Принцип работы балансировочного крана в системе отопления

Чем больше отопительная система, тем сложнее обеспечить равномерное распределение тепла ко всем без исключения помещениям, на каком бы расстоянии от его источника они ни находились. Чтобы температурный режим был равномерным, в отопительную сеть на разных участках встраивают механизмы для регулировки теплового потока. Самым распространённым и эффективным из них является балансировочный кран в системе отопления.

Способы, с помощью которых осуществляется регулировка теплового потока, бывают нескольких типов. В первом из них используют трубы разного диаметра, регулирующие объём теплоносителя, проходящего через радиаторы. Ещё один основан на применении специальных шайб, корректирующих проход нужного на этом участке количества нагретой воды.

Детальное описание этих методов не представляет интереса, так как они уже устарели и не используются. Современным механизмом регулировки подачи теплоносителя является установка на отопление балансировочного клапана, состоящего из:

• прочного латунного корпуса, оснащённого патрубками для подключения труб, с расположенным внутри седлом в форме специального вертикального канала;
• шпинделя в форме конуса, вкрученного в корпус седла, для регулировки потока теплоносителя;
• резиновых уплотнительных колец;
• пластикового (реже — металлического колпачка).

Основная деталь приспособления — два специальных штуцера, отвечающих за:

• определение внутрисистемного давления по обе стороны клапана;
• подсоединение трубки капиллярного типа.

На каждом из штуцеров имеется измеритель давления, и при перепаде значений нужно вычислять рациональное количество расхода воды.

Принцип работы балансировочного крана в системе отопления состоит в регулировке сечения проходного отверстия для теплоносителя внутри трубопровода. При помощи рабочих элементов клапана можно в любое время провести регулировку отопительной системы, не останавливая её работу, добиться комфортного теплового режима в обогреваемых помещениях при минимальном расходе энергии.

Вращение регулировочной рукоятки заставляет шпиндель двигаться вниз или вверх, соответственно открывая или закрывая проходное отверстие в трубе или уменьшая его сечение. Уменьшение сечения пропускного отверстия создаёт препятствие на пути движения воды, искусственно увеличивая скорость потока. В результате вода приходит в удалённые контуры быстрее и с меньшими потерями тепла. Это и обеспечивает равномерное нагревание всех помещений.

При постоянных изменениях рабочего давления важно обеспечит надёжную герметичность соединений внутри клапана. Для изделия уплотнительных колец шпинделя используют:

Клапаны бывают двух видов: ручного и автоматического. У каждого из них есть свои преимущества. Кран для ручной балансировки больше подходит для отопительных трубопроводов небольших размеров со стабильным давлением, обычно установленных в индивидуальных жилых домах и квартирах. Здесь балансировочные краны устанавливаются на каждый радиатор.

Кроме индивидуальной настройки каждой батареи, при необходимости такая конфигурация обеспечивает ремонт отдельных элементов системы, не отключая её при этом полностью. Ещё одним преимуществом ручного клапана, по сравнению с автоматическим, является его более низкая стоимость.

Автоматические приспособления для регулировки подачи теплоносителя намного дороже ручных клапанов. Их устанавливают на стояки отопительных систем многоквартирных домов, административных зданий или производственных помещений.

Принцип работы клапана-автомата не такой, как у механического крана. При ручной регулировке количество теплоносителя, проходящего сквозь трубу за единицу времени, зависит от проходного сечения, которое выставляется с помощью вентиля.

А в автоматической системе вентиль постоянно установлен на максимальный расход воды; давление и количество подаваемого в трубопровод теплоносителя регулируется с помощью установленных на радиаторах термостатов и капиллярных трубок.

Каждый балансировочный кран имеет на корпусе стрелку, которая указывает, в какую сторону должна перемещаться жидкость внутри корпуса, чтобы к минимуму снизить турбулентность, сказывающуюся на правильности настроек. Стрелка служит ориентиром при монтаже механизма на трубопровод.

Прибор устанавливают на прямых участках труб так, чтобы длина ровной части трубы впереди клапана была не меньше пяти его диаметров и не меньше двух на выходе. Монтировать его нужно в обратной ветви системы, для этого понадобится всего лишь сантехнический разводной ключ.

При установочной работе нужно последовательно соблюдать несколько правил. Вначале проводится обязательная проверка с последующей промывкой и прочисткой трубопровода от возможного присутствия в нём стружки металла или иных инородных предметов.

Если у прибора есть съёмная головка, перед монтажом её нужно снять, руководствуясь инструкцией. Это облегчает установку клапана. Потом один конец крана накручивается на трубу. Другой конец через муфту подсоединяется к радиатору. Для уплотнения резьбы необходимо применять нити из льняного волокна, пропитанные специальной смазкой.

После установки балансировочного клапана в отопительную систему его нужно настроить на энергосберегающий режим. Для этого каждый вентиль снабжается инструкцией для подсчёта оптимального числа оборотов рукоятки. Клапан можно регулировать двумя способами.

Профессионалы пользуются простым и проверенным временем методом. Разделяя количество оборотов вентиля на число радиаторов, они определяют корректировочный шаг каждого крана. Так, если число оборотов шпинделя равно 4,5, а количество радиаторов — 10, то шаг определяется в 0,45 оборота. Система будет оптимально отрегулирована, если каждый вентиль, начиная с последнего радиатора, будет открыт на плюс 0,45 оборота.

Для более быстрого и точного второго способа необходимо применение термометра контактного типа. Для регулировки потребуется нагреть систему до 80 градусов при всех открытых клапанах и провести замеры температуры каждого радиатора в отдельности. Температурный разнобой устраняется, если прикрутить первые и средние краны. Обычно для первого вентиля достаточно 1,5, а для средних — 2,5 оборота. Дав системе адаптироваться, через полчаса произвести контрольные замеры.

Применение обоих методов устраняет температурную дифференциацию при нагревании радиаторов и способствует равномерному обогреву всех помещений при минимальном расходе тепловой энергии.

Установка балансировочных клапанов в системе отопления обеспечивает равномерный обогрев всех без исключения помещений и экономный расход энергоресурсов. Особенно это необходимо для больших отопительных систем. Это устройство лучше всего помогает распределению теплоносителя по её контурам. Но технологию установочных работ следует обдумывать ещё при проектировании отопительной системы, так как качество работы клапана зависит от правильной его установки и настройки.

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.