Схема установки двух- и трехходовых клапанов для теплого пола

Трехходовой клапан для теплого пола является ключевой деталью смесительного узла системы водяного обогрева. Схема такой отопительной системы состоит из котла, который нагревает теплоноситель, нескольких контуров с высокотемпературными радиаторами и контуров трубопровода водяного теплого пола.

Зачем нужны клапаны в системе теплых полов

В большинстве случаев, котлы нагревают воду до той температуры, которая нужна высокотемпературным радиаторам. Как правило, она равна 75-95 °С. Учитывая санитарные нормы, поверхность теплого водяного пола не должна иметь температуру выше 35 °С. Такая температура обеспечивает комфортное пребывание на напольном покрытии, кроме того, более высокая температура водяного теплого пола может деструктивно воздействовать на финишное покрытие – в особенности на ламинат или линолеум, и привести к его деформации.

С учетом толщины стяжки теплого водяного пола, в которой находятся трубы отопительного контура, а также толщины и разновидности напольного покрытия, температура теплоносителя должна быть около 50 °С. Если водяной теплый пол подключен к централизованной отопительной системе или вода поступает прямиком из котла, то температура ее будет слишком высока.

Для понижения температуры воды в системе при входе в обогревательный контур водяного теплого пола устанавливается смесительный узел, в котором имеется двухходовой или трехходовой кран. В них происходит смешивание горячего и холодного теплоносителя, поступающего из обратного контура водяного теплого пола.

В процессе прохождения воды через двух- или трехходовой краны температура снижается и становится подходящей для системы – в радиаторы отопления поступает теплоноситель с температурой в 90-95 °С, а в нагревательный контур водяной системы напольного отопления с температурой в 50-55 °С.

Когда нагретый теплоноситель поступает в коллектор, путь ему преграждает предохранительный кран, оснащенный термостатом. Если температура теплоносителя будет выше необходимой, то двухходовой или трехходовой клапан сработают, что приведет к подаче холодной воды из обратного контура. Выполнится подмес, горячий и холодный теплоноситель смешаются, и когда температура достигнет нужного значения, кран снова сработает и подача горячей воды прекратится.

Устройство и принцип работы двухходового клапана

В большинстве случаев, в системе водяного теплого пола применяется регулирующий кран двухходового типа. Такая разновидность регулирующей арматуры обеспечивает корректную регулировку потоков и давления теплоносителя и охлаждающей среды.

В случае необходимости, устройство способно поддерживать на постоянном уровне температуру воды в трубопроводе теплого водяного пола. Двухходовой клапан обеспечивает периодическую подпитку трубопровода нагретым до нужной температуры теплоносителем, поступающим из отопительной системы.

На корпусе крана обозначается температура допустимого нагрева, которую можно менять при помощи встроенного или дистанционного датчика. Дистанционный датчик температуры монтируется во входном коллекторе. Схема работы двухходового клапана проста:

1. Теплоноситель выходит из обратного контура водяного теплого пола и циркулирует по трубопроводу.
2. При охлаждении воды ниже указанного уровня срабатывает клапан и в систему подмешивается горячий теплоноситель.
3. После того как температура достигнет заданной отметки шток клапана закрывается.

Важно! Двухходовые клапаны используются в системах теплого водяного пола, обогревающих площадь менее чем 200 кв. м. Если помещение будет с большей квадратурой, то термостат будет часто сигнализировать о снижении температуры, так как вода по мере продвижения по длинной магистрали будет постоянно остывать. Из-за этого двухходовой клапан будет постоянно пополнять ее высокотемпературным теплоносителем.

Выделяют следующие виды двухходовых смесительных клапанов:

• Пневматические;
• Гидравлические;
• С электроприводом.

Двухходовой кран для теплого водяного изготавливается из чугуна или латуни, он может быть оснащен электроприводом.

В конструкции двухходового клапана может быть одно или два седла. Двухседельное изделие может в случае необходимости полностью перекрыть поток теплоносителя, трехходовой клапан не может выполнять такую функцию.

Принцип работы двухходового крана заключается в том, что при подаче механического усилия на привод оно передается к затору, состоящему из седла и плунжера. Двигаясь вниз, плунжер перекрывает внутреннее пространство клапана, в процессе увеличивается поток теплоносителя, а давление уменьшается. Если затвор полностью опущен, то кран герметично закроется. Это приведет к остановке потока теплоносителя по магистрали после запорного устройства. Плунжеры могут быть игольчатыми, стержневыми и тарельчатыми, ось движения плунжера перпендикулярна потоку воды.

Схема подключения двухходового клапана

Двухходовой клапан можно подключить к системе водяного теплого пола при использовании параллельной схемы. Такая схема подключения реализуется в процессе использования двух или трех нагревательных контуров, по которым циркулирует теплоноситель.

В этом случае, регулировка подачи и давления воды будет производиться исключительно с помощью одного или нескольких параллельно установленных двухходовых клапанов. Если используется параллельный способ смешивания теплоносителя, то трубопроводные магистрали теплого пола изначально разъединяются.

Двухходовой клапан можно настроить вручную, что позволит пропускать нужное количество воды через смесительный кран. Представленная схема не включает в себя трехходовой клапан, оснащенный термодатчиком – такой запорный элемент обладает небольшой пропускной способностью, с регулировкой в этом случае отлично справляется двухходовой вентиль.

Совет! В параллельной схеме уместно будет установить перепускной клапан вместо байпаса. Это снизит эксплуатационную нагрузку и сократит расход электроэнергии на насос в то время когда контуры будут закрыты.

Параллельная схема подключения имеет недостаток – температурная отметка теплоносителя, который входит в контур, равна температуре воды, направляющейся из обратного контура к котлу. Это приводит к неравномерному распределению горячей воды по контурам. Параллельная схема состоит из следующих элементов:

• Коллектора и труб отопления;
• Запорно-регулирующей арматуры – заслонки или двухходового клапана;
• Циркуляционного насоса, перекачивающего разогретый теплоноситель от котла по обогревательному контуру;
• Блока управления.

Особенности трехходового смесительного клапана

Трехходовой смесительный клапан обеспечивает работу водяного теплого пола в комфортном режиме. Запорный элемент смешивает горячий теплоноситель, поступающий из котла с холодной водой из обратного контура. Трехходовой кран, несмотря на свою универсальность, имеет несколько недостатков.

Так, например, при получении сигнала от термостата устройство для подачи теплоносителя из котла открывается полностью. Из-за этого вода с температурой в 85-90 °С поступает в систему теплого пола и может вызвать перегрев поверхности или разрыв трубопровода.

Кроме того, кран трехходового типа отличается более низкой по сравнению с двухходовым краном пропускной способностью, это приводит не к ровному, а к волнообразному графику колебаний температуры теплоносителя. Устройство приспособлено для систем с площадью обогрева более чем 250 кв. м.

Трехходовой кран изготавливается из бронзы или латуни, в его верхней части установлена шайба для регулировки потока, под которой располагается термочувствительный элемент. При работе клапана он прижимается к рабочему штоку, выходящему из корпуса. В штоке находится закрепленный конус, который герметично примыкает к седлу. Схема работы трехходового смесительного клапана проста – теплоноситель проходит через правый и фронтальный патрубки до тех пор, пока отметка температуры не повысится или не понизится до установленного значения. В процессе работы устройство сохраняет нужную температуру воды на выходе в рамках установленных пределов и подмешивает горячую или охлажденную воду из патрубков.

Если теплоноситель начинает остывать или нагреваться, то привод прижимается к штоку. В процессе перемещения конус отсоединяется от седла и открывает все три канала. Фронтальный входной патрубок перекрывается после того, как температурные показатели теплоносителя изменяются.

Трехходовые клапаны отличаются по типу внешнего привода. Они могут быть оснащены:

• Термостатическим приводом. Он производит нажатие на шток в процессе расширения находящегося в нем жидкого состава, который чувствителен к температурным изменениям. Большинство трехходовых клапанов, применяющихся в системах водяного обогрева пола, оснащаются именно таким видом привода.
• Термостатической головкой, которая содержит высокочувствительный термоэлемент, реагирующий на изменения температуры в воздухе помещения. Для осуществления регулировки трехходовой клапан оснащается наружным температурным датчиком. Датчик размещается в трубопроводе, по которому проходит теплоноситель. Такая регулировка наиболее точна.
• Электроприводом, которым управляет контроллер. К контроллеру непрерывно поступают данные о значении температуры теплоносителя в трубопроводе водяного пола. Если они изменяются, то трехходовой клапан, оборудованный сервоприводом, выполняет регулировку.
• Сервоприводом. В таком запорном механизме отсутствует контроллер, а управление краном происходит напрямую через привод на основании сигналов от температурных датчиков. Сервопривод в большинстве случаев комплектуется с кранами, которые оснащены секторным или шаровым распределительным элементом.

Схема подключения трехходового клапана

Трехходовой клапан подключается к водяному нагревательному контуру с ориентировкой на последовательную схему. Такая схема считается наиболее производительной, в ней термостатический клапан может быть заменен балансировочным вентилем или обычным шаровым краном. Шаровой кран – это наиболее дешевый и экономичный узел, но, в случае его установки, работу системы придется контролировать вручную.

Последовательная схема подключения функционирует следующим образом:

1. Трехходовой запорный элемент блокирует подачу холодной воды из обратного контура трубопровода. Это позволяет избегать образования конденсата на внутренней поверхности стенок котла или бойлера.
2. Вода циркулирует по первичному контуру до тех пор, пока не прогревается до температуры, которая была установлена на терморегуляторе трехходового клапана.
3. Когда теплоноситель нагревается до заданной температуры, термостат заставляет шток приоткрываться и подавать холодную воду из отопительной системы.

Для гидравлической настройки в рамках такой системы используется балансировочный вентиль, который присоединен к малому контуру.

Важно! В последовательной схеме соединения циркуляционный насос монтируется после трехходового запорного элемента.

Представленная схема может быть продолжена подключением вторичного циркуляционного контура. Подключение проводится по следующему алгоритму:

1. Трехходовой клапан, находящийся во вторичном контуре подмешанную воду подает на циркуляционный насос.
2. Насос направляет теплоноситель через коллекторную распределительную систему по всему контуру.
3. Попадая в байпас, теплоноситель распределяется непосредственно в трубопроводную систему теплого пола.
4. Из системы охлажденная вода снова попадает в смесительный узел и цикл повторяется.

Что такое трехходовой термостатический клапан и как он работает в системе отопления

В современных системах отопления трехходовой клапан применяется довольно часто, поскольку является средством качественного регулирования теплоносителя – по температуре, а не по расходу. Ведь подача в радиаторы оптимально нагретой воды – лучший способ экономить энергоносители.

Есть у термосмесительных кранов и другие полезные функции, о которых вы узнаете из данной статьи. Но вначале стоит рассмотреть, как работает трехходовой клапан, а также разобраться в его внутреннем устройстве.

Разновидности 3-ходовых клапанов

Все термостатические трехходовые клапаны для отопления делятся на 3 вида по устройству и принципу работы:

• смесительные;
• разделительные;
• переключающие.

О назначении каждой из 3 разновидностей можно судить по названию. Первый тип клапана смешивает два потока теплоносителя с различной температурой, второй – разделяет, третий занимается переключением воды между 2 линиями. Распознать их внешне нетрудно, обычно принцип работы изображен на корпусе в виде рисунка. Вот как выглядит трехходовой смесительный клапан:

На заводском шильдике от фирмы Herz четко показано смешивание 2 потоков, значит, это смесительный вентиль

Похожее обозначение стоит на разделительном элементе. Что же касается переключающих кранов, то на их корпусе изображения может и не быть, зато есть значительные внешние отличия по форме.

Разделительный (фото слева) и переключающий (справа) 3-ходовой клапан

С помощью смешивания или разделения потоков добиваются оптимальной температуры теплоносителя, подаваемого в радиаторы системы отопления или контуры теплого пола. Переключение используется в газовых двухконтурных котлах, когда нагретую воду надо поочередно направлять в разные теплообменники.

Устройство и принцип работы

Чтобы разобраться, из чего состоит и как работает термосмесительный трехходовой кран самого распространенного седельного типа, следует изучить представленную ниже схему. Внутри латунного корпуса с тремя патрубками методом литья устроены 3 камеры, проходы между которыми перекрываются тарельчатыми клапанами. Они закреплены на одной оси – штоке, выходящем из корпуса с четвертой стороны.

В смесительном 3-ходовом кране выходной патрубок (откуда идет смешанная вода) всегда открыт, остальные 2 штуцера поочередно закрываются термоголовкой

Принцип действия следующий: при нажатии на шток начнет открываться проход для одного потока и постепенно закрываться для другого, в результате чего в камере смешивания клапана получится вода необходимой температуры. Она покидает латунный корпус элемента через третий патрубок. Регулировка силы нажатия на шток осуществляется термоголовкой с выносным датчиком температуры, установленным в соответствии со схемой.

Весь процесс стоит разъяснить подробнее:

1. Представьте, что со стороны горячей воды поступает недостаточно прогретый теплоноситель. Тогда механизм пропускает его дальше, а третий патрубок закрыт. Выносной датчик наполнен термочувствительной жидкостью и посредством капиллярной трубки соединен с резервуаром (сильфоном) внутри термоголовки.
2. При нагреве датчика эта жидкость расширяется, ее объем в трубке и сильфоне увеличивается, в результате последний начинает нажимать на шток трехходового клапана. Момент нажатия определяется регулировкой на шкале термостатической головки, настроенной на требуемую температуру.
3. После этого к потоку разогретой воды подмешивается холодная из третьего патрубка и температура воды на выходе из термоклапана остается неизменной, хотя нагрев теплоносителя на входе продолжается.
4. Если входящая вода продолжает нагреваться сверх нормы, то для сохранения установленной температуры на выходе термостатический клапан может полностью перекрыть вход и открыть боковой проток. При этом шток опускается в крайнее нижнее положение.
5. Как только датчик отметит остывание теплоносителя, головка слегка отпустит шток, откроется седло клапана с горячей стороны и начнется подмешивание нагретой воды.

Способ регулировки трехходового крана термостатической головкой с датчиком – самый популярный, поскольку является достаточно точным и простым, причем не требующим электричества.

Если вести речь о разделительном клапане, принцип его работы практически такой же, только при нажатии на шток один поток начинает делиться на два. А вот в переключающем элементе направление движения меняет электропривод, о чем подробно рассказано на видео:

Использование приводов

Помимо термостатической головки, клапаном можно управлять и другими способами. Первый из них – ручной, когда глубину нажатия штока определяет поворот рукоятки снаружи корпуса. Не самый лучший вариант и годится только в том случае, когда температура воды, поступающей в патрубки, неизменна. Другой вариант – управление с помощью серво— и электропривода, получающего команды от контроллера. Для совместной работы с разными приводами используется и другой тип клапанов – поворотные, чье устройство показано на рисунке:

Этот клапан с 3 выходами очень похож на обычный шаровой кран с электроприводом

Здесь есть определенное сходство с шаровым краном, только рабочий поворотный элемент имеет другую форму отверстия, чтобы пропускать теплоноситель сразу в двух направлениях. Принцип работы здесь простой: ось поворачивается на требуемый угол, вращаемая приводом. Последний управляется контроллером, получающим импульсы от одного или нескольких датчиков. Обычно приводы на клапаны устанавливают в сложных либо автоматизированных системах отопления с погодным регулированием.

Схемы подключения клапана к системе отопления

Когда есть понимание, что такое трехходовой клапан и в чем состоит его работа, можно рассмотреть различные схемы подключения, зависящие от назначения и роли элемента в отоплении дома. Установка термосмесительного 3-ходового клапана производится в 4 случаях:

1. Для защиты твердотопливного котла от воздействия конденсата и температурного шока после внезапных отключений электроэнергии.
2. Теплоноситель в контурах теплых полов должен прогреваться до 45 °С, температуру поддерживает смесительный узел с трехходовым краном.
3. Для поддержания необходимой температуры воды в разных ветвях системы.
4. Когда требуется подключить бойлер косвенного нагрева к одноконтурному газовому котлу.

Чтобы защитить тепловой агрегат на твердом топливе от образования конденсата, нельзя во время его разогрева допускать подачу в котловой бак остывшей воды из радиаторной сети. Для этого используется следующая схема подключения котла с байпасом и трехходовым смесительным клапаном:

Схема работает так. Пока теплогенератор не прогрелся, вода циркулирует по малому кругу через байпас. При нагреве теплоносителя в обратке до 50—55 °С клапан начинает открываться и подмешивать холодный теплоноситель из системы. При выходе отопителя на рабочий режим байпас перекрывается и весь поток идет через радиаторы. Подробнее эта тема раскрыта на видео:

В системе теплых полов данный элемент выполняет те же функции. Циркуляционный насос гоняет теплоноситель по греющим контурам до тех пор, пока он не начнет остывать. Как только это произойдет, сработает датчик и термоголовка, после чего трехходовой клапан станет добавлять в замкнутый контур горячую воду, идущую от котла. Как своими руками правильно выполнить монтаж коллектора теплых полов, насоса и клапана, показано на схеме:

Насос заставляет циркулировать воду по контурам теплого пола, а клапан поддерживает ее температуру на уровне 35…45 градусов

Следующий пример использования и подключение этой важной детали – обвязка твердотопливного теплогенератора и буферной емкости – аккумулятором тепла. Чтобы прогреть ее целиком достаточно быстро, температура подаваемого теплоносителя должна быть от 70 до 85 °С, каковая вовсе не нужна в системе радиаторного отопления. Понизить ее как раз и помогает трехходовой клапан, установленный за емкостью вместе с отдельным циркуляционным насосом.

В схеме с теплоаккумулятором и ТТ-котлом применяется 2 смесительных клапана, каждый регулирует температуру в своем контуре

Важно. Устанавливая смесительный клапан, помните, что насос должен располагаться с той стороны, где находится всегда открытый патрубок трехходового крана.

Сложная отопительная система большого коттеджа может иметь множество потребителей, подключаемых посредством гидрострелки и распределительного коллектора. Причем в каждый из контуров надо подать теплоноситель с разной температурой. Самая высокая нужна бойлеру косвенного нагрева, поэтому на подводке к нему регулирующей арматуры нет. Остальным потребителям нужен более холодный теплоноситель, а потому они подключены через трехходовые клапаны.

В каждом контуре схемы стоит трехходовой вентиль, поскольку нужно готовить воду с разной температурой. Только бойлер ГВС подключен к гребенке напрямую

В схеме с бойлером косвенного нагрева и одноконтурным газовым котлом тоже не обойтись без 3-ходового крана. Задача элемента – переключать поток теплоносителя на змеевик бойлера ГВС по команде контроллера (срабатывает электропривод).

Пока змеевик прогревает бойлер, отопление бездействует, поскольку клапан переключает поток между 2 линиями

Бюджетные элементы с фиксированной температурой воды

В несложные отопительные системы загородных домов, получающие тепловую энергию от ТТ-котла, допускается ставить трехходовой клапан упрощенного типа, действующий автономно. Для работы ему не нужна термоголовка с температурным датчиком, да и штока там нет. Управляющий термостатический элемент установлен внутрь корпуса и настроен на определенную температуру воды на выходе, например, 60 или 50 °С (указывается на корпусе).

Схема работы и устройство клапана со встроенным регулирующим элементом

Термосмесительный кран данного типа всегда поддерживает фиксированную температуру теплоносителя на выходе, изменить эту настройку нельзя. Отсюда возникает плюс и минус в использовании подобной арматуры:

1. Преимущество — более низкая цена, чем стоимость узла с термоголовкой. Разница существенная — около 30%.
2. Недостаток — нельзя регулировать нагрев выходящего теплоносителя. Когда элемент с завода настроен на 55 °С, то он всегда будет подавать воду с этой температурой ±2 °С.

Совет. Перед покупкой клапана упрощенной конструкции внимательно читайте техническую документацию на твердотопливный котел, в ней нередко указывается минимальная температура обратного теплоносителя. Больше информации по применению смесительной арматуры вы найдете в отдельной публикации.

Заключение

Термостатический трехходовой кран – очень полезная деталь системы отопления частного дома, позволяющая эффективно использовать нагреваемый теплоноситель, а значит, и экономить топливо. Кроме того, эта простая деталь играет роль элемента безопасности для твердотопливных котлов и позволяет продлить им срок службы. С другой стороны, не стоит ставить клапан без нужды и куда попало, по этому поводу всегда консультируйтесь со специалистом в данной области.