая исключит нестабильность работы системы отопления, сложный запуск системы, неравномерное распределение теплоносителя и связанный с этим неравномерный прогрев помещений.

Настройка клапанов баланса

Для балансировки отопления в частном доме выбирают ручные устройства нужного диаметра, производя их подбор и настройку с помощью соответствующей диаграммы, прилагаемой в паспорте. Исходными данными для работы с графиком являются объем подачи, выраженный в метрах кубических в час или литрах в секунду, и перепад давлений, измеряемый в барах, атмосферах или Паскалях.

К примеру, при определении положения индикатора настройки модификации MSV-F2 с условным проходом Ду равным 65 мм. при интенсивности потока 16 м. куб./ч. и перепадам давлений в 5 кПа. (рис.11) на графике соединяют точки на соответствующих шкалах расхода и напора и продлевают линию до пересечения условной шкалой коэффициента Ку.

От точки на шкале Ку проводит горизонтальную линию для диаметра Д, равного 65 мм., находят настройку с цифрой 7, которую устанавливают на шкале рукоятки.

Также для выбранного диаметра прибора его регулировку производят при помощи таблицы (рис. 12), по которой определяют количество оборотов шпинделя, соответствующее определенному потоку.

Рис. 11 Определение положения шкалы клапана при известном давлении и определенной подаче воды

Рис. 12 Пример таблицы для ручной настройки