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.

Как правильно выбрать и самостоятельно установить термостатический клапан для радиатора отопления?

Доброе время суток, дорогой читатель! Уж не знаю, по какой причине, но наш пятиэтажный дом отапливается так хорошо, что даже в морозы было слишком жарко. Окна в моей квартире постоянно были открыты на проветривание, а за отопление приходилось платить огромные суммы. С этим надо было что-то делать.

Вот я и решил установить отдельный тепловой счетчик и термостатический клапан в систему. Теперь у меня достаточно тепло в квартире, а суммы в платежках снизились почти наполовину.

Что это такое и для чего он нужен

Термоклапан — это разновидность трубопроводной арматуры. Он позволяет поддерживать в помещении заданный температурный режим за счет оптимизации теплоотдачи отдельного отопительного прибора.

Назначение и область применения

Термоклапан предназначен для ручного или автоматического регулирования расхода теплоносителя через радиатор или распределительный коллектор.

Установка подобных устройств рекомендуется:

1. В автономных отопительных системах, где нагрев носителя осуществляется твердотопливным котлом.
2. На трубопроводах горячего водоснабжения. Вода для бытовых нужд может подаваться слишком горячей (до 95 ºС) и при отсутствии крана-смесителя вызывает ожоги у пользователей.
3. Перед пластиковыми элементами трубопроводной системы. Термоклапан защитит от перегрева материал, из которого изготовлены трубы.

Характеристики

Для ознакомления приведу ряд основных технических характеристик термостатических клапанов:

1. Максимальный уровень рабочего давления — 1,0 Мпа.
2. Давление опрессовки перед вводом в эксплуатацию — 1,5 Мпа.
3. Максимальная рабочая температура — +110 ºС.
4. Максимально допустимая температура окружающей среды — +50 ºС.
5. Пропускная способность клапана — от 1,6 до 2,5 м³/ч.
6. Диапазон регулирования температур — +20…+60 ºС.
7. Время срабатывания — 25 мин.
8. Наработка на отказ при ручном управлении — 8000 циклов.

Из каких материалов изготавливают

Для изготовления корпуса термостатического клапана используют стойкие к коррозии металлы:

Дополнительно поверхности латунных изделий никелируют, а бронзовый корпус либо также никелируют, либо покрывают слоем хрома.

Устройство и принцип работы

В состав термоклапана входит два основных узла:

Конструкция термостатического клапана представляет собой полый корпус с крышкой. Внутри него находится подвижный шток с уплотнительной поверхностью, обеспечивающей герметичное перекрытие седла клапана. Шток подпружинен возвратной пружиной, для ее фиксации предусмотрено кольцо с шайбойц.

Резьбовая крышка клапана оснащена сальниковым узлом, состоящим из сальникового кольца и гайки. Для обеспечения дополнительной герметичности соединению на штоке установлено уплотнительное кольцо.

Радиаторный термоклапан присоединяется к приборам посредством полусгона, имеющего контргайку с тефлоновым вкладышем. Он закреплен на корпусе прибора накидной гайкой через уплотнительную прокладку.

В полости термостатической головки расположен сильфон, наполненный термореагирующим веществом, и шток. При повышении температуры наполнитель в сильфонной емкости расширяется и воздействует на шток, который, в свою очередь, передает усилие через удлинитель на шток термостатического клапана. Когда шток клапана опускается, он перекрывает поток теплоносителя.

В радиаторе замедляется циркуляция, снижается теплоотдача. Для возврата штока предусмотрен пружинный механизм. Крепление термостатической головки к клапану обеспечивается латунной накидной гайкой.

Преимущества и недостатки

К преимуществам установки термостатических клапанов в систему отопления можно отнести следующие факторы:

• Энергонезависимость прибора.
• Компактность.
• Высокая точность регулировки температуры.
• Простота в эксплуатации и высокая надежность.
• Эстетичность внешнего вида.
• Оптимальное сочетание цены и функциональности.

Недостатками использования термостатических клапанов считаются:

• Сложность настройки.
• Опасность сбоя работы термоголовки под влиянием сквозняка или работающей рядом печи.

Термоклапаны подразделяются на виды по следующим признакам:

• По способу установки — прямой, угловой, осевой.
• По назначению — смесительный, балансировочный.
• По типу системы отопления — для однотрубной или двухтрубной системы.
• По типу наполнителя в сильфонной емкости термоэлемента — парафин, газообразное или жидкое вещество.
• По виду термостатического элемента — ручное, механическое или электронное регулирование, с выносным датчиком.

Ручные

У ручных термостатических клапанов шток срабатывает на остановку движения теплоносителя при вращении в ручном режиме ручки, находящейся снаружи корпуса. Поворачивая регулятор, можно изменить давление в термостатической головке, что повлияет на чувствительный элемент и приведет в движение шток. Они бывают прямого или углового исполнения.

Выпускаются в двух диаметрах прохода — ½» или ¾». Отличаются более простой конструкцией и низкой ценой. Основной минус термостатического клапана с ручной настройкой — это невысокая точность регулировки температуры и необходимость контролировать своевременное срабатывание со стороны человека.

Механические

Это устройства с более сложной конструкцией, способной автоматически поддерживать заданный температурный режим в помещении. Основу их термостатической головки составляет сильфонная емкость, наполненная жидкостью с высоким коэффициентом температурного расширения.

При нагревании жидкость в сильфоне расширяется и приводит в движение шток термоголовки. Он через удлинитель передает усилие на шток термостатического клапана, который и перекрывает поток теплоносителя. При охлаждении жидкости процесс идет в обратном направлении

Газовый или жидкостный

Эффективность работы термостатического клапана зависит от свойств вещества в сильфоне. Газонаполненные термоэлементы более точные и надежные. Они быстрее реагируют на изменения температуры, но сложнее в производстве и поэтому дороже.

Жидкостные чуть медленнее срабатывают, но проще в изготовлении. К плюсам жидкостных термоэлементов также можно отнести высокую точность передачи внутреннего давления сильфона на шток термостатического клапана.

С выносным датчиком

Термоклапаны с выносным датчиком предназначены для установки в радиаторах с нижним подключением или расположенных в нише. Термостатическая головка монтируется на клапан с помощью резьбового соединения, а температурный датчик крепится к стене в любом удобном месте. Между собой головка и датчик соединяются капиллярной трубкой.

Такие модели поддерживают температуру более точно, но по цене дороже остальных.

Электронные

Электронные термоклапаны имеют более объемные габариты. В корпус прибора встроен электронный микропроцессор, управляющий движением штока, также имеется дополнительное отделение для двух батареек. Одно из достоинств электронных моделей — более широкий функционал. С их помощью, например, можно выставить разную температуру в помещении в утреннее или вечернее время суток, на каждый день недели.

Срок службы

Большинство производителей заявляют, что расчетный срок службы (при соблюдении правил эксплуатации) термостатического клапана составляет не менее 15 лет.

Как выбирать

Термостат подбирается в соответствии с рабочими характеристиками отопительной системы. Устройство должно:

1. Выдерживать давление в диапазоне 16–40 бар и температуру до 200 °С.
2. Быть изготовлено из коррозиестойких материалов, устойчивых к механическим воздействиям.
3. Совпадать по диаметру с размером трубопровода.
4. Совпадать по параметрам резьбы на трубе.

Популярные производители

Наиболее надежными и долговечными считаются термостаты, изготовленные следующими компаниями:

• Danfoss (Дания). Приборы этого производителя, несмотря на достаточно низкую цену, обладают усовершенствованной конструкцией. Они оснащены стабилизатором потока, поэтому работают бесшумно. Не засоряются при работе с теплоносителем любой загрязненности, так как ход их штока больше в 1,5 раза, а окно настройки производительности имеет увеличенное сечение.

• Oventrop (Германия). Многообразие типоразмеров термостатической арматуры компании Oventrop позволяет подобрать идеальную модель к любой инженерной системе. Отличные регулирующие качества, высокая надежность продукции сочетаются с эстетичным внешним видом.

• Luxor (Италия). Термостаты Luxor подходят для систем отопления, где теплоноситель — горячая вода. Они оснащены термостатическим шпинделем, обеспечивающим предварительную настройку потока.

От чего зависит стоимость и примерная цена

Стоимость термостатических клапанов бывает разной и зависит:

• От конструктивного исполнения.
• Материала корпусных деталей.
• Технических характеристик.
• Особенностей производства.

Сколько примерно стоят разные модели термостатических клапанов, смотрите в таблице.

Правила монтажа и эксплуатации

Монтаж термостатического клапана я выполняю по следующей схеме:

1. Сливаю из системы отопления всю жидкость. В частной постройке это сделать проще, а для слива в многоквартирном доме придется обращаться в обслуживающую организацию, так как вентиль находится в подвальном помещении.
2. Вырезаю часть трубы, соответствующую по размеру купленному прибору.
3. Нарезаю резьбу на концах труб.
4. Вкручиваю изделие в резьбу на трубах с уплотнением соединения льняной нитью на термостойкой краске.
5. Проверяю герметичность соединений, неподвижность положения корпуса клапана.
6. Настраиваю термоэлемент.

Во время эксплуатации термостатической арматуры я стараюсь, чтобы:

1. Прибор был защищен от попадания прямых солнечных лучей.
2. Клапан был закрыт во время проветривания помещения, так как холодный воздух быстро охладит термостат, и он увеличит поступление горячего теплоносителя в радиатор.
3. Если прибор настроен на контроль температурного режима в нескольких комнатах одновременно, то слежу за тем, чтобы межкомнатные двери были закрыты.
4. До следующего отопительного сезона все клапаны оставались в открытом положении. Иначе может произойти прилипание золотника к седлу клапана и выходу из строя прибора.
5. На летнее время снимаю термостатическую головку с вентиля. Это увеличит срок ее службы.

Регулировка прибора

После установки я регулирую прибор следующим образом:

1. Полностью открываю клапан до момента нагрева и стабилизации температуры в комнате.
2. Затем закрываю его полностью и жду, пока температура в помещении станет комфортной.
3. Снимаю рукоятку термостатической головки и устанавливаю ее повторно, чтобы нужное значение температуры на ее шкале достигалось при полном открытии клапана.
4. После этого начинаю понемногу его открывать, пока в батарею не начнет поступать теплоноситель, а корпус термостатического клапана станет теплым на ощупь.

Частые ошибки и проблемы при установке

Поскольку головка термостата при работе должна свободно контактировать с воздухом, при монтаже устройства нельзя допускать следующих ошибок:

1. Устанавливать головку в вертикальном положении. На термостатическую головку будет попадать воздух, нагретый подводящей трубой, что не позволит ей правильно оценить температуру в помещении.
2. Устанавливать прибор без учета направления потока.
3. Закрывать доступ к клапану основной воздушной массы мебелью, плотными шторами, декоративными экранами и т.д.
4. Размещать под широким подоконником или в нише, где существует зона повышенного нагрева.

Ошибки в размещении термостатической головки приводят к созданию вокруг нее зоны с более теплым воздухом, чем в помещении. Поэтому прибор заблокирует движение теплоносителя слишком рано и не позволит создать в комнате оптимальный температурный режим.

Советы специалистов

Несколько советов от профессионалов помогут выполнить владельцу квартиры установку и настройку термостатического клапана своими руками и по всем правилам:

1. Важно смонтировать прибор таким образом, чтобы направление движения воды совпадало с направлением, которое показывает стрелка, изображенная рядом с маркировкой на корпусе, иначе работа термостатического клапана будет некорректной.
2. Для систем теплого пола лучше выбирать термостаты с боковым вентилем — это облегчает доступ к настройке.
3. В общественных помещениях для установки нужно использовать термостатические клапаны с удаленным управлением или предварительной настройкой, чтобы защитить их от воздействия посторонних.
4. Для уплотнения резьбового соединения следует применять не фум-ленту, а полимерные или льняные нити с термостойкой краской. При нагревании и значительных перепадах температур происходит тепловое расширение патрубков, плотность укладки ленты может нарушиться, что приведет к образованию течи.
5. Клапан целесообразнее размещать на подающей трубе.
6. Расстояние от пола до места установки термостатического клапана должно составлять не менее 40-60 см. Изначально производители настраивают их на улавливание изменений температуры именно на этом уровне. Если необходимо изменить этот параметр, то выполняется дополнительная настройка прибора.
7. Термостатическая головка должна устанавливаться на клапан в горизонтальном положении и быть повернутой вглубь комнаты. Если установить термоголовку вертикально, то теплый воздух от стояка будет мешать нормальной работе датчика.
8. При установке термостатического клапана в однотрубной системе отопления требуется смонтировать дополнительный перепускной участок — байпас. Он должен находиться между входящим в отопительный прибор и выходящим из него участками трубопроводов (как на фото ниже).

Заключение

Такие простые и надежные термостатические приборы позволят значительно снизить расходы на работу отопительной системы. При этом вы сможете изменять температуру нагрева отдельных радиаторов, так что в вашем жилище всегда будет комфортный микроклимат. Подписывайтесь на наш канал, делитесь полезными идеями с друзьями в социальных сетях.