Трехходовой клапан на системе отопления: принцип действия, выбор, монтаж

3 Типы приводов

Отличаться приборы могут и видом приводного механизма. Выбор конкретной модели влияет на удобство эксплуатации всей системы обогрева строения. Наибольшей популярностью пользуются приборы с термостатическим приводным механизмом и электроприводом.

В быту трехходовой кран с сервоприводом для отопления применяется довольно редко из-за своей стоимости. Управление приводным механизмом осуществляется контроллером, в котором установлены термодатчики. С помощью электрического приводного механизма можно программировать температурный режим работы системы обогрева в зависимости от времени суток.

Нюансы устройства теплого пола без смесительного узла

Главный минус монтажа системы без коллектора – необходимость минимизировать потери температуры теплоносителя на пути «нагреватель теплоносителя – трубопровод» и в самой системе. Также нужно сохранить требуемую температуру на площади пола. Поэтому рекомендуется учитывать следующие требования:

Утепление стен помещения;
Укладка теплоизоляции на пол;
Наличие качественных оконных систем;
Укладка пола в непосредственной близости от нагревательного элемента;
Площадь помещения не более 20-25 м 2 .

Главная и частая ошибка при монтаже такой системы без узла коллектора – попытка установки на слишком большую площадь.

Однако некоторые мастера утверждают, что в ситуации, когда «обратка» в любом случае будет холодной, может спасти установка конденсатного котла. У него высокий КПД и такому устройству не страшны низкие температуры для нагрева.

Установка трехходового крана для отопления

Есть много нюансов, о которых нужно знать при установке 3-ходового крана. От них напрямую зависит функциональность и правильность системы отопления. Для каждого крана у производителя есть конкретные инструкции, соблюдение которых может избавить от неприятностей.

Самое главное – установить трехходовой кран в правильное положение. При установке крана необходимо использовать подсказки, отображаемые на корпусе продукта. Они представлены в виде стрелок и букв, указывающих направление потока воды. Обозначение «A» указывает на постоянный ток, «B» указывает на вертикальное движение, а «AB» указывает на соединенные вход и выход.

В зависимости от направления потока существует несколько типов кранов:

Т-образная схема – вода поступает в кран через боковой вход. После слияния охлаждающая жидкость проходит через центральное отверстие.
Г-образное решение – горячий поток со стороны изделия и холодный поток снизу. После подключения вода вытекает из второго бокового отверстия.

Еще один важный нюанс – при установке смесителя нельзя располагать устройство головкой вниз.

Перед началом установки необходимо подготовить:

отключить подачу воды;
осмотрите линии, чтобы удалить любые остатки жидкости, которые могут ухудшить работу прокладки трехходового крана.

Кран должен быть установлен в легкодоступном месте, чтобы его можно было осмотреть, заменить или полностью снять позднее. Существует два способа установки трехходового крана в систему центрального отопления, выбор которых зависит от типа подключения к системе отопления.

Избыточное давление появляется только в тех случаях, когда происходит повышение температуры жидкости в обратке. В этом случае устанавливается специальная перемычка, дросселирующая перенапряжение.

Необходимо помнить, что при установке некоторых моделей кранов возникает легкий гул и небольшая вибрация. Причиной этого является несовместимость движения потока в трубе и кране. Поэтому давление может упасть.

Установка отводного крана облегчает перемешивание потока, благодаря чему на конечных ступенях контура жидкость стандартной температуры течет в радиатор и не перегревается полностью.

Сервопривод для трехходового клапана

Сервопривод — это электродвигатель, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла.

Для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:
Электрический мотор.
Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех кто не знает о чем идет речь, привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал.

Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.

Клапан трехходовой регулирующий с электроприводом

В качестве электрического привода трехходовых регулирующих кранов с электроприводом выступают различные элементы.

Существует две разновидности:
трехходовые краны для отопления с электроприводом в виде электрического магнита;
трехходовые клапаны с сервоприводом на базе электрического мотора.

Исполнительный механизм получает команду прямиком от температурных датчиков или от управляющего контроллера. Модели трехходовых кранов для отопления с электроприводом наиболее эффективны, так как позволяют обеспечивать максимально точную регулировку тепловых потоков.

Трёхходовой регулирующий клапан — предназначен для смешения или разделения потока теплоносителя, поэтому их ещё называют смесительными и разделительными клапанами. Трёхходовые регулирующие клапаны имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу.

Наиболее широкое распространение получили в системах теплоснабжения подключённых от автономных котельных, в которых нет необходимости в ограничении расхода при сохранении коэффициента смешения.

Они устанавливаются для управления теплоотдачей калориферов системы вентиляции, теплообменных аппаратов систем горячего водоснабжения и отопления подключённых по независимой схеме, управления процессом смешения в системах отопления с зависимым подключением в котельной.

Управляют клапаном с помощью электропривода, по сигналу электронного регулятора, либо от центральной системы диспетчеризации. Работа трёхходового клапана основана на создании в циркуляционном кольце контуров с постоянным и переменным гидравлическим режимом, за счёт разделения одного потока или смешения двух потоков теплоносителя.

Вне зависимости от положения штока в трехходовом клапане, циркуляция не прекращается, поэтому такой тип устройства не годится для уменьшения расхода теплоносителя. В этом основное отличие шарового трехходового крана с электроприводом от двухходовых кранов, регуляторов и других устройств.

Данный клапан предназначен для смешивания или разделения, распределения потоков. Разделительный клапан регулирует количество воды, пуская часть жидкости по байпасному пути вместо прямого. Два патрубка устройства служат для выхода, а один – для входа.

Принцип действия трехходового смесительного клапана с термоголовкой основан на подмешивании к горячему теплоносителю более холодного или к холодному более горячего. В результате качественная характеристика, а именно температура теплового потока изменяется, при этом уровень этого изменения зависит от установленной пропорции соединяемых струй.

Два порта для входа и один для выхода могут также выполнять разделительную функцию. Такие клапаны могут использоваться в различных съемах.

Часто актуально использование трехходовых клапанов для твердотопливных котлов, в камере которых выпадает конденсат в начале топки. В таком случае клапан помогает временно отсечь холодную воду, а по короткому контуру пустить часть нагретой жидкости.

Виды трехходовых клапанов и особенности их работы

Прежде всего трехходовые термоклапаны классифицируются по назначению на разделительные и смесительные:

У смесительного клапана 2 направления работают на подачу теплоносителя разных температур (горячей и холодной), а 1 направление выводит уже смешанный поток жидкости. Настойка нужных температурных параметров осуществляется регулировкой температуры и пропорций подаваемых потоков.

У распределительного термоклапана 1 патрубок подает теплоноситель, а 2 других его делят между собой и распределяют в разных направлениях.

К сведению! При определенных условиях смесительный трехходовой клапан может работать в режиме распределения.

По способу управления трехходовые термоклапаны бывают автономными, ручными, термостатическими и электрическими. Два последних, как правило, работают в автоматическом режиме.

Простые автономные модели снабжены установленным внутрь корпуса термостатическим элементом с уже заданной в заводских условиях температурой теплоносителя на выходе. Это значение остается постоянным на протяжении всего срока службы.

Автономный смесительный трехходовой клапан
Плюсы	Минусы
Низкая цена	Необходимость подбора клапана под температурный режим обратки теплогенератора
Контроль температурного режима теплоносителя	Нельзя изменить установленный заводом-изготовителем температурный режим

Для ручного управления шток снабжается вентилем или поворотной ручкой и панелью управления с отметками, в соответствии с которыми регулируется тепловой режим.

Смесительный трехходовой клапан ручного управления
Плюсы	Минусы
Относительно низкая цена	Необходимость постоянного контроля со стороны человека, как следствие, затяжной характер реагирования на изменения условий окружающей среды
Контроль температурного режима теплоносителя
Возможность изменения температурного режима в процессе эксплуатации	Неравномерное прогревание отопительного контура

Трехходовой термостатический клапан с терморегулятором оборудован термостатом, наполненным жидкой или газовой средой, реагирующей на малейшие колебания температуры теплоносителя.

Как только теплоноситель нагревается до заданной температуры, за счет расширения реагента автоматически активизируется поршневая система термоклапана и перекрывается патрубок с горячим потокам.

Трехходовые клапаны с терморегулятором могут быть механическими и электронными. Достоинство механических моделей в их абсолютной автономности. Электронные же требуют подключения к сети электропитания или питаются от батареек.

Однако этот недостаток сглаживается полной автоматизацией процесса, удобством настройки и расширенным функционалом – автоматическое изменение температурного режима по времени суток, дням недели и пр.

Смесительный трехходовой клапан с терморегулятором
Плюсы	Минусы
Автоматический контроль температурного режима теплоносителя	Высокая цена
Возможность изменить температурный режим	Требуется предельно четкая настройка, ошибки в выставленных параметрах дают небольшую погрешность в работе системы
Равномерное прогревание отопительного контура

Трехходовые термоклапаны с электроприводом управляются за счет электронного блока управления, работающего на сервоприводе. Выход температурного режима теплоносителя за пределы установленных значений фиксируется установленным в модуль термостатом, который сигнализирует об этом контроллеру. Тот передает команду на привод, регулируя поток холодного или горячего теплоносителя в системе.

При этом ни один из патрубков полностью, как правило, не перекрывается, а регулируется лишь объем подаваемого охлажденного и горячего теплоносителя.

Смесительный трехходовой клапан с электроприводом
Плюсы	Минусы
Автоматический контроль температурного режима теплоносителя	Высокая цена
Возможность изменения температурного режима	Повышенный расход электроэнергии
Точная регулировка температуры потока теплоносителя	Увеличенный расход теплоносителя
Равномерное прогревание отопительного контура

Критерии выбора клапана

Как выбрать трехходовой клапан? При выборе рекомендуется учитывать:

назначение устройства;
конструктивное исполнение;
тип привода;
дополнительные параметры.

Разновидности клапанов по назначению

Клапан трехходовой для котла или иного устройства может быть:

смесительным, то есть основное назначение арматуры заключается в смешении разных потоков жидкости до заданной пользователем температуры. Используется смесительный клапан в системах теплого пола для предотвращения перегрева и выхода коммуникаций из строя и в системах горячего водоснабжения;
разделительным. В отличие от предыдущего вида основное назначение устройства заключается в распределении подающего потока теплоносителя по разным веткам магистрали, например при монтаже дополнительного радиатора;

Различие в работе смесительного и разделительного клапана

переключающимся, то есть перераспределяющим поток жидкости в системе.

Назначение клапана указывается на корпусе устройства.

Отличия в конструкции

Регулирующий клапан в зависимости от конструкции может быть:

седельным – движение штока происходит по вертикали до седла. Как правило, функции такого типа оборудования – смешивание потоков с разной температурой;

Клапан со штоком, движущимся по вертикали

поворотным – при движении штока производится вращение заслонки, регулирующей направление и мощность потоков.

Устройство с запорной заслонкой

В бытовой сфере наибольшее распространение получили поворотные клапаны. Седельные механизмы устанавливаются только в случаях воздействия больших температур и высокой пропускной способности.

Разные типы приводов и их особенности

Шток трехходового клапана может быть приведен в действие:

термочувствительным элементом, установленным на терморегуляторе. Преимуществами такого типа управления является простота, высокая точность и отсутствие необходимости электропитания;

Трехходовой клапан с терморегулятором

электроприводом. Клапаны с электроприводом получают параметры, заданные пользователем с датчиков температуры, установленных в разных местах, или общего управляющего контролера. Стоимость такого оборудования высока, но основным плюсом является максимальная точность работы прибора.

Оборудование, приводимое в действие электроприводом

Дополнительно

При приобретении клапана для теплого пола или иной коммуникационной системы также рекомендуется учитывать:

диаметр патрубков, который должен соответствовать диаметрам подходящих к устройству труб. Если подобрать параметр не получается, то потребуется установка переходника;
показатель пропускной способности клапана (указывается в технической документации к оборудованию);
назначение. Клапан для холодной или горячей воды, отопления, теплого водяного пола, газовый и так далее (указывается в документации);
возможность подключения дополнительного оборудования, например, термоголовки, электропривода и так далее, если первоначальное устройство не оснащено какими-либо способами управления;
производителя. Наиболее качественные клапаны выпускаются шведской компанией Esbe, американской компанией Honeywell и совместным предприятием России и Италии – Valtec.

За что отвечает трехходовый клапан с терморегулятором

Этот клапан сужает проток воды, за счёт чего её количество уменьшается, а выходящее тепло подаётся в меньших размерах. Устройство отвечает за регулирование количества воды, для контролирования температуры в помещении или в полу.

Устройство

По внешним характеристикам трехходовой клапан для отопления с терморегулятором очень похож на обыкновенный тройник для разделения воды, но на самом деле все части этого «тройника» выполняют особые функции.

Термоголовка с выносливым датчиком. С помощью такого прибора настраивают и регулируют температуру воды, поступающую в клапаны.
Верхний тарельчатый и нижний тарельчатый клапаны необходимы для запуска механизма, так как они оптимизируют работу основных клапанов, перегоняя воду и тем самым, придавая ей необходимую температуру.
Один клапан, через который в трехходовой клапан попадает горячая вода.
Второй клапан, через который в устройство попадает холодная вода.
Третий клапан, откуда с помощью работы верхнего тарельчатого и нижнего тарельчатого образуется вода той температуры, которая задана через терморегулятор.
Камера разгрузки по давлению. Это оборудование контролирует давление воды в клапанах, увеличивая их работоспособность и разгружая их по давлению.
Сальниковое уплотнение. Прибор гарантирует герметичность всей конструкции. Он необходим по причине того, что отсеки и обогревательный контур быстро выходят из строя из-за любой поломки в мелочи, поскольку вода «не любит», когда с ней обращаются халатно, и при удобном случае пытается вытечь из труб, затапливая окружающее пространство.

Принцип работы

Существует два вида конструкционного исполнения:

седельный;
поворотный.

От того, какой вид конструкции стоит на приборе зависит и принцип работы.

Если это седельный, то перемещение упирается в поступательное движение, где шток постоянно, то попадает в седло, то вылетает из него.
Седло либо полностью закрывается штоком, либо только немного приоткрывает устье, выпуская воду. Тем самым седельный вид конструкции гоняет воду и регулирует количество выхода горячей или холодной жидкости из двух клапанов, одновременно перемешивая и передавая получившуюся по температуре и по количеству воду в отсек «смешения».
Если это поворотный, то регулятором становится не шток, а маленький шарик или сектор (часть сферы). Работает такое устройство, как обычный шаровой кран: шарик поворачивается, обеспечивая проход жидкости либо из отсека с горячей водой, либо из крана с холодной водой, как и при седельной системе, только вместо штока шар, который работает без седла на перекрытии двух клапанов. Из 3 клапана выходит смешенная вода, заданная по температуре через терморегулятор.

Температура, установленная через прибор, сохраняется в промежутке между двух отсеков с подачей горячей и холодной воды. При её изменении газ, находящийся в этом месте, начинает сужаться или расширятся, в зависимости от изменения параметров регулировки.

Этот газ надавливает на шток или на шар, приоткрывая один из клапанов, тем самым вытекает нужное количество воды и образуется новая температура, соответствующая заданной.

Виды приводов клапана

Типы приводов клапанов:

Клапаны прямого действия. Функционируют следующим образом: когда меняется температура, расширяющийся газ давит на шар, сектор или шток.
Тут расположена термочасть трехходового клапана, однако, это оборудование присутствует не во всех приборах. Датчиком в таком приборе может выступать расположенный внутри трубопровода щуп.
Клапаны косвенного действия. Работают примерно так же, как и клапаны прямого действия, отличаясь лишь меньшим, но не менее важным функционированием.

Трехходовые термостатические смесительные клапаны:

Смесительный. У такого прибора 2 патрубка, один из которых выходной. Первый патрубок оснащён тёплой или горячей водой, а второй подключён к системе «обратки» т. е. в него возвращается вся остывшая вода, оставшаяся после предыдущего нагрева. При открытии обоих патрубков вода смешивается и под контролем терморегулятора устанавливается нужная температура для выхода. Далее вода распространяется по всему контуру.
Разделительный клапан — это прибор, который работает обратно смесительному, не соединяя воду в одну струю через выход, а, наоборот, разделяя целую смесь воды разной температуры на горячую или холодную. Для такого вида есть один вход и два выхода. Конструкцию используют в ванных комнатах, при необходимости наличия горячей только из одного крана и холодной только из другого крана.

Разновидности кранов

Классификация изделия по разным признакам:

В зависимости от вентиля, различают:
Регулирующий. Он оборудован электромеханическим устройством, которое открывает нужные клапаны. Еще в его комплектацию входит шток с ручной или автоматической регулировкой

Важно! Шток не выбить даже самым сильным давлением воды, поскольку он расположен внутри устройства. Запорный

В его комплекции есть шаровое приспособление, которое переключает поток воды. Особенность этого устройства в том, что его устанавливают на системы с низким давлением. Оно очень простое в конструкции, требует постоянного ухода и быстро изнашивается.
По материалу изделия:
Латунь – наиболее востребованный материал, из-за длительного периода эксплуатации, небольших габаритов и низкого веса.
Углеродистая сталь – прекрасная альтернатива латуни.
Чугун – используется для труб большого диаметра (от 40 мм и больше). Для частных домов он не практичен.
Бронза – материал с длительным периодом эксплуатации.
В зависимости от способа монтажа: муфтовый; фланцевый; цапковый; под приварку; штуцерно-торцовый.
Для системы отопления используют такие виды, как:
С постоянным режимом гидравлики – регулируется в соответствии с качественными показателями. Он подходит потребителям с качественными теплоносителями определенного объема.
С переменным режимом гидравлики – регулируется согласно с требуемым количеством воды. Он больше подойдет тем, для кого имеет значение количество.
От варианта проточной части устройства: пробно-спускной; полнопроходной.
От типа встроенного затвора: конусный; цилиндрический; шаровой.
По форме клапана-заглушки различают такие типы: T-образные; L-образные; S-образные.
От механики затворного элемента:
Сальниковые – контролирует регулировку водяной струи сверху арматуры за счет сальника;
Натяжные – контролирует регулировку водяной струи снизу арматуры за счет гайки.
В зависимости от обогрева корпуса: с обогревом; без обогрева.
В зависимости от технических показателей различают такие вентили:
Т-образный – регулировочная ручка может быть в 4-х положениях;
Г-образный – ручка регулировки имеет два режима, включая угол поворота на 180 градусов.
От механизма контроля устройства:
Ручной – поводит соединение потоков воды в приблизительных пропорциях, дешевый, выглядит как стандартный шаровой вентиль;
Электропривод – для работы используется дополнительное оборудование двигатель либо магнитный способ, существует возможность получить удар от тока;
Пневмопривод – самый оптимальный для использования вариант. Важно! С электроприводом можно с легкостью сбалансировать тепло так, чтобы уровень температуры в дальних от котла комнатах, был такой же, как и в ближних.