Расчёт и Подбор балансировочного клапана

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список балансировочных клапанов соответствующих заданным исходным данным.

Устройство и конструкция

Расчёт и подбор

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Расчёт дроссельной шайбы

Методика paсчёта балансировочного клапана

С помощью ручных балансировочных клапанов в инженерных системах решают массу задач, например таких, как ограничение расхода, балансировка циркуляционных колец или просто дросселирование давления. Независимо от поставленной задачи, расчёт балансировочного клапана сводится определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора. Кроме соответствия по пропускной способности, подобранный балансировочный клапан должен быть проверен на возможность возникновения кавитации и шумообразование из-за высокой скорости течения воды через него.

Расчёт пропускной способности Балансировочного клапана

Зависимость потерь напора от расхода через балансировочный клапан называется пропускной способностью — Kvs.

Kvs — пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый балансировочный клапан, при котором потери напора на нём равны 1бар.

Kv – то же, при частичном открытии затвора клапана.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n» в квадрате раз не сложно определить требуемый Kv балансировочного клапана подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора.

Некоторые производители рекомендуют выбирать балансировочный клапан с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать балансировочный клапан таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 70% хода штока. Балансировочный клапан, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.

Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список балансировочных клапанов, для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 50 до 70%.

В результатах подбора приведен процент открытия затвора балансировочного клапана, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе. Приведенные значения действительны, только для клапанов с линейной расходной характеристикой. Степень открытия клапанов иной характеристикой будет другая.

Расчёт балансировочного клапана на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом балансировочного клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

• Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
• Давление воды – перед балансировочным клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
• Дросселируемое давление – чем оно выше, тем выше вероятность возникновения кавитации.
• Кавитационная характеристика балансировочного клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов балансировочных клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

• «Нет» — кавитации точно не будет.
• «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
• «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт балансировочного клапана на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке балансировочного клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются балансировочные клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе балансировочного клапана рекомендуется не превышать выше указанной скорости.

Как подобрать балансировочный клапан на систему отопления

Для максимально эффективной работы система отопления требует качественной гидравлической балансировки, которая заключается в регулировке расхода или давления теплоносителя в отдельных ветвях трубопровода. Это позволяет обеспечить постоянную подачу такого количества тепла на каждый радиатор, которое будет достаточным для его качественного прогрева. Балансировка предотвращает неравномерный прогрев радиаторов, когда батареи, расположенные ближе к источнику подачи теплоносителя, прогреваются лучше, а расположенные дальше — хуже. Чтобы обеспечить такую балансировку, необходимо знать, как подобрать балансировочный клапан на систему отопления.

Конструкция и виды балансировочных клапанов

Балансировочный клапан представляет собой арматурное устройство, с помощью которого можно регулировать расход рабочей среды в трубопроводе путем изменения проходного сечения. Он выполнен в виде специального вентиля, конструкция которого состоит из следующих основных элементов:

золотник и седло;

резьбовой шпиндель с неподвижной резьбовой гайкой;

регулировочная рукоятка с нанесенной на нее измерительной шкалой;

два измерительных штуцера для измерения перепада давления на клапане.

Ручной клапан устанавливают на обратную ветвь трубопровода отопления. Он используется в небольших системах с постоянным давлением, где не применяются термостаты на радиаторах. Устройство позволяет осуществлять простую балансировку системы, а также может использоваться в качестве запорного вентиля, с помощью которого можно перекрыть подачу теплоносителя на определенный участок для проведения ремонтных работ.

Автоматический балансир состоит из непосредственно балансировочного клапана на обратной ветви и регулятора перепада давления, установленного на подаче. Между собой они соединяются капиллярной трубкой, по которой на регулятор перепада подается давление, воздействующее на его золотник. Такое устройство эффективно работает в системах с установленными термостатами, в которых происходит постоянное изменение давления. Балансировка осуществляется автоматически.

Как правильно подобрать балансировочный клапан для системы отопления

Добиться максимальной точности регулировки расхода в системе отопления можно только при условии правильного выбора балансировочного клапана. Он должен обязательно соответствовать диаметру трубопровода, на который устанавливается. Однако этого недостаточно для эффективной работы.

Балансирующее устройство должно обеспечивать изменение расхода теплоносителя с погрешностью не более 5%. Для подбора клапана с соответствующими характеристиками специалист проводит расчет на основании контрольных замеров и проектной документации, что позволяет учесть индивидуальные параметры системы отопления. В том числе учитываются следующие характеристики:

диаметр трубопровода системы отопления;

общая мощность установленных в системе радиаторов;

разница давлений в подающей и обратной магистрали на месте их врезки в стояк;

потери давления в месте разветвления и т.д.

Сегодня на рынке трубопроводной арматуры представлен широкий ассортимент балансировочных клапанов. При выборе рекомендуется отдавать предпочтение моделям ведущих производителей. К их числу относятся торговые марки Danfoss, Broen, Giacomini, ADL, Vexve и ряд других брендов. Стоимость регулирующего устройства зависит от производителя, а также от таких критериев, как:

функциональные возможности клапана;

качество материалов и комплектующих.

Функциональные и качественные модели балансировочных клапанов от ведущих производителей обеспечивают высокую точность регулировки расхода теплоносителя. Их применение позволяет сократить затраты на отопление до 30%. При этом они отличаются высокой надежностью и долговечностью. Благодаря этому полностью окупаются расходы на их приобретение и монтаж.

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.