Балансировочный клапан для систем отопления. Главное предназначение

Система отопления в многоквартирном доме имеет множество разветвлений и служит для обогрева помещений, которые неравномерно удалены от источника тепла. Чтобы тепло поступало во все помещения, и обеспечивались одинаковые температурные условия, систему отопления необходимо правильно отладить. Именно для этого подключается балансировочный клапан.

Для чего нужен?

Клапан – элемент отопительной системы, позволяющий равномерно распределить источник тепловой энергии по всем помещениям жилого здания. Поскольку теплоноситель, идя по пути наименьшего сопротивления, сначала поступает в ближайшие стояки здания, а более отдаленные стояки, как правило, имеет меньшую температуру, до них теплоноситель просто не доходит. Чтобы исправить подобную ситуацию, используется балансировочный клапан.

Клапан служит для создания искусственного сопротивления на пути у воды. Таким образом, не весь объем воды поступает на ближайший участок, поток распределяется так, чтобы теплоноситель поступал и на отдаленные стояки. Чтобы правильно установить балансировочные клапаны, проектные организации предварительно делают гидравлический расчет отопления. В ходе расчета определяется разница между верхним и нижним значением давления на каждом стояке здания. Поэтому клапаны также называют регуляторами перепада давления.

Каждый клапан настраивается индивидуально с учетом произведенных расчетов функционирования системы. Таким образом, основное назначение клапанов – это увязка между собой контуров системы водяного отопления. Также к функциям клапана можно отнести ограничение расхода воды по группам потребителей и балансировка рециркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения, и тепло-холодоснабжения систем вентиляции.

Принцип работы балансировочного вентиля

Алгоритм функционирования и принцип работы балансировочного клапана отопления состоит в регулировке размера прохода и соответственно давления (искусственного сопротивления на пути теплоносителя). Изменению подвергается внутренний проход посредством вращения рукояти и как следствия движения шпинделя с рабочим конусом.

При откручивании шпиндель и рабочий конус поднимаются вверх, что обеспечивает максимальную проводимость теплоносителя. При закручивании шпиндель давит на седло регулятора перепада давления и тем самым преграждает путь воде по контуру.

К дополнительным функциям балансировочного клапана можно отнести:

• ограничение расхода источника тепловой энергии;
• перекрытие трубопровода;
• присоединение измерительных приборов;
• слив рабочей жидкости.

Типы клапанов

Системы теплоснабжения могут иметь перманентный или переменный расход источника тепловой энергии. В зависимости от этого показателя различают две разновидности вентиля:

Ручные балансировочные клапана, как правило, применяют при постоянном расходе источника тепловой энергии. Регулировка осуществляется за счет рабочего конуса, выдвижение которого регулируется механическим поворотом рукояти. В свою очередь ручные клапаны подразделяются на следующие виды:

Ручной балансировочный клапан

Автоматические балансировочные клапна используются для гидравлической увязки систем отопления и других систем с переменным расходом теплоносителя. Примером использования автоматического клапана может быть двухтрубная система с термостатом (типичный вариант системы с переменным расходом теплоносителя). Для гидравлической увязки автоматический балансировочный вентиль используется в комплекте с запорно-балансировочным клапаном.

Автоматический балансировочный клапан

Когда термостатические клапаны вследствие изменения температуры воздуха в помещении меняют расход теплоносителя через отопительные приборы, следовательно, и перепад давления, необходимо следить за тем, чтобы перепад не превысил заданное значение. Эту задачу решает автоматический клапан.

Когда термостат закрывается, перепад увеличивается до значения, установленного на клапане. В результате клапан тоже закрывается, создает оптимальные условия для работы термостатических клапанов и защищает от слишком большого перепада, следовательно, предотвращает появление шума.

Каждый такой регулятор оснащен регулировочным блоком, разработанный специально под определенный тип и размер клапана, что обеспечивает точность поддержания перепада давления. При этом теплоноситель расходуется эффективно без перерасхода, а система отопления является гидравлически устойчивой, что исключает необходимость постоянной регулировки и перенастройки системы эксплуатационными службами.

Устройство балансировочного вентиля

Клапаны состоят из нескольких ключевых элементов:

• корпус с патрубками для присоединения труб и внутренним круглым каналом с расширением вверху (седло);
• рукоятка регулировки;
• штуцеры для замеров расхода;
• шпиндель с конусом (конус опускается в седло при завинчивании и ограничивает проход источника тепловой энергии).

Вид, комплектация и функциональное наполнение балансировочного клапана может различаться в зависимости от выбранной модели. Некоторые модели дополняются сливным патрубком или расходомером.

Парой измерительных штуцеров, которые позволяют замерить объем подачи жидкого источника тепловой энергии на входе и выходе снабжают большинство современных моделей. Также некоторые модели модернизируют за счет запорного сферического механизма, который позволяет полностью ограничить поток теплоносителя или осуществить слив отработанной жидкости.

Автоматизированные вентили имеют вместо вращающейся головки следящий привод. Этот элемент толкает запирающий механизм, а степень перекрытия определяется величиной поданного напряжения.

Установка. Где ставится?

Монтаж производится в контуре обратной ветви, что обеспечивает перманентное поступление жидкости в батареи при эксплуатации одного контура для горячего водоснабжения и обогрева пространства. При установке балансировочных вентилей на каждую батарею, монтаж производится в нижней части на выходном патрубке по диагонали от сферического крана подачи теплоносителя, который монтируется сверху.

В частном коттедже применяются регуляторы перепада давления для каждой батареи, при этом для каждого выходного патрубка предусматривают накидные гайки или иной вариант резьбового соединения. Автоматизированные установки не нуждаются в настройке. При применении двухклапанной конструкции автоматически повышается проход источника тепловой энергии на батареи, наиболее отдаленные от котла.

Балансировка реализуется за счет увеличения давления на контурах, ведущих к ближайшим к котлу батареям. Необходимость точного расчета показателей, которые выставляются на клапане, обусловлена особенностями модели. Для ручных клапанов, как правило, требуется регулировка с использованием расчетных данных или измерительного оборудования.

В высотных многоэтажках клапаны монтируются на каждом общем вертикальном трубопроводе (в обратную линию). При проведении расчетов применяются данные количества подачи источника тепловой энергии электронасосом и количество стояков.

Установка рабочих значений

Специалисты предлагают две основные опции настройки балансировочного клапана:

• при помощи настроечной шкалы рукоятки;
• при присоединении к клапану дифференциального манометра.

Первый вариант требует точного расчета установочного значения, которое рассчитывается на основании следующих данных:

• разница между верхним и нижним давлением;
• условный диаметр проводящего отверстия (Ду);
• расход в стояке.

Для настройки проектного значения расхода необходимо с помощью рукоятки выставить нужное значение, которое, как правило, состоит из целого числа и десятых долей. Сначала выставляется целая часть, затем десятые доли. Вращение рукоятки осуществляется по часовой стрелке от полностью открытого положения. Для фиксации установленного значения в зависимости от модели либо используется шестигранник, либо значение устанавливается нажатием маховика.

Второй вариант используется только на установленном балансировочном клапане клапане при наличии расхода через него. К патрубкам клапана подключается дифференциальный манометр. Настройка производится путем вращения рукоятки с учетом показаний манометра.

Регулировка производится с учетом гидравлических расчетов, сделанных компетентными специалистами проектной организации. Монтаж и настройка производится профессиональными инженерами. Устройство монтируется с учетом нанесенной на клапан стрелки, указывающей направление течения теплоносителя. Перед установкой рекомендованными мерами считаются прочистка трубопроводной системы.

Балансировочный клапан для системы отопления

Задаваясь целью, чтобы внутридомовая или поквартирная система отопления функционировала эффективно, ее реальные тепловые параметры должны быть предельно близки к расчетным показателям. Это возможно достичь в том случае, если грамотно выполнить распределение теплоносителя по отопительным контурам, сохранив при этом стабильные параметры по давлению и температуре.

Данная проблема особенно актуальна в развитых системах отопления, обогревающих объекты с большой площадью нагрева. Для выполнения этой задачи в систему интегрируют специализированное устройство — балансировочный клапан.

Что такое балансировочный клапан

Для сохранения равной температуры в радиаторах выполняют регулирование объема теплоносителя, проходящего через прибор, чем он меньше, тем ниже теплоотдача батареи. На практике регулировать поток возможно обычным шаровым краном, и это дает эффект если число нагревательных элементов в контуре не превышает одного. В противном случае установить шаровым краном одинаковую температуру в разных батареях не возможно.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан для системы отопления эффективно поддерживает тепловой баланс, применяя автоматическую или ручную настройку в нагревательных элементах. Конструктивно это осуществляется через специальный механизм, который частично закрывает проход теплоносителю, точно так же, как и любое запорно-регулирующее устройство, но с тем отличием, что нужный объем балансира устанавливается ручным или автоматическим способом по предустановленным шкалам настройки.

Балансировочный кран устанавливается на обратном трубопроводе. Такой подход дает возможность гарантировать постоянную скорость циркуляции воды в батареях, даже в том случае, что применяется общая линия для отопления и контура ГВС. Если по схеме балансировки предусмотрено установка балансиров у каждого радиатора, то они размещаются внизу на выходном штуцере радиатора, диагонально по отношению к шаровому крану подачи теплоносителя, размещенного в верхней части прибора отопления.

Принцип работы балансира в отопительной системе

Принцип функционирования балансировочного устройства состоит в том, что седло клапана способно изменять внутренний проход. Вращением рукоятки приводится в движение соответствующая гайка и шпиндель. При откручивании клапан поднимается в верхнее рабочее положение , чем обеспечивается максимальный проток жидкости , при закручивании — шпиндель давит на седло клапана, опуская его в нижнее положение, тем самым надежно перекрывая проход жидкости по радиатору .

Радиаторная модификация, используемая для механической настройки теплового и гидравлического режимов контуров отопления, выполнена из последующих элементов:

1. Корпус из латуни с патрубками, имеющими резьбу для монтажа внутридомовых трубопроводов.
2. Литое круглое седло, расположенное внутри корпуса.
3. Устройство для регулировки сечения прохода теплоносителя — регулирующий шпиндель, упирающийся при завинчивании в седло.
4. Резиновое уплотняющее кольцо.
5. Защитно-предохранительный колпачок, изготовленный из металла/пластика.

Функциональные особенности балансировочного клапана для системы отопления

Автоматический балансировочный клапан для системы отопления для магистральной сети имеет отличие от радиаторной конструкции габаритами, углом наклона шпинделя и геометрией штуцера.

Функции автоматического балансира:

• Дренаж воды из системы теплоснабжения;
• подключение датчиков для измерения параметров теплоносителя;
• установка импульсной улитки трубки от корректировщика давления.

Число витков, которое способен выполнить балансир — от 3 до 5, у большинства изготовителей этот показатель различается. Для того, чтобы поменять положение штока, потребуется ключ с конфигурацией шестигранника. Регулировка проводится по перепаду давления в теплосети. В процессе настройки при изменении расхода циркулирующей воды, на трубопроводе и регулировочном вентиле потери давления также меняются, что в свою очередь ведет к смене перепада на балансире.

Перепад давления в сети можно определить самостоятельно по показаниям манометров, установленным на обратке/подаче внутридомовой системы отопления. Например, при давлении на подаче/обратке 2.5 /2.0 бар, перепад составит 2.5 – 2.0= 0.5 бар. Когда клапан автоматический, он сам устанавливает перепад по заложенному конструкцией алгоритму.

Нужно отметить и то, что не всем системам теплоснабжения требуется балансировка. Например, если во внутридомовой разводке существует до трех коротких тупиковых веток, оснащенные 2-мя приборами на каждой, их работа может быть настроена с использованием шаровых кранов или обычных запорно-регулировочных вентилей.

Разновидности клапанов и их конструктивные особенности

Все новые системы теплоснабжения, использующие радиаторные терморегуляторы, считаются динамическими. В процессе работы, терморегулятор, установленный на приборе отопления, реагирует на любые самые незначительные изменения температурного режима внутри комнаты, изменяя, таким образом, расход греющей воды.

Это создает в системе отопления изменяющийся или динамический режим функционирования. Он является предпосылкой внедрения автоматических/динамических балансировочных устройств.

Классификация балансировочных клапанов по параметрам:

• Видом рабочей среды теплоносителя: вода, пароводяная смесь , гликолевый состав;
• нормативные параметры теплоносителя по объемному расходу, Т и давлению;
• точки расположение на тепловой сети: подача, обратка или байпас;
• назначение и этажность объекта отопления; жилой/общественный, одноэтажный/многоэтажный;
• рабочей функции: автоматический/механический.
• практикуется также их комбинация по вариантам присоединения: резьбовое либо фланцевое.

Для выпуска клапанов можно использовать разнообразные материалы. Статические вентили, чаще всего, производятся из латуни, с фланцевым/резьбовым соединением либо чугуна, исключительно с фланцевым. Для динамических модификаций используют кроме латуни/чугуна еще и углеродистую сталь, которая способна максимально качественно обеспечить нормативные теплотехнические и гидравлические характеристики системы.

Ручные балансиры требуются для того, чтобы адаптировать тепловую сеть после установки, а автоматические меняют характеристики теплосети в период нагрева.

При выборе модификации балансира необходимо принимать во внимание различные параметры:

1. Тип схемы нагрева с естественной/принудительной циркуляцией.
2. Тепловые и гидравлические параметры сети.
3. точка установки во внутридомовой системе.
4. регулировочные параметры.

Механический балансир

Механический клапан имеет ручную регулировку, прекрасно действует в стабильной тепловой сети. Хорошо работает для жилых объектов с не очень большим числом приборов отопления. Облегчает выполнение ремонтно-наладочных работ, ввиду того что при ремонте отдельного нагревательного участка нет нужды отключать всю систему.

Такие модификации очень часто укомплектовываются измерительными ниппелями, способные измерять давление в системе, в зоне размещения клапана. Главное превосходство таких регуляторов является небольшая цена.

Механический балансир — эффективно устройство работает на тех объектах, где число радиаторов не более 5 единиц. При большем , механика не справляется и становится причиной разбалансировки схемы теплоснабжения. Когда термостат на 1-й батареи перекрыт, то увеличивается расход теплоносителя на втором. В связи, с чем температура воды в одних приборах отопления, может вырасти до точки кипения, а в других она будет оставаться холодной. Такую проблему могут разрешить только автоматические балансиры.

Автоматический балансир

Монтаж автоматических блоков производится на ответвления/стояках, обладающих значительным количеством батарей. От устройств механического типа они отличаются порядком функционирования. Балансир настраивают в положение наибольшей пропускной возможности. При уменьшении расхода горячей воды термостатом на одной из батарей давление увеличивается. Потом срабатывает механизм импульсной трубки, который анализирует величину перепада давления. Такой подход позволяет выполнять тонкую настройку сети.

Основные достоинства автоматических уравнителей:

• Наличие капиллярной трубки, способствующей мгновенной настройке;
• регулировочный блок при работе не меняет величину давления, тем самым не позволяя гидравлическим колебаниям в сети сбить установленный режим;
• при необходимости в общей сети можно установить особые температурные независимые зоны;
• высокая скорость настройки балансира, не позволяет термостатам перестроить свою работу, что гарантирует сбалансированную работу всей внутридомовой системы отопления.

Чем отличается балансировочный клапан от обычного крана

В отличие от обычно запорно-регулирующей арматуры балансировочный клапан, благодаря совместному действию мембраны и пружины реагирует на изменения давления, возникающие в установке. Он поддерживает перепад давления в тупиковых зонах контура в соответствии с заданным значением. Это регулирование идеально для приборов отопления постоянно работающих на сбалансированном расходе греющей жидкости .

Такой уровень управления гидродинамическими режимами повышает экономичность работы отопительной сети, и снижает себестоимость услуг отопления и не могут быть обеспечены в условиях применения только обычных шаровых вентилей.

Отличие работы балансировочного клапана от типовых вентилей:

1. Снижает затраты на работу насосного оборудования по циркуляции теплоносителя.
2. Поддерживает разницу температур — дельта Т. Клапаны, независимые от давления, обеспечивающие расчетный расход теплоносителя через радиатор для ситуаций полной или частичной нагрузки. Следовательно, рассчитанное значение дельта T будет достигнуто, что приведет к повышению эффективности источников тепла или теплообменников.
3. Уравновешивает циркулирующий поток, измеряет перепады давления в рабочем состоянии и блокирует нарушения заданного гидравлического режима через радиатор.
4. Регулировка расходом греющей воды в зависимости от предназначения объектов приносит значительный экономический эффект, благодаря низким удельным расходам топлива.
5. Установка минимальных расходов газа и поддержка постоянного температурного режима во всех комнатах, в том числе и в период временного отсутствия жильцов.

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.

Как регулировать балансировочный кран в системе отопления

Перед тем как настраивать баланс радиаторной сети необходимо изучить инструкцию к клапану, которая прилагается при его покупке. В ней обозначена схема регулировки, если пользователь правильно все установит, то сможет реально снизать затраты на тепловую энергию. Регулировку клапана можно выполнить двумя способами.

Первый способ регулировки клапана

Это самый простой и проверенный вариант регулировки, который рекомендуют опытные настройщики теплового режима в водяных сетях теплоснабжения. Для этого потребуется разделить количество оборотов клапана на число батарей, установленных в контуре нагрева по периметру комнаты. Такой прием даёт возможность правильно определять шаг алгоритма настройки. Метод состоит в закрытии всех вентилей в обратном порядке — от крайней к первой батареи по отношению к источнику нагрева.

Например, для тупиковой схемы, имеющей 4 радиатора, оснащенные механическими балансировочными клапанами и регулировкой шпинделя 4.5 оборота:

4.5:4 = 1.1 оборота

1. Первый балансировочный вентиль – 1.1 оборот.
2. Второй балансировочный вентиль – 2.2 оборот.
3. Третий балансировочный вентиль – 3.3 оборот.
4. Четвертый балансировочный вентиль – 4.5 оборот.

Второй способ настройки балансира

Существует еще один, очень качественный способ балансировки. Выполняется он намного быстрее, и содержит в себе способность учета некоторой специфики месторасположения батареи. Единственно, что для его выполнения потребуется — термометр контактного типа.

Полный процесс проходит в такой очередности:

1. Открывают все вентиля и дают возможность сети войти в температурное равновесие с рабочей температурой, например, в 80 С.
2. Измеряют температуру всех приборов отопления.
3. Устраняют разницу методом перекрытия первых и средних кранов. Крайние клапаны не регулируются.
4. Обычно, первый клапан проворачивается не более чем на 1.5 об, а средние — на 2.5 об.
5. Дают возможность системе прийти в температурное равновесие в течение 20 мин
6. Производят замер температур и выполняют настройку клапанов дальше, если в этом будет необходимость.

Видео: балансировочный клапан для системы отопления

Таким образом, подведя итог, можно отметить, что балансировочные клапаны — это современные устройства для энергонезависимого управления системой теплоснабжения. Они легко интегрируются в любую тепловую сеть и просто настраиваются, при этом гарантируют, что все компоненты внутридомовой тепловой сети будут эффективно функционировать в течение долгого времени.