Клапаны системы отопления. Для чего предназначен каждый?

В систему отопления зачастую входят механизмы регулирования и механизмы обеспечивающие безопасность эксплуатации. По другому их называют клапанами систем отопления. При помощи данных элементов регулировки происходит изменение параметров теплоснабжения, они также обеспечивают стабильное функционирование и производят автоматическую настройку. Рассмотрим клапаны и регуляторы системы отопления, так как предназначения и функции у них различаются.

Трехходовой клапан отопления

Обычно автоматикой котла не может быть обеспечена потребность в воде с разной температурой для нескольких контуров системы отопления. На помощь приходит трехходовой термостатический смесительный клапан системы отопления, который поддерживает необходимые тепловые параметры теплоносителя в контурах системы отопления, а также малом контуре системы.
На вид клапан походит на простой тройник, металл — бронза или латунь. Вверху данного тройника устанавливается регулировочная шайба, под которой имеется материал чувствительный к перепаду температур. И при необходимости он давит на рабочий шток, выходящий из корпуса. Основная задача клапана основана на удержании температуры теплоносителя на выходе в заданных пределах, путем добавления холодной или горячей воды. При неподходящих температурных изменениях, внешний привод клапана давит на шток. Далее конус выходит из седла и открывается проход между всеми каналами. В ходе работы, контроль за трехходовым клапаном согласно температуре исполняется наружным приводом.

Обратный клапан отопления

В сложной системе отопления присутствует довольно большое количество вспомогательных элементов, задача которых обеспечить надежность и бесперебойность работы. Одним из этих элементов является обратный клапан системы отопления. Обратный клапан ставят для того, чтобы не было протока в обратную сторону. Его элементы обладают очень большим гидравлическим сопротивлением. В связи с этим обстоятельством существуют ограничения по использованию обратных клапанов в системе отоплении с естественной циркуляцией. В такой системе слишком малое давление. При минимальном давлении необходимо ставить гравитационные клапаны с поворотной заслонкой, некоторые из них могут срабатывать при давлении в 0,001 Бар. Основная деталь обратного клапана — это пружина, применяемая почти во всех моделях. Именно пружина перекрывает затвор при изменении нормальных параметров. Это и являет собой принцип работы обратного клапана.

Необходимо учитывать рабочие параметры в той или иной системе отопления. В связи с чем подбирать клапан системы отопления, который имеет необходимую упругость пружины.
Применяемая в отопительных системах запорная арматура обычно изготавливается из следующих материалов: сталь; латунь; нержавеющая сталь; серый чугун.
Обратные клапана подразделяются на следующие виды: тарельчатые; лепестковые; шаровые; двустворчатые. Различаются эти виды клапанов запирающим устройством.

Регулирующие (запорно-регулирующие) клапаны отопления

Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны отопления осуществляют систематическое изменение потока теплоносителя, от максимума до минимума, при открытом и закрытом положении клапана. Отсечные или запорные клапана управляют теплоносителем дискретно при полностью открытом или полностью закрытом положении затвора. В состав регулирующего клапана входят три основные блока: корпус, дроссельный узел и привод клапана. Запирающим и регулирующим элементом клапана является дроссельный узел. При выборе втулки, седла, плунжера следует обращать внимание на условия эксплуатации клапана. Учитывается среда и ее температура, наличие примесей, пропускная способность. Основным и важным значением в работе клапана является правильное направление подачи рабочей среды. Обычно оно промаркировано стрелкой на рабочей поверхности корпуса.

Термостатический клапан

В современных реалиях терморегулирующий вентиль — это предварительная норма современного и надежного оборудования в системе отопления. Температура вентиля автоматически регулируется. Работа смесительного клапана системы отопления для радиаторов заключается в ограничении уровня подачи на отдельный радиатор отопления. Шток вентиля производит движения на открытие и закрытие отверстия. Через это отверстие происходит поступление теплоносителя в радиатор. При нагревании вентиля с термостатической головкой, осуществляется закрытие входного отверстия, вследствие чего уменьшается расход теплоносителя. Вентиль терморегулирующийся постоянно изменяет свое положение. И немаловажным фактором является качество материалов на основе которых изготавливается данное изделие. Изделие может выходить из строя из-за заедания штока, а также значительной коррозии и прорыва уплотняющих материалов. Но и в случае выхода терморегулирующего вентиля из строя можно продлить срок его эксплуатации, заменив термостатический элемент.

Клапана системы отопления с термоголовками отличаются в зависимости от формы и варианта подвода к системе теплоснабжения. Они могут быть угловые при подводе к радиаторам с пола, также бывают прямые, которые соединяют трубы с батареей относительно поверхности стены. Осевые, в основном, при соединении труб из стены к батареи. При боковом подключении батарей необходим специальный комплект. В нем используются термостатические головки и клапана. Заведомо батареи идущие с нижним подключением, оборудованы вкладышами клапанного типа.

Регулятор давления

Работа батарей и насоса нарушается в следствии высокого либо низкого уровня давления. Избежать данного негативного фактора поможет правильный контроль в системе отопления. Давление в системе играет значительную роль, оно обеспечивает гарантию попадания воды в трубы и радиаторы. Потери тепла сократятся, если давление будет стандартным и поддерживаться. Здесь приходят на помощь регуляторы давления воды. Их миссия, прежде всего, охранять систему от слишком большого давления. Принцип работы этого устройства основан на том, что клапан системы отопления, находящийся в регуляторе, работает как выравниватель усилий. От типа давления регуляторы классифицируются на: статистические, динамические. Выбирать регулятор давления необходимо основываясь на пропускную способность. Это способность пропускать нужный объем теплоносителя, при наличии необходимого постоянного перепада давлений.

Перепускной клапан отопления

Для сброса рабочей среды служит перепускной клапан терморегулятора системы отопления, который функционирует в обратку при значительном повышении давления. Как правило давление растет за счет достижения установленной в ручном режиме максимальной температуры, подача теплоносителя в радиатор снижается, в следствии чего давление и повышается. Перепускные клапаны системы отопления, в основе своей, предназначены для того, чтобы обеспечить стабильную разность между обратным и подающим трубопроводом. При уменьшении тепловой нагрузки, термостатические вентили закрываются, что приводит к перепаду давления между трубопроводами. В следствии использования перепускного клапана снижается нагрузка на насос, увеличивается температура в обратке, происходит защита котла от коррозии. Область применения перепускного клапана системы отопления довольно широка, он также используется для предотвращения шумообразования терморегуляторов. Установка перепускных клапанов осуществляется не только у нерегулируемого насоса, но и на перемычки стояков.

Клапаны предохранительные

Источником опасности является любое котельное оборудование. Котлы считаются взрывоопасными, так как имеют водяную рубашку, т.е. сосуд под давлением. Одно из самых надежных и распространенных предохранительных устройств, сводящее опасность до минимума — это предохранительный клапан системы отопления. Установка данного приспособления обусловлена защитой систем отопления от избыточного давления. Зачастую такое давление возникает в результате закипания воды в котле. Предохранительный клапан ставится на подающем трубопроводе, как можно ближе к котлу. Клапан имеет довольно простую конструкцию. Корпус изготовлен из латуни хорошего качества. Основным рабочим элементом клапана является пружина. Пружина в свою очередь действует на мембрану, которая закрывает проход наружу. Мембрана выполнена из полимерных материалов, пружина из стали. Выбирая предохранительный клапан следует учитывать, что полное открытие происходит при повышении давления в отопительной системе над значением на 10%, а полное закрытие при снижении давления ниже срабатывания на 20%. В следствии данных характеристик необходимо выбирать клапан с давлением срабатывания выше 20-30% от фактического.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан системы отопления предназначается для регулирования проходимого теплоносителя. Жидкость потребляется в зависимости от давления. Чем больше давление, тем больше потребляется жидкости. Установка данного прибора происходит на стояках. Отбалансированная система обеспечивает беспрерывную работу. Ручной клапан используется как диафрагма, автоматический поддерживает давление и потребление в стояках. Ручной балансирный клапан может перекрывать систему. Конструкция представляет собой устройство вентильного типа. Ручные клапаны могут устанавливаться в паре с запорными.

Регулятор расхода

Установив приборы учета энергии, закономерно возникает вопрос, как можно регулировать и контролировать подачу теплоносителя, ограничивать или добавлять его расход. Для этого существуют всевозможные автоматические регуляторы, применение которых позволяет экономить, они работают от датчиков температуры наружного воздуха и датчиков обратного трубопровода. Еще одно преимущество регуляторов температуры — это контроль температуры непосредственно в месте установки радиатора, в отличии от других устройств. Данное преимущество дает приоритет в получении равномерного температурного фона для комфортного пребывания в помещении. Регулятор предотвратит перегрев воздуха в помещении, чего не всегда смогут отследить датчики на централизованной автоматике. Представляется возможность регулировать температуру для каждой комнаты в отдельности. Иногда решая вопрос регулировки устанавливают обычные краны. Конечно данное решение уменьшает финансовые затраты, но лишает ряда полезных преимуществ. У крана ограниченная функциональность на открытие и закрытие. Существует опасность остановить или завоздушить стояк. Регулируя отопление при помощи кранов невозможно добиться необходимого температурного режима. Используя автоматические регуляторы можно наладить систему точно и эффективно.

Особенности регулирующих клапанов с электроприводом

Изделия, оснащенные электроприводом, предназначены для установки в системах, подверженных значительным нагрузкам. Они широко применяются в котельных установках, в вентиляционных и отопительных системах, на тепловых пунктах, в промышленных трубопроводах.

Виды и характеристики электроприводов

В отличие от запорных клапанов, данные изделия могут контролировать и менять объем проходимой через систему жидкости. Это позволяет регулировать показатели давления потока рабочей среды (жидкости, газа, нефтепродуктов) и производительность магистрали в целом.

Регулирующий клапан с электриприводом

Клапаны с электроприводом преобразуют электрическую энергию в механическое усилие, которое приводит в действие запорный узел. Различают несколько типов приводных механизмов:

• Регулирующие клапаны с электроприводом. Такие устройства состоят из электрического привода, передаточного механизма и системы управления. В зависимости от диаметра клапана, они могут комплектоваться однофазным или трехфазными силовыми элементами постоянного, переменного тока. Например, аппаратуре большой мощности соответствует асинхронный трехфазный привод. Все клапаны с электроприводом имеют пульт ДУ, позволяющий дистанционно регулировать параметры среды.
• Устройства с электромагнитным приводом (блочным, встроенным), комплектующиеся соленоидным механизмом или изделием с электромагнитной муфтой. Клапаны с соленоидным приводом предназначены для контроля систем двухпозиционной регулировки. Электромагнитные муфты трения или скольжения позволяют автоматически регулировать исполнительные элементы.

Трехходовой клапан фланцевого типа

Преимущества и недостатки использования электроприводов

Регулирующий клапан с электроприводом для газа, пара и жидкости имеет множество достоинств по сравнению с изделиями, оснащенными только ручным или механическим приводом. Среди основных преимуществ можно выделить:

• Скорость работы остается постоянной в течение всего времени эксплуатации.
• Потребление энергии происходит только при движении клапана.
• Плавная регулировка пропускной способности клапана.
• Высокая точность настройки и позиционирования устройства.
• Экологическая безопасность монтажа на трубопроводе.
• Возможность подсоединения к системе другого оборудования и контрольных датчиков, систем управления.

В отличии клапанов с пневматическим приводом, эти устройства не засоряются и отличаются малым уровнем шума при работе. Они могут подключаться к резервным источникам питания, таким как генераторы и внешние аккумуляторы.

К недостаткам электроприводов относятся:

• Высокая стоимость затрат на оборудование и монтаж на магистральных линиях.
• Возможность перегрева электродвигателя при постоянной работе в течение длительного времени.
• Сложность применения при высокой влажности и в зонах с повышенной пожароопасностью. Для таких случаев существую специальные исполнения клапанов с повышенным уровнем защиты. Другой вариант — заменить устройства на аналогичные с пневмоприводом.
• Опасность появления помех в системе управления при непосредственной близости к другим сетям из-за воздействия электромагнитных помех.
• Необходимость периодического технического осмотра и обслуживания изделий.

Функционирование электроприводных клапанов

По сравнению с обычными техническими трубопроводами, магистральные линии отличаются большей протяженностью и интенсивной работой. Применение регулирующих клапанов позволяет эффективно управлять технологическими процессами магистрали и непрерывно контролировать поток перемещаемой среды, предотвращать аварии, защищать систему от гидроударов.

Принцип работы клапана с электроприводом можно рассмотреть на примере двухходового фланцевого устройства. Оно имеет следующие рабочие функции:

• Полноценное перекрытие проходного отверстия. Это блокирует перемещение транспортируемой среды.
• Номинальный расход. В этом режиме фланцевый клапан получает электричество, приводя в движение рабочий элемент, тем самым обеспечивая подачу газа в нужном объеме.
• Промежуточное положение, при котором перемещаемая среда ограничивается в размере от номинального расхода. Система переходит в этот режим после того получения катушкой задвижки напряжения и активации вала регулирующего узла.

Монтаж регулирующего клапана

Для того чтобы электроприводной клапан работал исправно, требуется соблюдать следующие правила:

• Монтаж изделия должен осуществляться точно в соответствии с технологической схемой, указанной в документации. Направление движение среды должно совпадать со стрелками на корпусе.
• Установка клапанов возможна в вертикальном и горизонтальном положении. Но приводной механизм должен располагаться сверху.
• Трубопроводы необходимо надежно зафиксировать во избежание вибрации при работе.

Классификация устройств по разным признакам

Регулирующие клапаны с электроприводом для пара, газа и жидкости различаются по способу фиксации на трубопроводе:

• Сварной метод обеспечивает более высокую герметичность и надежность системы. Он применяется в случае транспортировки агрессивных веществ. Другое преимущество способа — изделия имеют меньший вес по сравнению с фланцевыми моделями. Недостаток — возможность монтажа только на стальных трубопроводах.
• Фланцевый способ. В этом случае создается разъемное фланцевое соединение. Герметичность узла обеспечивается применением специальных уплотнений, а также надежной фиксации болтовым или шпилечным соединением. Материал изготовления и конструктивные особенности фланцев зависят от параметров транспортируемой среды, условий эксплуатации арматуры.

Преимущество фланцевого соединения трубы и регулирующего клапана — простота монтажа и демонтажа устройства при необходимости ремонта или технического обслуживания. Габариты фланцев выбираются в соответствии с ГОСТ 12815 (при давлении до 200 PN) и ГОСТ 9399 (при давлении более 200 PN).

По типу запорного механизма различают следующие типы регулирующих клапанов:

• Золотниковые, оснащенные специальным элементом — золотником, который поворачивается на нужный угол с целью регулировки объема проходимой через клапан среды. Они используются на трубопроводах с небольшим давлением среды из-за недостаточной герметичности узлов.
• Мембранные, у которых в конструкции имеется эластичная мембрана из резины или фторопласта. Такие изделия применяются в системах, транспортирующих агрессивные вещества. Плунжер в этом случае перемещается плавно, без резких движений и заеданий.
• Седельные, позволяющие регулировать характеристики среды с помощью плунжера, чье положение изменяет пропускную возможность клапана. Они бывают одно- и двухседельными. Первые применяются на магистральных трубопроводах с малым условным проходом, вторые — на крупных трубопроводных линиях.

Седельный клапан

Третья классификация — сфера применения регулирующих клапанов, оснащенных электрическим приводом. Существует несколько модификаций устройств, предназначенных для разных типов сред и условий эксплуатации.

Изделия с воздушным клапаном

Такие устройства применяются в вентиляционных системах с проточным и вытяжным типом работы. Они предназначены для контроля подаваемой воздушной смеси. Наличие воздушного вентиля обеспечивает защиту от попадания дыма и газов в вентиляцию при возникновении пожара — требуется перекрыть клапан, чтобы продукты горения не распространились на всю систему.

Газовый регулирующий фланцевый клапан

Подобные изделия используются для полного и герметичного перекрытия газопроводов. Устанавливаются как на технических, так и на магистральных линиях. В последнем случае применяются двухходовые и трехходовые газовые клапаны. Возможно использование устройств как с электро-, так и с пневмоприводом.

Огнезадерживающий фланцевый клапан

Такая модификация регулирующего клапана предназначена для установки в местах с высокой пожароопасностью. Их функция — предотвращение распространения горения. Они монтируются в вентиляционных каналах или стенных перекрытиях.

Двухходовые и трехходовые устройства

Данные клапаны активно применяются в системах централизованного и автоматического отопления, в вентиляциях, на тепловых пунктах и при проведении водопроводов. Двухходовые изделия позволяют ограничивать расход транспортируемой жидкости и смешивать ее в заданной пропорции. Трехходовые модели оснащены тремя патрубками, два из которых установлены на подачу или выдачу рабочей среды из клапана. Их предназначение — смешение или разделение потоков.