Трехходовой клапан для отопления: устройство, принцип работы и схема подключения

Что такое трехходовой клапан: зачем нужен и как работает?

Трехходовой смесительный клапан
Из названия трехходового клапана понятно, что он имеет три резьбовых или фланцевых соединения.

Существуют два вида таких клапанов:

• Термосмесительные — применяются для организации подмеса холодного теплоносителя из «обратки» к горячему теплоносителю «подачи». Используется это в водяных теплых полах, тепловых узлах зданий и для защиты теплообменников котлов. Такие «трехходовики» отличаются по диаметру резьбового соединения и диапазону регулировки температуры.
• Переключатели потока — они изменяют направление течения теплоносителя, а точнее сказать они меняют контур, по которому он протекает. Так, например, переключатели потока широко используются для подключения бойлеров косвенного нагрева к отопительным котлам. В такой схеме трехходовой клапан через сервопривод подключен к термостату бойлера и при достижении пороговой температуры происходит переключение клапана и включение загрузочного насоса. После этого горячий теплоноситель начинает течь через теплообменник бойлера и нагревать воду внутри него.

Регулируемый трехходовой клапан
Если вам интересно, то есть отдельная статья о бойлерах косвенного нагрева и схемах его подключения. Читайте и расширяйте свой кругозор.

Где применяется данное устройство?

Трехходовой клапан, чей принцип работы рассматривался ранее, применяется довольно широко. Например, такие его разновидности как электромагнитное устройство или прибор с термоголовкой, можно запросто встретить в современных магистралях, где нужна корректировка пропорций во время смешивания двух разделенных потоков жидкости , но при этом не должны снижаться объем либо мощность.

В быту наиболее особой популярностью пользуется термостатический смесительный прибор, который, как говорилось ранее, помогает регулировать температуру теплоносителя. Он может подаваться как в трубопровод теплого пола, так и в отопительные радиаторы. А в случае, когда клапан оснащен автоматическим управлением, тогда контроль температуры будет осуществляться без каких-либо проблем.

Обратите внимание! Использование в системе отопления трехходового для того чтобы уравновесить перепады температуры, это выгодно не только со стороны создания удобства и комфортных условий, но и экономит ваши средства.

Суть в том, что регулируя температуру теплоносителя на «обратке» отопительного прибора, можно довольно существенно снизить объемы потребляемого топлива, кроме этого увеличится эффективность самой системы. На некоторых системах установка клапана попросту необходима. Например, в системе «теплого пола» это устройство не дает перегреваться напольному покрытию выше, чем это нужно для комфортных условий, избавляя тем самым пользователей от неприятных ощущений.

Регулирующие устройства данного рода используются также в системах водопровода для того, чтобы получить перманентный поток с нужной температурой. Самым распространенным примером можно назвать обычный смеситель, который позволяет регулировать температуру воды при помощи открытия и закрытия вентилей.

Трехходовой клапан. Устанавливаем правильно.

Устройство трехходового клапана котла

Теперь давайте рассмотрим техническое устройство трехходовых клапанов.

Начнем по порядку с устройства термосмесительного клапана.

Для того, чтобы иметь наглядное представление о его внутреннем строении, посмотрите на следующий рисунок:

Устройство трехходового смесительного клапана

1. Вход горячей воды.
2. Термочувствительный элемент.
3. Выход смешанной воды.
4. Вход холодной воды.

Термочувствительный элемент расширяется или сжимается в зависимости от температуры.

Это позволяет выдерживать определенную температуру на выходе подмеса (4).

Колебания температуры обычно лежат в пределах двух или трех градусов в зависимости от разности давлений горячей и холодной воды.

Наличие в термосмесительном клапане накипи также уменьшает точность его регулировки.

Температура воды на выходе клапана может быть задана жестко при изготовлении клапана, либо может изменяться в некоторых пределах.

Делается это при помощи вращения регулировочного колеса.

Классификация клапанов

Без длительных введений отметим, что устройство может быть двух типов по принципу функционирования. Оно может быть:

• разделительным;
• смесительным.

Особенности действия каждого типа ясны уже из их названия. Смесительное устройство состоит из двух выходов и входа. Другими словами, оно необходимо для смешивания потоков жидкости, что может потребоваться в целях снижения ее температуры. К слову, это наиболее оптимальный вариант для того, чтобы задавать нужный режим в «теплом полу».

Сама процедура регулировки температурного режима предельно проста. Нужно лишь знать о текущих показателях температуры входящих потоков жидкости, с точностью просчитать требуемые пропорции каждого из них так, чтобы на выходе получить нужные показатели. Кстати, данное устройство при условии грамотного монтажа и регулировки способно функционировать и на разделение потока.

А вот разделительный клапан разделяет один поток надвое, следовательно, он оснащен одним входом и двумя выходами. Данное устройство применяется преимущественно для того, чтобы разделять поток горячей воды в системах ГВС. Хотя достаточно часто он встречается и в обвязке воздухонагревателей.

Внешне оба варианта практически идентичны. Но если ознакомиться с их чертежом в разрезе, то их основное отличие видно сразу. Шток, который установлен в устройстве смесительного типа, имеет один шаровой кран. Он располагается по центру и перекрывает основной проход.

Что же касается разделительных приборов, то в них шток имеет два таких клапана, которые устанавливаются на выходах. Они функционируют по следующему принципу: один из них придавливается к седлу, закрывая проход, а другой параллельно с этим открывает проход №2.

По методу управления современные модели могут быть:

• электрическими;
• ручными.

В большинстве случаев используется ручной прибор, который внешне напоминает обыкновенный шаровой кран, но оснащен тремя выходными патрубками. А вот электрические модели, имеющие автоматическое управление, применяются преимущественно в частных домах, а именно для того, чтобы распределять тепло. Например, пользователь может настроить температурный режим по комнатам, а рабочая жидкость будет поступать в соответствии с удаленностью комнаты от отопительного прибора. Как вариант – можно совместить его с «теплым полом».

Видео – Прибор в бойлерной группе

Трехходовые клапаны, равно как другие приборы, определяются в соответствии с давлением в системе и диаметром подвода. Все это регламентируется ГОСТом. И если требования последнего не будут соблюдаться, это будет расценено как грубое нарушение, в особенности, если речь идет о показателе давления в магистрали.

Латунные фитинги и трубопроводы из полиэтилена низкого давления

Советуем вам ознакомиться с нашим руководством по выбору и монтажу латунных фитингов для ПНД труб, все

Трехходовой клапан отопления: принцип работы

Теперь перейдем к рассмотрению другого вида клапанов — переключателей направления потока.

Собственно, такие клапаны могут работать и как смесительные, но управляются они при помощи ручной настройки или сервопривода.

Для большей наглядности смотрите рисунок ниже:

Трехходовой клапан для отопления: принцип работы

По сути своей такой клапан — шаровой кран, у которого отверстия в шаре не находятся на одной линии, а сделаны под прямым углом друг к другу.

Для полного переключения потока необходим поворот шара на 90°. Давайте посмотрим вид такого клапана сверху:

Трехходовой смесительный клапан: принцип работы

Угловая шкала указывает на то в каком положении находится шар внутри клапана.

Правила монтажа трехходового крана

1. К месту монтажа необходимо обеспечить свободный доступ.
2. «Тройник» устанавливается рычагом вверх или вбок (наружу). Рычаг управления должен свободно двигаться в нужном направлении.
3. Маркировка в виде стрелочек на корпусе прибора подскажет, как правильно его подключить к системе. Стрелки обозначают, в каком направлении будет двигаться поток.
4. При низком качестве теплоносителя перед трехходовым смесителем желательно установить фильтр.
5. В отопительном контуре «тройник» устанавливается перед циркуляционным насосом.
6. Резьбовое соединение обязательно уплотняется льняным волокном и обрабатывается герметиком.
7. При соединении под сварку необходимо избегать образования окалины внутри магистрали.

Трехходовой клапан: схема подключения к котлу

Как я уже говорил, чаще всего такие клапана используют для подключения бойлера косвенного нагрева к котлу.

Схема подключения будет выглядеть следующим образом:

Трехходовой клапан: схема подключения к бойлеру

В этой схеме теплоноситель будет циркулировать либо через теплообменник бойлера, либо через радиаторы отопления.

Сервопривод клапана будет управляться термостатом бойлера.

Теперь давайте поговорим о наиболее важных технических характеристиках таких клапанов:

• Диаметр подключения — диаметр резьбы в дюймах.
• Рабочая температура — температура теплоносителя, при которой клапан отработает весь срок эксплуатации.
• Материал корпуса и уплотнений — чаще всего, такие клапаны изготавливаются из латуни, а в качестве уплотнений может быть использован эластомер (резина) типа EPDM.
• Номинальный поток — измеряется в кубических метрах за час и определяет предел пропускной способности клапана. Номинальный поток прямо пропорционален диаметру подключения клапана.
• Рабочая среда — этот параметр определяет то, в какой среде может работать данный узел. Например, это может быть только вода, либо растворы гликолей (антифризов для отопления).

Давайте двигаться дальше, следующая остановка — сервопривод!

Правила эксплуатации трехходового крана

Установленный в систему «тройник» требует периодического осмотра на предмет износа и протечек. При обнаружении протечки можно попробовать подтянуть резьбовое соединение. Если протечку устранить не получилось, смеситель придется разбирать. Очень часто изнашиваются именно уплотнительные кольца. Их замена и очистка элементов от окалины продлевает срок службы прибора.

Чтобы сократить степень износа устройства, его нужно периодически смазывать специальным сантехническим средством.

Частые ошибки и проблемы при установке трехпроходного крана

Ошибки, допущенные при установке «тройника», не только сокращают срок его службы, но и негативно отражаются на работе всей магистрали:

1. Неправильное подключение патрубков увеличивает гидравлическое сопротивление.
2. Использование моделей с уплотнителями из фторопласта в системах с рабочей температурой свыше 150 °C потребует замены трехходового смесителя уже через 2-3 месяца.
3. Монтаж в труднодоступном месте усложнит процедуру профилактического обслуживания.

Советы специалистов

1. При монтаже латунный корпус легко повредить. Чтобы этого не допустить, под гаечный ключ лучше подложить плотную тканевую прокладку.
2. Для установки трехходового клапана на пластиковые трубы нужны специальные переходники.
3. Вместо «тройника» можно использовать 2 обычных двухходовых крана. Работать они должны по реверсивной схеме: когда открывается один, другой закрывается.

Что такое сервопривод и как он работает?

Давайте начнем с определения. Сервопривод — это электродвигаетль, управляемый через отрицательную обратную связь.

В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла.

Чтобы наглядно себе представлять сервопривод, смотрите ниже на картинку:

Сервопривод для трехходового клапана

Рекомендации по монтажу

Хотя процесс установки агрегата в систему обогрева может показаться простым, есть несколько нюансов, о которых стоит знать. Перед началом работ по установке следует внимательно изучить инструкцию, что позволит избежать большого количества проблем. В первую очередь это касается правильного расположения прибора. На его корпусе находятся стрелки, указывающие направление движения теплоносителя. Устанавливать устройство необходимо в соответствии с этими указаниями

Также нельзя монтировать прибор термоголовкой или приводом вниз. Перед тем как приступить к установке, нужно перекрыть подачу теплоносителя и проверить трубопровод на наличие остатков воды. Не менее важным пунктом является и выбор места монтажа, ведь к устройству необходимо обеспечить свободный доступ.

5.1

Установка смесительного клапана

Существует несколько схем монтажа, а их выбор зависит от способа присоединения системы отопления. Если условия функционирования теплогенератора допускают перегрев обратки, то появления избыточного давления не избежать. В такой ситуации необходимо установить перемычку, которая будет дросселировать чрезмерный напор теплоносителя. Она монтируется параллельно клапану.

Если прибор подсоединяется непосредственно к теплогенератору, то предстоит врезать балансировочный клапан. Именно такая схема подключения трехходового крана в системе отопления чаще всего используется в автономных системах обогрева. Следует помнить, что она не может гарантировать отсутствия циркуляции теплонесущей жидкости через источник. Для решения поставленной задачи к его контуру стоит подсоединить циркуляционный насос и гидравлический разграничитель.

5.2

Врезка разделительного прибора

Если температура теплогенератора выше, чем требуется потребителю, в систему монтируется разделительный клапан. В результате достигается постоянный расход теплоносителя в контурах котла и потребителя, но в последний не поступает перегретый теплоноситель. Для работы такой схемы потребуется насосная установка.

Таким образом, можно дать несколько рекомендаций по монтажу:

• Во время установки любого клапана перед изделием и после него должны быть вмонтированы манометры.
• Чтобы в прибор не попали различные примеси, перед ним нужно поставить фильтр.
• Корпус клапана не должен подвергаться никаким нагрузкам.
• Чтобы улучшить процесс регулирования, перед изделием можно установить дросселирующее приспособление.

Использование прибора позволяет рационально расходовать теплоноситель, обеспечив тем самым экономию энергоносителя. Кроме этого, изделие способно повысить безопасность эксплуатации теплогенератора. Но перед приобретением клапана следует убедиться в целесообразности его установки.

Сервопривод: устройство и принцип работы

Как обычно, для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Устройство сервопривода

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.

Управляющий сигнал сервопривода

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.

Назначение и области использования

Трехходовой кран предназначен для разделения входящего потока на два исходящих, с возможностью отключения любого или даже всех выходов. По сути, это тройник, но с возможностью проведения переключений и отключений.

Эта конструкция используется для организации систем отопления и других магистралей, где нужно разделение потока рабочей жидкости (газа) на несколько трубопроводов. Разница заключается в конструкции, технических и эксплуатационных качествах.

Подключение манометров и других измерительных приборов

Изначально трехходовые краны применялись для установки измерительных, контрольных приборов и датчиков защиты. Чаще всего – манометров и манометрического типа.

Постоянно включенные манометры, показывающие неизменное давление, полезно проверять, путем сброса давления и соединения манометра с атмосферой. Называется эта процедура проверкой «на ноль».

Для проверки рабочего манометра, контрольным манометром на месте, требуется одновременное присоединение сразу двух приборов.

Все эти и другие функции позволяет выполнить трехходовой кран в различных системах: отопления, водоснабжения, газоснабжения и в инженерных технологических сетях.

Постоянно включенные манометры, показывающие неизменное давление, полезно проверять, путем сброса давления и соединения манометра с атмосферой. Называется эта процедура проверкой «на ноль».

Все эти и другие функции позволяет выполнить трехходовой кран в различных системах: отопления, водоснабжения, газоснабжения и в инженерных технологических сетях.

Важно: для проверки рабочего манометра, контрольным манометром на месте, требуется одновременное присоединение сразу двух приборов.

Подключение приборов отопления

Эти полезные функции 3-х ходового крана пригодились при подключении отопительных приборов к системе отопления, с байпасом между подающим входом и обратным выходом из радиатора. В этом случае применяются устройства с углом поворота на 90 градусов и двумя положениями:

• теплоноситель проходит через байпас и радиатор;
• теплоноситель проходит только через байпас.

Стандартная схема применения трехходового крана для отопления с принципом действия: радиатор и байпас

Применение трехходового прибора с возможностями поворота на 90 и 180 градусов в индивидуальном отоплении, с однотрубной системой («ленинградка»), позволяет выбрать уже из трех вариантов:

• направить весь теплоноситель через радиатор;
• направить теплоноситель через радиатор и обводной байпас к другим радиаторам;
• отключить радиатор и направить весь теплоноситель через обводной байпас к другим радиаторам.

Эти варианты подключения радиаторов, позволяют вручную распределять поток теплоносителя, добиваясь более комфортного отопления комнат. Например, комната с южной стороны, получает достаточно тепла за счет солнца и батарею в ней, весной или осенью, можно отключить. А зимой подключить вместе с байпасом. А в комнате с окнами на север, в зимнее время весь теплоноситель направить через батарею, чтобы обогреть помещение, а в осенне-весенний период, часть теплоносителя направить по байпасу, в обход радиатора, для снижения интенсивности обогрева комнаты.

Воздушный клапан для отопления для стравливания воздуха из батареи В современных системах отопления для отвода скопившегося воздуха предусматривают специальное устройство – воздушный клапан для отопления. Без этого прибора отопление не смогло бы нормально работать….

Внимание: применение такой схемы в отоплении многоэтажного дома, с вертикальными стояками, недопустимо. Если перекрыть байпас и направить весь теплоноситель через радиатор, то остальные потребители не получат достаточного объема тепла..

Подключение временных потребителей тепла

Трехходовой кран удобен для подключения еще одного потребителя, из ближайшей точки системы отопления. Особенно если это требуется временно. Например, для обогрева зимней оранжереи, гаража, бани или теплицы. При этом в целях экономии, можно обойтись без коллектора-распределителя, отдельной прокладки труб и установки дополнительных вентилей.