Трехходовой смесительный клапан в системе отопления: разновидности, предназначение и принцип работы

Какие бывают трехходовые клапаны

Сегодня существует масса самых разных вариантов, отличающихся как по конфигурации, так и по внешнему виду, однако принцип действия неизменен. Самый простой – смесительный клапан, делиться всего на 2 вида:

• Трехходовой смесительный клапан;
• Клапан с предварительной настройкой.

(в первом случае регулировка осуществляется в штатном режиме, во втором – регулировка возможна на усмотрение пользователя).

Отличить клапан среди других предлагаемых на рынке деталей достаточно просто – клапан всегда имеет 3 патрубка:

• В первый подается горячий поток;
• Во второй подается холодный поток;
• Третий патрубок является выходом и через него проходит уже смешанный, сбалансированный по температуре поток.

Направление потока

Главной задачей данной детали является защита от попадания холодной жидкости в рубашку котла в момент его первичного разогрева.

В случае если не использовать клапан, или поставить его неправильно, горячая вода не будет поступать в систему, соответственно – ни о каком обогреве не может идти речи.

За счет клапана теплоноситель будет циркулировать в первичном контуре до того момента, пока не прогреется до требуемой температуры– в зависимости от типа котла это значение может колебаться от 40 до 50 градусов.

После того, как температура будет достигнута, термостат (который и отвечает за проверку текущего градуса в контуре) взаимодействует со штоком, который, в свою очередь будет открываться, для вывода холодной воды из действующей отопительной системы.

Правила монтажа трехходовых клапанов

Чтобы потребитель не мучился вопросом, как правильно установить трехходовой термосмесительный клапан, производитель снабжает свою продукцию тщательно проработанной инструкцией и наносит на каждое изделие специальную маркировку, помогающую безошибочно определить направление потоков:

1. Патрубок, обозначенный литерой «А», так называемый «прямой ход», предназначен для подсоединения к трубе с горячим теплоносителем.
2. Патрубок с литерой «В» («байпасный ход») соединяется с трубой, подающей охлажденную воду.
3. Патрубок с обозначением «АВ» (ход с постоянным гидравлическим режимом) подсоединяется к основной транспортной магистрали, предназначенной для транспортировки уже смешанного теплоносителя.

Место трехходового клапана в отопительном контуре

Для начала рассмотрим общие схемы подключения к отопительному контуру. Упрощенно их можно представить так:

Как видно из схемы, трехходовые термоклапаны могут устанавливаться как на тепловой ветке, идущей непосредственно от котла, так и на обратке. Однако это вовсе не значит, что так может устанавливаться абсолютно любой клапан. Возможности того или иного оборудования определяет допустимый тепловой режим, указанный изготовителем в техпаспорте.

Ниже представлена более сложная схема, позволяющая полностью автоматизировать работу системы отопления:

При установке следует соблюдать следующие правила:

1. Перед клапаном должны быть установлены: манометр, фильтр, дроссельная диафрагма (шайба).
2. После термоклапана устанавливается еще один манометр.
3. Перед клапаном желательно выдержать прямой участок трубы, равный 5 ее номинальным диаметрам, за термоклапаном длина прямого участка должна быть не менее 10 номинальных диаметров трубы.
4. В сложноконтурных или излишне длинных отопительных магистралях проблему низкого давления решают установкой циркуляционного насоса.
5. На горизонтальных участках сам клапан размещается таким образом, чтобы электропривод, термостатическая вставка или терморегулятор располагались над ним.
6. Резьбовые соединения стыкуются с применением льняного волокна, уложенного на резьбу в 2-3 слоя, и герметика.
7. В процессе закручивания следует избегать излишних усилий на сопрягаемые элементы, не допускается их растяжение, сжатие или изгиб.

Место трехходового клапана в системах водоснабжения

Представленная ниже схема монтажа трехходового клапана доступно иллюстрирует принцип его обвязки с водонагревателем и варианты установки в напорных и безнапорных системах водоснабжения:

Для чего необходимо регулировать тепловой поток в системе отопления?

Во время составления проекта отопления дома необходимо выполнить расчет тепла, благодаря которому подбирается оптимальная производительность оборудования, мощность магистрали и тепловое равновесие во всем доме. В процессе функционирования режим может меняться вследствие многих причин:

• изменение температуры на улице,
• солнечная активность,
• порывы ветра,
• тепловые излучения от бытовых приборов.

В результате происходит нарушение расчетного температурного баланса. Но нельзя же снять или заглушить отдельные секции отопительных батарей. Чтобы исключить такую ситуацию требуется установка дополнительных элементов, с помощью которых регулируется температура теплоносителя.

К достоинствам трехходового смесительного клапана можно отнести:

• простой монтаж,
• долгий срок эксплуатации,
• функциональные особенности,
• практичность,
• возможность самостоятельного изменения температуры жидкости.

Из отрицательных моментов нужно выделить: высокую стоимость и невозможность функционирования с загрязненными потоками

Как выбрать трехходовой клапан

Немаловажным моментом является выбор подходящего трехходового крана. Для того, чтобы сразу выбрать его правильно, не тратя время на последующий обмен, необходимо руководствоваться следующими советами:

1. Предварительно узнайте расход теплоносителя в вашей системе. Это можно взять из документации, прилагаемой к отопительному котлу. Далее можно выбирать клапан по пропускной способности.

2. Способ управления клапаном. Он может управляться вручную или автоматически. Если вам удобнее управлять работой клапана вручную, то выбирайте недорогой трехходовой кран ручного типа. Если предпочитаете автоматику, то определитесь с типом автоматического управления. Например, клапан будет реагировать на температуру теплоносителя или на температуру комнатного воздуха.

3. Диапазон изменяемых температур. Зная температуру теплоносителя, который будет циркулировать в отопительной системе, выбирайте устройство с соответствующими температурными характеристиками.

4. Материал корпуса. Такие краны чаще всего изготавливают из латуни, которая имеет хорошие антикоррозионные свойства. Именно такой материал рекомендован к покупке. Чугунные же краны выпускаются только больших диаметров, поэтому их применение весьма специфично.

5. Диаметр патрубков. Он должен соответствовать диаметру имеющихся в доме отопительных трубопроводов. Тогда не придется дополнительно покупать переходники.

Правильно выбрав и установив трехходовой кран с терморегулятором, вы обеспечите свой дом надежной системой отопления в зависимости от своих потребностей. Тем самым не только будет достигнут максимальный уровень комфорта в доме, но и будут экономиться энергоносители. Такой подход в современном мире является единственно верным во всех отношениях.

Обзор моделей и производителей трехходовых кранов

Чтобы сделать правильный выбор, нужно сопоставить параметры различных моделей, уточнить сведения о производителе и сравнить цены.

Предлагаем небольшой обзор ведущих производителей.

Трехходовой клапан с электроприводом «Esbe»

Запорная арматура производителя «Esbe» отличается высоким качеством, точностью и доступной стоимостью. При изготовлении запорной арматуры используется специальный латунный сплав. Трехходовые клапаны оснащены сервоприводом.

Можно выделить образец VGR131 DN25 с электроприводом и – это показатель наивысшего качества производителя. Не все изделия дополнены серво- или электроприводом.

Трехходовые клапаны «Navien»

Изготовитель «Navien» известен в производстве котельного оборудования. Трехходовые краны производятся для регулирования потоков твердотопливного оборудования. Выпуск одним производителем «Navien» и трехходовых клапанов, и котлов- существенный плюс. Это гарантия эффективной работы всей системы отопления.

Трехходовые клапаны «Danfoss»

Довольно популярный немецкий производитель «Danfoss» выпускает трехходовые краны с электроприводом, которые отличаются простотой в управлении, долговечностью и надежностью. Краны достаточно компактны. Самое главное, подобрать правильную модель, тогда и результат будет достигнут.

Кроме вышеперечисленных достоинств, можно отметить:

• точность регулирования температурного режима,
• устойчивость,
• простое обслуживание,
• работа полностью автоматизирована.

Устройство и принцип работы трехходового клапана

Конструкция трехходового термоклапана схожа с тройником. С 3 сторон расположены отрезки труб (патрубки):

1. Два (прямой и байпасный, на фото дальше обозначены как А и В) предназначены для входящего или исходящего потока в режиме смешивания или разделения соответственно.
2. Один (общий, на фото – АВ) – для исходящего или входящего (также в режиме смешивания или разделения теплоносителя).

Внутри корпуса расположены:

1. Шток, обеспечивающий движение затворного механизма.
2. Запорный механизм (затвор).
3. 2 седельных кольца, фиксирующие затвор (присутствует не во всех моделях).

В зависимости от конкретной модификации конструкция трехходового термостатического клапана может дополняться другими элементами, необходимыми для его полноценной работы.

Конструкция затворного механизма предполагает деление трехходовых клапанов на 2 основные группы – седельные и поворотные, несколько отличающиеся по принципу работы. Кроме того, различают смесительные и разделительные (распределительные) термоклапаны.

Седельные трехходовые клапаны оборудованы вращающимся штоком с закрепленным на нем шаровым, пластинчатым или цилиндрическим затвором. Поступательные движения штока приводят в действие затворный механизм. Его функции:

1. В режиме смешивания, находясь в крайнем верхнем положении, перекрывает ток жидкости из патрубка А, одновременно открывая патрубок В. Находясь в крайнем нижнем положении, перекрывает ход теплоносителя из патрубка В, открывая патрубок А.
2. В режиме разделения крайнее верхнее положение затвора приводит к закрытию патрубка В и одновременному открытию патрубка А. Крайнее нижнее положение, наоборот, закрывает патрубок А и открывает патрубок В.

Поворотные трехходовые клапаны оборудованы штоком радиального вращения на 90°:

1. В режиме смешивания поворот штока налево перекрывает патрубок В, открывает ход теплоносителю с патрубка А. Поворот штока направо перекрывает порт А и открывает патрубок В.
2. В режиме разделения потоков крайнее левое положение перенаправляет поток носителя в направление патрубка А, а крайнее правое положение – в направление патрубка В.

Установка клапана своими руками

В установке трехходового термосмесительного клапана своими руками надо учитывать схему вашего котла и теплообеспечения в доме. Четко выполнять все инструкции и пункты подключения. Также внимательно ознакомиться со схемой основных узлов. К узлам относятся все агрегаты, которые устанавливаются около нашего котла для телообеспечения дома.

1. Устанавливаем насос на обратке . Если он будет стоять на подаче из котла, то быстро испортится.
2. Необходимо подключение , который также можно сделать своими руками, он предохранит весь узел подключения воды от перегрева.
3. В системе естественной циркуляции теплоносителя труба подачи холодной воды подключается к входному патрубку котла (обычно внизу). Труба горячей воды – к котлу сверху (как показано на схеме). Надо учесть, что труба горячего теплоносителя должна быть сделана из хорошей стали, меди, чугуна или бисплава , так как температура воды может нагреваться до 100-105 градусов Цельсия.
4. Подключение расширительного бака (или на обратке, или на выходе – роли не играет, см. по схеме) служит своеобразным предохранителем и буфером в нашем узле.
5. Подключение к предохранительной группе безопасности: к манометру, показывающему давление в котле; к аварийному клапану сброса давления; автоматическому предохранительному воздухоотводчику. Эти предохранительные приборы ставятся на выходе из котла, чтобы контролировать нагретый теплоноситель (см. схему).
6. Установка и подключение по схеме теплового аккумулятора.
7. После него – подключение трехходового смесительного клапана строго в соответствии со схемой , именно он будет перемешивать горячую воду из теплоаккумулятора с холодной из обратки.

Если вы через поиск добрались до этой статьи, то наверняка уже что-то слышали о смесительной трубопроводной арматуре, применяющейся в системах отопления частных домов и квартир. Так что без долгих предисловий предлагаем обсудить 3 вопроса: как работает термостатический трехходовой клапан, где его нужно устанавливать и как правильно подобрать, чтобы не тратить лишних денег.

Задача любого 3-ходового вентиля – подать в магистраль воду требуемой температуры путем смешивания либо разделения 2 потоков. Соответственно, элемент оснащен тремя выходами, один из которых всегда открыт, а два других полностью или частично перекрываются в процессе работы. Отсюда и название крана – трехходовой (иногда еще говорят «трехходовый», что не есть правильно).

По способу приготовления теплоносителя нужной температуры термостатические клапаны делятся на 2 группы, изображенные на фото:

1. Смесительные. В них подается 2 потока воды – горячий и охлажденный (входы обозначают буквами «А» и «В»), а из третьего патрубка (маркировка «АВ») идет смесь установленной температуры. На латунном корпусе стоит метка в виде сходящейся с двух направлений стрелочки.
2. Разделительные или распределительные. Поступающий теплоноситель делится на 2 потока регулируемой величины. Маркировка на корпусе – 2 расходящиеся стрелки либо буквы «А», «В» на выходных патрубках и «АВ» на входе.

По принципу действия трехходовые краны тоже делятся на два типа – седельные и шаровые. Устройство первых похоже на обычные водопроводные вентили, только вместо резьбового штока используется нажимной. На нем закреплена тарелка, движущаяся между двумя седлами и перекрывающая 2 прохода поочередно. Нажатие на шток осуществляется тремя способами:

• встроенным термоэлементом
• термоголовкой с выносным температурным датчиком
• сервоприводом.

Шаровые термосмесительные клапаны работают по принципу таких же кранов, только с тремя выходами. Управляются вручную или от электропривода, вращающего шток по команде автоматики. Элементы являются полнопроходными и отличаются высокой пропускной способностью, а значит, меньшим гидравлическим сопротивлением. Недостаток – зависимость от напряжения в электросети и необходимость установки блока бесперебойного питания (ИБП).

Трехходовой кран для отопления

Трехходовой кран отопления представляет собой тройник, в котором с помощью запорного механизма происходит перераспределение теплоносителя в системе отопления. Трехходовой кран используется там, где необходимо регулировать подачу тепла, уменьшая или увеличивая температуру теплоносителя.

Простой пример: теплоноситель при движении по протяженной системе отопления в начале «пути» имеет более высокую температуру, что приводит к более интенсивному нагреву радиаторов, и, как следствие, перегреву помещений, для устранения которого используют трехходовой кран.

Крана трехходовый — принцип работы

Для этого к крану одновременно подключают горячую и холодную воду. Как правило, схема подключения в виде стрелок с указанием направления движения, располагается на самом кране. При этом горячая вода это теплоноситель, идущий от котла, называемый также подачей, а холодная вода это уже остывший теплоноситель, называемый также обраткой. При полностью открытом кране в него одновременно поступают подача и обратка и смешиваются. В результате температура воды на выходе из крана имеет некое усредненное значение.

Если кран полностью открыт, то к приборам отопления поступает теплоноситель, идущий напрямую от котла и обеспечивающий максимальный нагрев радиаторов. При закрытом кране, напротив, к приборам отопления поступает только обратка.

При не полностью открытом кране происходит смешивание обратки и подачи и получение теплоносителя с температурой усредненного значения.

Типы трехходовых кранов в системах отопления

В зависимости от конструктивных особенностей различают 2 вида трехходовых кранов: запорные и регулировочные. Принципиальной различия между ними нет: и тот и другой могут использоваться для полного перекрытия движения подачи и для регулирования температуры теплоносителя. Однако с помощью запорных кранов сделать это намного сложнее. Их конструкция в большей степени подходит для переключения движения потока воды из одной трубы в другую и не предусматривает плавного изменения потока. В большинстве случаев запорные краны оснащены шаровым механизмом.

Для регулирования применяют трехходовые краны, в конструкции которых имеется шток, управление движением которого может быть ручным или автоматическим.

От трехходового крана к трехходовому клапану

Трехходовой кран отопления позволяет вручную регулировать температуру теплоносителя в отопительных системах. Для автоматического регулирования предназначен трехходовой клапан отопления, в котором дополнительно установлено электромеханическое устройство, меняющее положение штока. Его подключают к термостату, с помощью которого выбирают нужный температурный режим в помещении.

Установка трехходовых клапанов в системе отопления позволяет эффективно управлять работой теплого пола, регулировать распределение тепла по комнатам и этажам, а также между отдельными строениями, если речь идет об отоплении нескольких отдельных объектов, например, теплицы и жилого дома.

В зависимости от принципа действия различают 2 вида трехходовых клапанов отопления:

Смесительный трехходовой клапан, в котором два входа и один выход. Его принцип действия такой же, как у трехходового крана отопления. Основное назначение смесительного клапана этого вида состоит в смешивании подачи и обратки для получения теплоносителя требуемой температуры, которое достигается изменением соотношения горячей и холодной воды.

Разделительный трехходовой клапан, в котором один вход и два выхода. При его работе происходит распределение потока теплоносителя на два русла, что бывает необходимо при включении в систему отопления бойлеров, конвекторов и т.д

Независимо от типа трехходового клапана (смесительный или разделительный) его установка и использование обеспечивает постоянный тепловой поток в системе отопления и не перекрывает движения теплоносителя, что особенно важно при отрицательных температурах.Меняться может только температура в сети. В этом основное отличие трехходового клапана отопления от двухходового клапана отопления

Иными словами, система отопления с трехходовым клапаном никогда не разморозится

Иными словами, система отопления с трехходовым клапаном никогда не разморозится.

Виды трехходовых клапанов и особенности их работы

Прежде всего трехходовые термоклапаны классифицируются по назначению на разделительные и смесительные:

У смесительного клапана 2 направления работают на подачу теплоносителя разных температур (горячей и холодной), а 1 направление выводит уже смешанный поток жидкости. Настойка нужных температурных параметров осуществляется регулировкой температуры и пропорций подаваемых потоков.

У распределительного термоклапана 1 патрубок подает теплоноситель, а 2 других его делят между собой и распределяют в разных направлениях.

По способу управления трехходовые термоклапаны бывают автономными, ручными, термостатическими и электрическими. Два последних, как правило, работают в автоматическом режиме.

Простые автономные модели снабжены установленным внутрь корпуса термостатическим элементом с уже заданной в заводских условиях температурой теплоносителя на выходе. Это значение остается постоянным на протяжении всего срока службы.

Автономный смесительный трехходовой клапан
Плюсы	Минусы
Низкая цена	Необходимость подбора клапана под температурный режим обратки теплогенератора
Контроль температурного режима теплоносителя	Нельзя изменить установленный заводом-изготовителем температурный режим

Для ручного управления шток снабжается вентилем или поворотной ручкой и панелью управления с отметками, в соответствии с которыми регулируется тепловой режим.

Смесительный трехходовой клапан ручного управления
Плюсы	Минусы
Относительно низкая цена	Необходимость постоянного контроля со стороны человека, как следствие, затяжной характер реагирования на изменения условий окружающей среды
Контроль температурного режима теплоносителя
Возможность изменения температурного режима в процессе эксплуатации	Неравномерное прогревание отопительного контура

Трехходовой термостатический клапан с терморегулятором оборудован термостатом, наполненным жидкой или газовой средой, реагирующей на малейшие колебания температуры теплоносителя.

Как только теплоноситель нагревается до заданной температуры, за счет расширения реагента автоматически активизируется поршневая система термоклапана и перекрывается патрубок с горячим потокам.

Трехходовые клапаны с терморегулятором могут быть механическими и электронными. Достоинство механических моделей в их абсолютной автономности. Электронные же требуют подключения к сети электропитания или питаются от батареек.

Однако этот недостаток сглаживается полной автоматизацией процесса, удобством настройки и расширенным функционалом – автоматическое изменение температурного режима по времени суток, дням недели и пр.

Смесительный трехходовой клапан с терморегулятором
Плюсы	Минусы
Автоматический контроль температурного режима теплоносителя	Высокая цена
Возможность изменить температурный режим	Требуется предельно четкая настройка, ошибки в выставленных параметрах дают небольшую погрешность в работе системы
Равномерное прогревание отопительного контура

Трехходовые термоклапаны с электроприводом управляются за счет электронного блока управления, работающего на сервоприводе. Выход температурного режима теплоносителя за пределы установленных значений фиксируется установленным в модуль термостатом, который сигнализирует об этом контроллеру. Тот передает команду на привод, регулируя поток холодного или горячего теплоносителя в системе.

При этом ни один из патрубков полностью, как правило, не перекрывается, а регулируется лишь объем подаваемого охлажденного и горячего теплоносителя.

Смесительный трехходовой клапан с электроприводом
Плюсы	Минусы
Автоматический контроль температурного режима теплоносителя	Высокая цена
Возможность изменения температурного режима	Повышенный расход электроэнергии
Точная регулировка температуры потока теплоносителя	Увеличенный расход теплоносителя
Равномерное прогревание отопительного контура

Принцип работы

Трехходовой кран оборудован тремя патрубками для подключения линий. Между ними устанавливается вентиль регулирующий подачу воды в два из трех ответвлений. В зависимости от ориентации крана и его подключения он выполняет две функции:

• смешивание двух потоков теплоносителя на один выход;
• разделение с одной линии на две выходные.

Трехходовой кран, как и четырехходовой, не осуществляет перекрытие каналов, подведенных к нему, а только перенаправляет жидкость от входа к одному из выходов. Единовременно может быть закрыт только один из выходов, либо частично перекрыты оба.

В самом простом варианте радиаторы напрямую подключаются к котлу, последовательно или параллельно. Настраивать отдельно каждый радиатор по тепловой мощности нельзя, допустимо только регулировать температуру теплоносителя в котле.

Чтобы все-таки регулировать отдельно каждую батарею, можно вставить байпас параллельно радиатору и после него регулирующий кран игольчатого типа, с помощью которого контролировать количество теплоносителя, проходящего через него.

Байпас при этом нужен для сохранения общего сопротивления всей системы, чтобы не нарушать работу циркуляционного насоса. Однако такой подход весьма накладно реализовывать и сложно эксплуатировать.

Трехходовой клапан фактически совмещает точку подключения байпаса и регулирующей арматуры, делая подключение компактным и легким в управлении. Кроме этого за счет плавной регулировки легче добиться целевой температуры в ограниченном контуре, содержащем один или два радиатора в конкретном помещении.

Если ограничить часть тока теплоносителя от котла и дополнить его обраткой, водой, возвращающейся от радиатора к котлу, то снижается температура обогрева. Котел при этом продолжает работать в прежнем режиме, поддерживая установленный нагрев воды, скорость обращения воды в нем не снижается, зато уменьшается потребление топлива.

Если используется один циркуляционный насос на всю систему отопления, то он располагается со стороны котла по отношению к включению трехходового клапана. Устанавливают его на обратном входе котла, по которому поступает уже остывшая вода от радиаторов, выступая в роли разделителя потока.

По входу к нему подается горячий теплоноситель от котла, в зависимости от настройки клапана поток разделяется на две части. Часть воды идет к радиатору, а часть сразу же сбрасывается в обратный ход. Когда нужна максимальная тепловая мощность клапан переводят в крайнее положение, при котором соединены вход и выход, ведущий к радиаторам.

Если обогрев не нужен, то весь объем теплоносителя поступает по байпасу в обратку, котел работает только на поддержание температуры в отсутствие реальной теплоотдачи

Недостаток такого подключения – сложная балансировка отопления, чтобы в каждое ответвление и к каждому радиатору поступало одно и то же количество теплоносителя, кроме того при последовательном подключении к крайним радиаторам доходит уже остывшая вода.

В многоконтурных системах проще всего разрешить проблему с неравномерным распределением тепла – использование коллекторной группы с циркуляциями насосами на каждом отдельном контуре

Это особенно важно в домах с двумя и более этажами  и большим числом радиаторов или при наличии теплого пола

Трехходовой клапан при этом работает на смешивание двух потоков. По одному вводу подключается линия от котла, а по второму от трубы обратки. Смешиваясь, вода поступает на выход, подсоединенный к теплообменнику.

Такая схема подключения особенно актуальна при подключении теплого пола

Она дает возможность ограничить максимальную температуру воды в контуре, что особенно важно, учитывая максимально допустимое значение в 35ºС при температуре теплоносителя от котла в 60ºС и выше

Циркуляция воды в трубах теплого пола постоянно поддерживается, что необходимо для равномерного нагрева без перекосов. Фактически горячая вода от котла поступает лишь для подогрева остывающего теплоносителя в контуре теплого пола, а излишек сбрасывается обратно к котлу.

Таким образом, даже в высокотемпературном отоплении, где котел греет воду до 75-90ºС, есть возможность обустроить теплые полы с нагревом 28-31ºС.