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 устроен смеситель для теплого пола – принцип работы, виды, правила установки

Для создания комфортного микроклимата в современных домах требуются новые, более эффективные системы отопления, одной из которых является «теплый пол». Подобные обогревательные узлы могут быть разного вида в зависимости от нагревательного элемента, однако внимания заслуживают электрические и водяные системы. В них горячая вода циркулирует по предварительно проложенному контуру, а нагревательный элемент равномерно распределяет тепло. Чтобы система работала более эффективно, требуется установка смесителя для теплого пола.

Назначение смесительного узла

В отличие от системы отопления с радиаторами, в которой теплоноситель следует нагревать до 80-90 градусов, напольный обогрев нуждается в более низкой температуре, не выше 40 градусов. В этом случае нахождение на полу будет комфортным, а риск получения ожогов минимальным. Смесительная группа создает определенные условия, благодаря которым нагреватели скрытого типа полноценно выполняют свою функцию.

Смесительный узел системы «теплый пол» является незаменимой составляющей, которая дает возможность подключения коллектора. Коллекторная установка позволяет смешивать горячую и холодную воду, тем самым создавая комфортный микроклимат в помещении. Но коллекторный узел для теплого пола также можно использовать как самостоятельный регулировочный аппарат.

В систему отопления врезают определенное насосное оборудование, которое обеспечивает принудительную циркуляцию воды по контуру «теплого пола». Большая часть такого оборудования оснащена двухходовыми или трехходовыми дросселями питания, которые регулярно добавляют холодную воду из обратного трубопровода в теплоноситель.

Преимущественные характеристики смесителя

Узел смешения для теплого пола имеет несколько преимущественных моментов, которые делают его более эффективным и популярным. Среди них особое внимание привлекает следующее:

• Система «теплый пол» со смесительным узлом потребляет на 50% меньше электроэнергии, чем электрические скрытые обогреватели.
• Термосмеситель регулирует температуру нагревательного устройства, не позволяя ей подниматься до максимальных пределов. Применение теплого пола полностью безопасно для всех обитателей дома, так как риск получения сильного ожога сводится к нулю, поскольку узел подмеса для теплого пола исключает подобные случаи.
• Система со смесительной группой для теплого пола может эксплуатироваться до полувека, несмотря на то, что теплоноситель имеет свойство изнашиваться. По сравнению с устройствами, имеющими аналогичные функции, теплый пол со смесительным узлом считается более выгодным. Соблюдение технологии укладки нагревательного блока позволяет увеличить срок службы всей системы.
• Система полностью соответствует гигиеническим и санитарным требованиям. Ухаживать за скрытым блоком достаточно просто, а регулярный подогрев способствует быстрому испарению влаги, следовательно, грибок и плесень в такой системе не образуются.
• Уровень нагрева системы может регулироваться в зависимости от уличных показателей температуры. Это возможно благодаря наличию статического термоклапана, подключенного к регулятору.
• Ручное управление позволяет самостоятельно регулировать работу смесительного узла.
• В системе может использоваться режим ограничения, благодаря которому в помещении поддерживается комфортный микроклимат. Терморегулятор позволяет устанавливать определенные температурные значения, а устройство поддерживает их. Следовательно, теплоноситель не будет сильно охлаждаться или перегреваться.

Основные функции смесителя и принцип его работы

С помощью насосно-смесительной группы для теплого пола теплоноситель циркулирует по системе и осуществляется его регулировка. Основными составляющими являются:

• Циркуляционный насос, с помощью которого теплоноситель принудительно движется по контуру системы «теплый пол».
• Термостатический двухходовой клапан, который подает в систему тепловой источник дол достижения определенных температурных значений.

Описание разных типов коллекторов

Смесительный коллектор для теплого пола является основной составляющей прибора, отвечающего за регулировку подачи воды. Эта составляющая имеет несколько разновидностей.

Тип № 1

Основную функцию этой модели выполняет трехходовой клапан, он смешивает новый теплоноситель, поступающий из котла, с тем, который имеет более низкую температуру. Его дросселя чаще всего имеют сервопривод, который необходим для управления работой термостата и погодозависящих датчиков.

Этот тип можно назвать самым оптимальным вариантом смесителя для теплого водяного пола, хотя нельзя не учитывать его недостатки. Во-первых, сигнал терморегулятора может привести к полному открытию клапана. В результате этого в трубопровод поступит большое количество воды, нагретой до температуры 85-90 градусов. Такие перепады чаще всего провоцируют разрыв теплоносителя в результате сильного повышения давления.

Во-вторых, регуляционная установка имеет повышенную пропускную способность. Это делает затруднительным процесс регулирования температурных условий, следовательно, обогрев помещений будет малоэффективным.

Несмотря на эти недостатки, теплый пол со смесительным узлом такого типа эффективно обогревает помещения, имеющие достаточно большую площадь.

Тип № 2

Этот тип смесителя для коллектора теплого пола основан на работе двухходового регулировочного клапана. В отличие от первого варианта смешивание воды происходит постоянно, а не по сигналу термодатчика. Следовательно, температурный режим напольной поверхности не превышает заданные показатели.

Особенностью двухходового клапана является малая пропускная способность, это означает, что температурные условия будут регулироваться стабильно и постепенно.

Недостатком такого типа является ограничение отапливаемой площади. Специалисты не рекомендуют устанавливать системы нагрева скрытого типа с таким смесительным узлом в помещения площадью не более 200 квадратных метров.

Описание коллекторной распределительной установки

Одной из важных элементов системы «теплый пол» является коллектор. Именно он регулирует режим нагревательных элементов и распределяет теплоноситель, нагретый до определенной температуры, по отопительному контуру.

Для полноценной и эффективной работы коллектора требуется установка дополнительных элементов, включая термоклапаны и расходомеры. Поэтому не рекомендуется заниматься самостоятельной сборкой смесительного узла для теплого пола без насоса. Лучше всего доверить выполнение монтажных и установочных работ профессиональному мастеру. Он правильно подберет комплектующие детали для сборки коллекторного блока.

Процесс монтажа

Подключать системы подобного типа должны именно специалисты или сервисные работники компании, поставляющей и реализующей смесители для системы «теплый пол». Однако для общего ознакомления можно изучить процесс ввода узла в работу. Кроме того эту информацию должны изучить домашние мастера, которые планируют самостоятельно выполнить работу подобного типа.

Монтаж распределительного узла для теплого пола состоит из пяти этапов:

• На первом этапе определяют место, где будет располагаться коллекторная группа, и подводят подающую и обратную трубу общей отопительной системы.
• На втором этапе выполняют подключение клапанов и коллекторного узла и проводят подготовительные действия для монтажа контура.
• Третий этап предполагает монтаж соединительных элементов и установку манометра, температурного датчика и других контрольных и измерительных приборов.
• Четвертый этап можно назвать тестовым, так как в это время настраивают работу смесительного узла и выполняют тестовые запуски системы. Это позволяет проверить правильность подключения и установки оборудования, а также убедиться в исправности работы коллекторного узла и всей системы в целом.
• На пятом заключительном этапе проверяют герметичность системы «теплый пол» и соединительных узлов. Если в результате проверок не выявлены протечки, а система безупречно функционирует, то монтаж коллекторного узла для теплого пола можно считать завершенным.