Принцип работы трехходового клапана для отопления с терморегулятором

В современных отопительных системах, использующих твердотопливные котлы, нередко создаются трудности с регулировкой температуры жидкости, циркулирующей по отопительным батареям и трубам. Для решения этой задачи используются трехходовые клапаны.

Основные виды

Внешне изделие напоминает тройник, но имеет совершенно иную конструкцию. Отличаются эти устройства и областью применения. Трехходовые клапаны принято классифицировать в зависимости от принципа действия:

  • Переключающие.
  • Смесительные.
  • Разделительные.
Основные виды

Устройство первого типа легко отличить от остальных — оно оснащено дополнительным блоком, благодаря которому и выполняется переключение. Чаще всего эти клапаны используются в двухконтурных системах обогрева для перенаправления теплоносителя от бойлера к системе отопления и наоборот.

Остальные виды устройств предназначены для смешивания или разделения потоков соответственно. Так как визуально они похожи друг на друга, то на корпус клапана производителем наносится схема, с помощью которой и определяется назначение прибора.

Что это такое и зачем он нужен

Так выглядит классический трехходовой клапан для системы отопления. Как уже понятно из названия, этот клапан имеет 3 хода. Можно даже назвать его краном, так как он относится к запорно-регулирующей арматуре. С виду это обычный тройник, но внутри его устройство гораздо сложнее. Грубо говоря, он служит для изменения температуры воды. Существует два способа: при первом обратка смешивается с подачей для понижения температуры; второй способ наоборот разделяет потоки, сбрасывая горячую воду в обратку. Это полезно в разных случаях:

  1. Тёплые полы. К клапану подключают обратку и подачу отопления. Так как обратка холоднее, в полы подаётся вода пониженной температуры. При этом температура остального отопления остаётся прежней.
  2. Поддержание температуры. Для нормальной работы практически любого отопительного оборудования нужно, чтобы обратка не была холоднее подачи на 60 градусов. Иначе долго котёл не прослужит. Поэтому клапан берёт из подачи воду и отправляет её в обратку.
  3. Защита от конденсата. По этой же причине. Если в теплообменник попадает вода теплее точки росы, на нём начинает скапливаться конденсат.
  4. Защита от перегрева. Современные котлы оборудованы различными датчиками. Если же это, например, простой твердотопливный котёл, он продолжит работать даже при перегреве. Трёхходовой клапан решает эту проблему.
  5. Для обвязки бойлера косвенного нагрева. Чтобы в доме была горячая вода, можно подключить к котлу бойлер. И тогда вода будет нагреваться при помощи отопления. Трёхходовой кран служит для бесперебойной подачи горячей воды. Он открывается, когда температура воды в бойлере снижается.
  6. При организации байпаса. В некоторых случаях требуется направить воду по альтернативному пути – байпасу. Например, для более эффективного обогрева. Сделать это проще всего через трёхходовой клапан. Он откроется и закроется в нужный момент.
Что это такое и зачем он нужен

Но зачем устанавливать клапан, если можно просто уменьшить температуру? Вопрос кажется логичным, однако на самом деле у обычных котлов при низкой температуре быстро выходит из строя теплообменник. Для такого режима работы лучше подходит конденсационный котёл, но цена у них гораздо выше. Поэтому лучше и проще установить трёхходовой клапан.

Как можно заметить, способов применения достаточно много. В одних случаях его используют для повышения энергоэффективности системы. В других — это незаменимый прибор для подключения оборудования.

Какую роль в системе «теплого пола» выполняет смесительный узел?

Традиционная система отопления, подразумевающая установку приборов теплообмена в комнатах (радиаторов или конвекторов), относится к высокотемпературным. Именно под нее рассчитано абсолютное большинство котлов любого типа. Средняя температура в трубах подачи в таких системах поддерживается на уровне около 75 градусов, а нередко бывает даже и выше.

Читайте также:  Как рассчитывается отопление в квартире

Но подобные температуры – по целому ряду причин абсолютно не допустимы для контуров «теплого пола».

Какую роль в системе «теплого пола» выполняет смесительный узел?
  • Во-первых, это совершенно не комфортно – ходить по слишком горячей, обжигающей ноги поверхности. Для оптимального восприятия обычно достаточно температур в диапазоне 25÷30 градусов.
  • Во-вторых, сильного нагрева «не любит» ни одно напольное покрытие, а некоторые из них просто быстро выходят из строя, теряют свой вид, начинают или вспучиваться, или давать щели и трещины.
  • В третьих, высокие температуры негативно сказываются и на стяжке.
  • В-четвертых, трубы вмурованных контуров также имеют свой температурный предел, а с учетом их жестокой фиксации в слое бетона, невозможности термического расширения, в стенках труб создаются критичные напряжения, приводящие к быстрому выходу из строя.
  • И в-пятых, с учетом площади нагреваемой поверхности, участвующей в теплоотдаче, высокие температуры для создания оптимального микроклимата в помещении – совершенно излишни.

Для радиаторов отопления и для контуров «теплого пола» требуются совершенно разные уровни температур

Как добиться такого «паритета» температур теплоносителя в системе. Существуют, конечно, современные котлы отопления, рассчитанные на работу в том числе и с «тёплыми полами», то есть способные поддерживать температуру в трубе подачи на уровне 35-40 градусов. Но как тогда быть с тем, что в доме предусмотрены и радиаторы, и подогрев пола – организовывать две системы? Совершенно не выгодно, сложно, громоздко, тяжело в управлении. Кроме того, такие котлы пока что еще остаются достаточно дорогим удовольствием.

Разумнее обойтись уже имеющимся оборудованием, просто внеся необходимые изменения в разводку контуров. Оптимальное решение – смешивать горячий теплоноситель с остывшим, уже отдавшим тепло в помещения, чтобы выйти на необходимый уровень температуры.

Какую роль в системе «теплого пола» выполняет смесительный узел?

По большом счету, это ничуть не отличается от того процесса, который мы проделываем ежедневно по многу раз, открывая водопроводный кран, и вращением «барашков» или перемещением рычага добиваемся оптимальной температуры воды для принятия водных процедур, мыться посуды и других надобностей.

Принцип работы смесительного узла во многом повторяет функционирование обычного смесителя на кухне или в ванной.

Понятно, что сам смесительный узел устроен намного сложнее, чем обычный кран. Его конструкция должна обеспечивать устойчивую, сбалансированную циркуляцию теплоносителя в контурах теплого пола, правильный отбор нужного количества жидкости из подающей и обратной трубы, необходимую «закольцованность» потока (когда нет необходимости притока тепла от котла), простой и понятный визуальный контроль за параметрами системы. В идеале – смесительный узел должен сам, без вмешательства человека, реагировать на изменение исходных параметров и вносить необходимые коррективы, чтобы поддерживать стабильный уровень нагрева.

Весь этот комплекс требований, на первый взгляд – кажется очень сложным, трудным для понимания и тем более самостоятельной реализации. Поэтому многие потенциальные владельцы обращают свое внимание на готовые решения – укомплектованные смесительные узлы, реализуемые в магазинах. Внешний вид таких изделий, действительно, внушает уважение своей «навороченностью», однако, и цена довольно часто просто пугает.

Какую роль в системе «теплого пола» выполняет смесительный узел?

На первый взгляд – все очень сложно, да и неимоверно дорого

Но если вникнуть в сам принцип работы смесительного узла, понять где, как и за счет чего происходит процесс смешивания, если ясно представить направление потоков теплоносителя в нем, то картина проясняется. А в итоге оказывается, что собрать такой узел, приобретя необходимые детали и используя своё умение в монтаже сантехнических изделий – вполне посильная задача.

Сразу оговоримся – речь в дальнейшем будет идти в основном именно про смесительный узел. Он в дальнейшем подключается к коллектору «теплого пола», про который, безусловно, определенные упоминания просто неизбежны. Но сам коллектор, то есть его устройство, принцип работы, монтаж, балансировка – это тема для отдельной публикации, которая обязательно появится на страницах нашего портала.

Читайте также:  11 способов отопления загородного дома: самые экономичные варианты

Способы применения термостатических клапанов для твердотопливных котлов

Любая система отопления (СО) с твердотопливным (ТТ) котлом – это довольно сложный и не всегда понятный механизм, в конструкцию которого входит масса узлов и деталей. Одним из главнейших компонентов грамотной отопительной системы является термостатический клапан для твердотопливного котла, которому отведена роль регулятора температуры теплоносителя. О видах, конструкции и назначении данных приборов и пойдет речь в этой публикации.

Типы клапанов, их конструктивные особенности и назначение

Оптимальной температуры теплоносителя можно добиться смешиванием потоков с разной температурой.

Чтобы понять принцип действия термосмесительного клапана для твердотопливного котла следует внимательно рассмотреть его конструкцию.

Данное устройство представляет собой обычный тройник, в корпус которого установлен механизм запирания протоков на одном подпружиненном штоке. При перемещении, шток передвигает запорный механизм, в результате чего открывается проход для одного потока воды и одновременно закрывается для другого. Предел срабатывания настраивается термоголовкой, главным исполнительным механизмом которой является термодатчик.

Датчик и термоголовка объединены между собой капиллярной трубкой, по которой происходит перемещение специального термочувствительного состава. При нагреве, жидкость (внутри  датчика) расширяется и перемещается в резервуар (сильфон), который находится внутри термостатической головки. В результате такого перемещения сильфон начинает давить на шток, тот, в свою очередь, воздействует на запорный механизм, приоткрывая один и частично перекрывая другой проход.

Кроме этого, в современных СО возникает необходимость разделять один поток теплоносителя на два. Эту функцию взяли на себя разделительные трехходовые термостатические клапаны для твердотопливных котлов.

Принцип действия данного устройства схож со смесительным, с единственной разницей в положении запорного механизма. При нажатии на шток, поток не смешивается, а разделяется. Управляет положением штока внешний электропривод. Более подробно о работе этих устройств можно узнать, посмотрев видео:

к оглавлению ↑

Способы управления

Кроме термостатической головки, существует еще два варианта управления устройством.

  1. Механический. Ход штока определяется поворотом ручки регулятора.
  2. Электрический. Положением клапана управляет электропривод.

На электрическом варианте нужно остановиться более подробно. Термостатический смесительный клапан для твердотопливных котлов данного вида имеет поворотную  конструкцию, которой наглядно показана на схеме ниже.

Принцип действия данного элемента прост: электропривод, управляемый контроллером, поворачивает запорный механизм на нужный угол. Сигнал на контроллер поступает от одного или нескольких термодатчиков, что особенно актуально в многоконтурных СО.

Совет! Основными недостатками всех теплотехнических приборов с электроприводом являются энергозависимость и довольно высокая стоимость. Существует и упрощенный вариант данного устройства, в которых отсутствует такое звено, как контроллер: механизм управляется напрямую термодатчиком. Средняя стоимость бюджетных моделей с электроприводом составляет 7-10у.е.

к оглавлению ↑

Применение в системе отопления

Установка трехходового термостатического смесительного клапана для твердотопливных котлов производится в следующих случаях:

Для того чтобы в короткий промежуток времени поднять температуру в буферной емкости нужно подать в нее поток с высокой температурой, которая не нужна в СО. Термосмесительный клапан служит для понижения температура воды, идущей от бака на радиаторы. Устанавливается данный прибор а отопительный контур (после емкости).

Чаще всего, термостатические механизмы регулирования применяются в многоконтурных системах отопления, для регулировки температуры теплоносителя на каждого отдельного потребителя. Пример схемы отопления можно видеть на рисунке ниже.

Важно! Данные устройства  достаточно востребованы в отопительных системах с твердотопливными котлами, так как являются точными энергонезависимыми  механизмами контроля и регулирования температуры теплоносителя. Элеваторные системы выполняют схожую функцию, но имеют гораздо более низкую эффективность.

Читайте также:  15 лучших твердотопливных котлов различного типа

Управление трехходовым клапаном

Трехходовой клапан для отопления с установленным терморегулятором может управляться вручную или автоматически:

1. Ручное управление. Такой трехходовой термостатический смесительный клапан практически ничем не отличается от обычного шарового крана. Его предназначение выдают лишь 3 патрубка на корпусе. Хозяева помещения самостоятельно могут регулировать степень нагрева радиаторов и системы «теплого пола», температуру в других контурах. Для этого достаточно просто повернуть ручку в соответствующее положение. Несмотря на то, что такие краны являются недорогими, пользоваться ими не совсем удобно. Необходимо постоянно следить за температурой теплоносителя и регулировать ее.

2. Автоматическое управление. Такой трехходовой клапан работает без постороннего вмешательства. Достаточно лишь единожды выставить ему настройки. Различают следующие разновидности внешних приводов, управляющих работой крана:

  • Самый простой термостатический элемент — расширяющаяся жидкость (газ), которая находится внутри термоголовки. В зависимости от настроек температуры теплоносителя, она изменяет свой объем и давит на шток, отвечающий за поддержание нужной температуры воды в системе. Для контроля температуры воды применяется датчик на трубе с теплоносителем, который соединен капиллярной трубкой с терморегулятором.

    Автоматический трехходовой клапан с термоголовкой

  • Электропривод (сервопривод) в комплекте со специальным контроллером. Датчик снимает показания температуры теплоносителя и передает их на контроллер. По команде контроллера срабатывает электропривод, изменяющий положение штока внутри крана.

    Трехходовой клапан с сервоприводом

Предназначение устройств

Термостатичные клапаны являются важным элементом отопительной конструкции. Их главное предназначение – замыкание малого контура системы после включения котла.

Это необходимо для того, чтобы поток холодной воды не хлынул внутрь котла.

В противном случае на наружной стенке водонагревательной емкости выпадет конденсат, который смешается с угарными газами и приведет к выпадению большого количества сажи. Такой результат снизит КПД обогревательной установки, выведет ее из строя.

[warning]Важно знать: давление в котлах достигает огромных значений, поэтому появление трещины сопровождается взрывом.[/warning]

Вторая выполняемая ими задача – недопущение проникновения холодной воды в разогретую печь в результате технических сбоев – отказ в работе помпы, отключение электроэнергии. Если это произойдет, котел может лопнуть.

Преимущества и недостатки системы отопления с естественной циркуляцией рассмотрены в данной статье: 

На что ориентироваться в первую очередь при выборе типа смесительного устройства

Исходя из этих данных, подбор системы смесителей для тёплого пола исходит в первую очередь из того, какую площадь вы собираетесь под него отвести. Самый дешёвый и простой вариант – это вентиля. Но подходят они только для малых помещений. Так, если вам необходимо уложить тёплый пол в туалете или в ванной, приобретать целую систему из узла подмеса нет необходимости. Трёхходовые клапаны будут стоить дороже, но так вы сможете добиться лучшей регулировки температуры.

Цена таких смесителей, соответственно, выше, ведь в них установлены терморегуляторы. Двухходовой термостатический клапан может обойтись до 45 долларов, трёхходовой – до 50. Цена распределительного узла подмеса может достигать 1000 долларов.

Если желание завести тёплый пол под большую площадь вас не покидает, но стоимость распределительного узла оказывается неподъемной, его можно собрать самостоятельно из отдельных частей при условии, что вы обладаете знаниями и опытом работы в данной области. Существует множество готовых схем установки регулятора для тёплого пола, которыми можно воспользоваться для самостоятельного монтажа. Сборка узла из отдельных частей может удешевить его примерно в полтора раза.