Балансировочный клапан для настройки системы отопления

Обычными шаровыми кранами нельзя регулировать поток воды в трубах или радиаторах. Но для правильного распределения теплоносителя по батареям такая регулировка необходима. Ручной балансировочный клапан (иначе – вентиль) как раз и служит для настройки системы водяного отопления. В публикации мы расскажем, где ставится балансовый кран и как его правильно использовать при балансировке отопительной сети частного дома.

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.

Чтобы направить к дальним батареям требуемое количество теплоносителя, на подводках к ближним приборам ставятся радиаторные балансировочные вентили, изображенные на фото. Они ограничивают проток воды, частично перекрывая проходное сечение труб и увеличивая гидравлическое сопротивление участка.

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:

Где нужно ставить клапан

В большинстве частных домов используются только ручные радиаторные вентили. Их вполне достаточно, чтобы настроить нормальную работу водяного отопления в коттеджах площадью до 500 м². Монтаж балансовых кранов магистрального типа производится в таких случаях:

• в зданиях с разветвленной отопительной сетью, состоящей из множества стояков;
• в многоквартирных домах, обогреваемых собственной котельной;
• при обвязке твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

Когда мы разобрались с назначением балансировочных вентилей, укажем конкретные места их установки. Радиаторные краны нужно ставить на выходе батарей, а магистральные – на обратной трубе с охлажденным теплоносителем. Если же элемент задействован в паре с автоматическим регулятором давления, то он может стоять как на подающем, так и обратном трубопроводе в зависимости от спроектированной схемы.

Пример схемы с групповой балансировкой стояков

Справка. В алюминиевых и стальных радиаторах с нижним подключением балансировочный кран встроен в специальную фурнитуру, предназначенную для присоединения подводок к таким приборам.

Выделим моменты, когда ставить регулирующие клапаны не нужно:

• в тупиковых системах небольшой протяженности с равными по гидравлике «плечами»;
• если все батареи оснащены термостатическими клапанами с преднастройкой;
• на последнем (тупиковом) радиаторе;
• в системах отопления коллекторного типа.

Специальная арматура для нижнего подключения оснащается встроенными балансирующими клапанами

Терморегуляторы с преднастройкой, стоящие на подаче воды в батарею, одновременно играют роль балансового вентиля, поэтому на выходе отопительного прибора достаточно установить отсекающий шаровой кран. Такая же арматура монтируется на подводках последнего в цепочке радиатора, поскольку регулировать его бессмысленно, он должен быть открыт полностью.

Конструкция и принцип работы

Радиаторный кран, предназначенный для ручной балансировки отопления, состоит из таких деталей:

1. Латунный корпус с резьбовыми патрубками для подключения труб. Внутри методом литья выполнено седло – вертикальный круглый канал, немного расширяющийся кверху.
2. Запорно-регулирующий шпиндель с рабочей частью в виде конуса, входящего при закручивании в седло и ограничивающего поток воды.
3. Уплотнительные кольца из резины EPDM.
4. Защитный пластиковый или металлический колпачок.

На рисунке представлен вентиль фирмы Caleffi (сайт – https://www.caleffi.com)

Примечание. Все известные производители – Danfoss, Herz, Caleffi и другие – предлагают клапаны 2 типов – прямые и угловые. Принцип работы одинаковый, меняется лишь форма.

Подробнее устройство балансировочного клапана показано выше на схеме. По ней видно, что вращение шпинделя ведет к увеличению либо уменьшению проходного сечения, так и выполняется регулировка. Число оборотов от закрытого до максимально открытого положения – от 3 до 5 в зависимости от производителя крана. Чтобы поворачивать шток, нужно использовать обычный или специальный ключ в виде шестигранника.

Магистральные краны отличаются от радиаторных размерами, наклонным положением шпинделя и штуцерами, предназначенными для:

• слива теплоносителя;
• подсоединения измерительных приборов;
• подключения капиллярной трубки от регулятора давления.

Устройство магистрального вентиля для балансировки ветвей отопления

Для справки. Сливным патрубком оснащаются также и радиаторные модели клапанов, например, от бренда Oventrop.

Ассортимент балансовых кранов постоянно расширяется за счет появления новых высокотехнологичных изделий. Пример – вертикальный клапан Caleffi итальянского производства, оборудованный расходомером.

Вентиль Caleffi с расходомером можно монтировать в 2 положениях – горизонтальном и вертикальном

Как отбалансировать радиаторную сеть

Обычно монтажники систем отопления устанавливают расход теплоносителя на батареях простым способом: делят число оборотов балансировочного вентиля на количество отопительных приборов и таким способом рассчитывают шаг регулировки. Двигаясь от последнего радиатора к первому, закрывают краны с полученной разницей в оборотах.

Пример. Имеем на одном «плече» тупиковой системы 5 радиаторов с ручными клапанами Oventrop на 4.5 оборота шпинделя. Делим 4.5 на 5, получаем шаг регулировки около 0.9 оборота. Значит, предпоследний отопительный прибор открываем на 3.6 оборота, третий – на 2.7, второй – на 1.8, первый – на 0.9 оборота.

Способ довольно приблизительный и не учитывает различную мощность батарей, а потому может применяться в качестве предварительной настройки с корректировкой в процессе эксплуатации.

Точнее отбалансировать отопление поможет контактный термометр, измеряющий температуру поверхности труб и батарей

Наш опытный эксперт Владимир Сухоруков предлагает другую методику, базирующуюся на измерении реальной температуры поверхности обогревателей. Пошагово инструкция по балансировке выглядит так:

1. Максимально откройте все балансировочные клапаны и выведите систему в рабочий режим с температурой подачи 80 °С.
2. Контактным термометром замерьте температуру всех отопительных приборов.
3. Полученную разницу устраняйте, закручивая краны первых и средних радиаторов, конечные не трогайте. Ближнюю батарею откройте на 1—1.5 оборота вентиля, средние – на 2—2.5.
4. Дайте системе адаптироваться под новые настройки в течение 20 минут и повторите замеры. Ваша задача – добиться минимальной температурной разницы между дальней и ближайшей к котлу батареей.

Примечание. Погода и температура на улице не играет роли, важна лишь разница в нагреве радиаторов. Кстати сказать, в обычном рабочем режиме при 50—70 °С на подаче дельта температур станет еще меньше. Как система гидравлически уравновешивается с помощью балансировочных вентилей, смотрите на видео от эксперта:

Заключительный вывод

Если вы самостоятельно занимаетесь монтажом отопления, то наверняка столкнетесь с балансировкой. Когда на всех радиаторах, кроме последнего, стоят балансировочные клапаны, процедура не доставит больших хлопот. Лучше брать вентили, регулируемые ключом либо отверткой, а не пластиковой рукояткой, чтобы до них не добрались дети. Не исключено, что зимой положение шпинделей придется корректировать, ведь теплопотери в помещениях бывают разными. Единственный нюанс: не делайте резких движений и открывайте краны в холодных комнатах потихоньку, по ¼ оборота.

Балансировочные клапаны — защита ГВС от размножения легионелл

С. Дейнеко

Для систем централизованного горячего водоснабжения во всем мире актуальным является вопрос защиты от легионелл. В особенности это касается разветвленных систем ГВС многоквартирных домов. Использование же специальных балансировочных клапанов помогает не только снизить риск размножения бактерий, но и в значительной степени экономить воду

При образовании застойных зон в системах ГВС, при определенной температуре, в них активно размножаются опасные для человеческого организма бактерии – легионеллы (Legionella pneumophila). Они являются возбудителями легионеллеза – болезни схожей по симптомам с пневмонией, что затрудняет постановку точного диагноза.

Впервые болезнь была диагностирована в США после инцидента, случившегося в 1976 г. во время съезда участников Американского легиона – организации, объединяющей ветеранов различных военных конфликтов (отсюда и название болезни – «легионеллез»). Среди делегатов, проживавших в одном из отелей Филадельфии, произошла вспышка ранее неизвестной болезни, которая в течение месяца унесла жизни 34 из 220 занемогших.

С тех пор во многих цивилизованных странах мира ежегодно регистрируются сотни случаев заболевания, в том числе и со смертельным исходом. Источники размножения бактерий обусловлены оптимальной для их жизнедеятельности температурой – 20–50 °С (рис. 1). Это системы кондиционирования и вентиляции, ГВС, низкотемпературного отопления.

Рис. 1. Влияние температурного режима на жизнедеятельность легионелл

Попадает легионелла во внутренние инженерные сети из природных источников – пресных водоемов и почвы. Наиболее подходящая среда для размножения болезнетворных бактерий – биоколонии, формирующиеся на стенках трубопроводов (поэтому менее предрасположены к этому пластиковые трубы с гладкой внутренней поверхностью) и других элементов систем. Риск образования таких субстанций особенно велик в водопроводных сетях с длинными и разветвленными трубопроводами, где из-за разбалансирования во время отсутствия разбора воды наблюдается её застой.

Для борьбы с легионеллой применяются такие способы, как обеззараживание воды хлором или озоном. Однако в случае с ГВС наиболее приемлемым и эффективным является термическое воздействие. Оно заключается в поддержании высокой температуры воды в трубопроводах системы с предотвращением застойных явлений, а также кратковременном нагреве воды до критических для выживания бактерий значений.

Балансировка

Для систем ГВС многоквартирных домов характерна следующая ситуация – при разборе воды горячая вода идет через ближайший от источника тепла водоразборный узел. В то же время к точкам подключения, расположенным этажами выше, поступает менее нагретая вода, остывшая за период отсутствия разбора воды (например, в ночное время). Таким образом, потребитель вынужден сливать эту воду до тех пор, пока не дождется потока с необходимой ему температурой. И чем протяженнее трубопроводы, тем больше воды сливается в канализацию. Как следствие – большие потери в системе водоснабжения. Кроме того, последний потребитель на линии может и не дождаться горячей воды с нормативными параметрами.

Особенно это актуально для зданий, введенных в эксплуатацию в 70–80-х годах прошлого столетия, в системах ГВС которых отсутствует циркуляционная линия или система циркуляции не функционирует в силу физического износа.

Однако и в домах с действующей циркуляционной линией требуемая температура воды не всегда достигается сразу после открытия водоразборного узла. Ведь до последнего времени циркуляционные линии (Т4 на рис. 2) обустраивались только по принципу изменения гидравлического сопротивления разных диаметров трубопроводов, то есть диаметр циркуляционной трубы изменялся, в зависимости от удаленности от источника нагрева воды и был меньше диаметра подающего трубопровода системы ГВС (Т3). При этом температура в циркуляционной линии не контролировалась и не учитывалась, что также приводило к перерасходам электроэнергии на работу циркуляционных насосов.

Во избежание подобных ситуаций в новостройках уже несколько лет на циркуляционные линии устанавливают специальные балансировочные клапаны. Также их можно использовать и при реконструкции существующих систем ГВС.

Эти клапаны отличаются тем, что кроме заданного расхода через циркуляционную линию, используя так называемый термальный привод, можно выставлять необходимую температуру воды в циркуляционной линии, например, в диапазоне от 40 до 65 °С. Если температура падает, клапан открывается и пропускает воду для подогрева. При этом постоянной потребности в циркуляции горячей воды нет. Она появляется лишь тогда, когда в системе отсутствует разбор воды. Расчетное значение температуры воды в циркуляционной линии составляет, как правило, не более 5–10 °С от температуры воды в системе ГВС. Влияние на данный показатель имеют:

• диаметры и протяженность трубопроводов;
• температура воздуха в местах, в которых расположены трубопроводы;
• эффективность и состояние теплоизоляции.

Балансировочный клапан позволяет отрегулировать расход воды через циркуляционную линию. Использование вместе с ним термального привода дает возможность регулирования температуры воды: при её снижении в циркуляционной линии, клапан будет открыт до тех пор, пока температура не достигнет заданного значения. После этого термальный привод перекрывает проток и отключается циркуляционный насос.

Таким образом, за счет применения балансировочных клапанов с термальными приводами поддерживается постоянная температура в системе ГВС. Это уменьшает нерациональные затраты воды, а также снижает риск развития бактерий.

На рис. 2 показаны места для достижения наибольшей эффективности работы балансировочных клапанов в системе ГВС, т.е. они должны располагаться после последней водоразборной точки. Существуют модификации балансировочных клапанов с термальными приводами для систем, в которых предусмотрена термическая дезинфекция воды.

Рис. 2. Схема циркуляционной системы ГВС с балансировочными клапанами

Термическая дезинфекция

Для полного уничтожения легионелл в системах ГВС используется кратковременное нагревание котлом воды в системе до критических для жизнедеятельности бактерий температур – например, выше 60 °С в течение получаса. Как правило, это производится в ночное время в отсутствие разбора воды.

Термальный привод (рис. 3) балансировочных клапанов, предназначенных для систем с термической дезинфекцией, при этом действует по следующему принципу. При увеличении температуры выше 62 °С привод не закрывается, а, достигнув предела, наоборот открывается.

Рис. 3. Термальный привод

Конструктивно и технически это действует довольно оригинально. Вставка из штока с определенным набором шайб при большом повышении температуры проваливается дальше предела перекрытия потока. Процесс происходит за счет механического расширения. Но если температура поднимется выше 72 °С, то клапан снова закроется (рис. 4) во избежание термических ожогов потребителей.

Рис. 4. Регулировочные характеристики балансировочного клапана с функцией термической дезинфекции

Функция термической дезинфекции поддерживается многими современными контроллерами, например, типа Smile (Honeywell). При осуществлении этого процесса важно, чтобы требуемая высокая температура была достигнута во всех точках системы. Поэтому насос должен включаться в режим повышенной циркуляции, а автоматические балансировочные клапаны обеспечивать нужный гидравлический баланс.

В частном строительстве и в квартирах с электрическим бойлером можно проводить дезинфекцию вручную. Периодически (раз в месяц) до предела разогревать бойлер и прогонять воду через систему. Это особенно рекомендуется осуществлять перед сезонным пользованием бойлером (при летних отключениях централизованного горячего водоснабжения).

Примеры устройств

Установка балансировочных клапанов на линиях рециркуляции систем ГВС практикуется в Украине сравнительно недавно – порядка 3–4 лет. Сейчас в новых зданиях с разветвленной системой ГВС обязательно предусматривается их установка. Ведь без гидравлической балансировки, например, для многоэтажного дома с 6–10 подъездами и с несколькими стояками в каждом, практически невозможно гидравлически «увязать» циркуляционные линии первых и последних подъездов.

Важно знать, что в системах ГВС недопустимо использование балансировочных клапанов, предназначенных только для систем отопления. Ведь, не смотря на схожесть решаемых задач, есть ряд особенностей. Например, клапаны для циркуляционных систем ГВС выполняются из материалов, устойчивых к коррозии и удовлетворяющих соответствующим гигиеническим требованиям.

На украинском рынке представлены балансировочные клапаны для систем ГВС производства компаний Danfoss (Дания), Honeywell (Германия), Oventrop (Германия) и других.

Например, балансировочные клапаны для ГВС Alwa-Kombi-4 (Honeywell) (рис. 5) выполнены из стойкой к коррозии красной бронзы марки Rg5. Гидравлическая балансировка проводится путем ручной установки расхода воды через клапан, согласно расчетам по необходимому перепаду давления для каждого контура. Для автоматического регулирования температуры воды клапан оснащают термальным приводом. В обычном исполнении с его помощью поддерживается необходимая температура воды в диапазоне 40–65 °С (вставка с колпачком черного цвета), в специальном исполнении предусмотрен термальный привод с функцией поддержки термической дезинфекции (поставляется с оранжевым колпачком). Дооснащение Alwa-Kombi-4 термальным приводом может производиться в любое время, в том числе, после установки на системе. Клапаны устойчивы к высоким температурам (до 130 °С) и давлению (до 16 бар). Диаметры – от 15 до 40 мм.

Рис. 5. Балансировочный клапан для системы ГВС (Alwa-Kombi-4)

Существуют также автоматические смесительные клапаны, которые обеспечивают постоянную температуру воды после смешения. Их устанавливают как на отдельные точки водоразбора (умывальник, душ и др.), так и на их небольшие группы, например, в детских дошкольных учреждениях или школах.

Защита от противотока

Для защиты систем водоснабжения от попадания загрязнений и патогенных бактерий при порывах или проникновения путем противотока в странах ЕС применяют специальные отсекающие устройства (Backflow Preventer, англ. – «устройство предотвращения противотока»).

По европейским нормам EN 1717 они должны монтироваться на каждой установке водоснабжения – на вводе в здания, а также на распределительных линиях – вплоть до квартиры. Цель их применения – предотвращение попадания загрязненных вод в систему централизованного водоснабжения.

Устройства имеют три камеры (рис. 6), которые перекрываются в случае резкого снижения входного давления или повышения обратного напора воды от потребителя. При этом загрязненная вода отсекается и дренируется в канализацию. Таким образом, нежелательные примеси не попадают во внутренние и внешние сети системы водоснабжения.

Рис. 6. Устройство предотвращения противотока (BA-295, Honeywell)

Существуют различные модификации отсекающих клапанов, в зависимости от категории зданий. Однако в Украине массового распространения они пока не получили по причине отсутствия отечественных нормативов по их обязательному применению.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.