Балансировочный клапан для системы отопления: виды, схемы установки, производители

В любой отопительной системе, состоящей из нескольких батарей радиаторов, температура их нагрева зависит от расстояния до нагревательного котла — чем ближе к нему, тем выше градус. Поэтому для ее эффективной работы и обеспечения различных требований к прогреву помещений в магистраль встраивают балансировочный клапан для системы отопления.

На строительном рынке представлен широкий ряд данной регулирующей арматуры, имеющей одинаковый принцип действия и некоторые различия в конструкции. Любому мастеру или хозяину, самостоятельно проводящему отопление в своем частном доме, полезно знать, для чего нужен балансировочный клапан, правила его монтажа и настройки для обеспечения эффективности, экономичности и функциональности отопительной магистрали.

Рис. 1 Тепловизионная съемка жилого дома с разбалансированным отоплением

Что такое балансировочный клапан

Для поддержания одинаковой температуры в батареях производят их регулировку за счет изменения водного потока — чем меньше теплоносителя проходит через радиатор, тем ниже его температура. Перекрывать поток можно любым шаровым краном, но в этом случае не получится установить и настроить одинаковую температуру в устройствах, если количество отопительных приборов более одного. Ее придется измерять температурными датчиками на поверхности батарей и вращением вентиля экспериментальным методом выставлять его нужное положение.

Повсеместно используемые для подстройки балансировочные вентили эффективно решают задачу поддержания баланса автоматически или путем несложных расчетов необходимой величины потока и соответствующих настроек в приборах. Конструктивно устройство частично перекрывает поток теплового носителя, уменьшая сечение труб аналогично любому запорному крану с той разницей, что необходимый объем подачи точно выставляется по шкалам настройки с помощью поворотной рукоятки механизма или автоматически.

Как настроить баланс радиаторной сети

К каждому вентилю при покупке прилагается инструкция, в которой есть информация о том, как вычислить количество поворотов рукоятки.

С помощью приложенной схемы можно надолго отрегулировать расход энергоносителя, сэкономив на отоплении.

Согласно инструкции, нужно повернуть вентиль до определенного уровня.

Для регулировки клапана существует два способа.

Способ 1

У опытных специалистов существует простой и проверенный способ регулировки системы.

Они делят обороты вентиля на количество радиаторов, располагающихся по всему периметру помещения. Именно данный способ позволяет им безошибочно определять шаг корректировки расхода. Принцип заключается в закрытии всех кранов в обратном порядке – от последнего к первому радиатору.

Для более наглядного примера возьмем следующие характеристики системы.

Тупиковая система имеет 5 батарей, которые оснащаются клапанами ручного образца. Шпиндель в них регулируется на 4,5 оборота. Необходимо поделить 4,5 на 5 (количество радиаторов). В результате получается шаг в 0,9 оборота.

Это означает, что следующие клапаны должны открыться на следующее количество оборотов:

Способ 2

Есть еще один, весьма эффективный способ регулировки. Проводится он быстрее, и включает в себя возможность учета отдельных особенностей каждого из радиаторов. Но для проведения такой настройки потребуется специальный термометр контактного типа.

Весь процесс протекает в следующей последовательности:

1. Открыть все без исключения клапаны и дать системе набрать рабочую температуру в 80 градусов.
2. Измерить температуру всех батарей при помощи термометра.
3. Устранить разницу путем закрытия первых и средних кранов. Последние механизмы при этом регулировать не нужно. Как правило, первый вентиль проворачивается максимум на 1,5 оборота, а средние — на 2,5.
4. Не проводить никакие регулировки в течение 20 минут. После адаптации системы, снова провести замеры.

Основная задача данного метода, как и предыдущего — устранить разницу в температуре, с которой нагреваются все батареи в помещении.

Балансировочный клапан — вид специальных устройств, которые позволяют регулировать систему отопления, обеспечивая ее гидравлическую балансировку. Такая настройка выполняется с целью обеспечения в каждой ветке системы постоянного значения расхода теплоносителя, достаточного для подачи необходимого количества теплоты к каждому подключенному радиатору. Это позволяет устранить ситуацию, когда одни отопительные приборы прогреваются сильнее, а другие — слабее. Установка таких устройств на каждом контуре позволяет снизить уровень затрат на отопления до 30%.

Однако для этого нужно знать, как настроить балансировочный клапан. Только при его правильной настройке достигается такой положительный эффект. Ошибки при регулировке приводят к разбалансировке системы и нарушению нормальной подачи тепла к радиаторам.

Почему стоит использовать

Установка балансировочных кранов в систему отопления, помимо поддержания одинаковой температуры батарей, в индивидуальном доме приносит следующий эффект:

• Точная регулировка температуры теплоносителя позволяет устанавливать ее значение в зависимости от назначения помещений — в жилых комнатах она может быть выше, в подсобных, кладовых, мастерских, спортзалах, местах хранения продуктов с помощью балансиров можно установить ее меньший показатель. Данный фактор повышает комфортность проживания в доме.
• Изменение потока теплоносителя с помощью балансового вентильного регулятора в зависимости от назначения помещений приносит существенный экономический эффект, позволяя экономить на топливе.
• В зимнее время при отсутствии хозяев необходим постоянный обогрев жилища — с помощью клапанов балансировки можно добиться настройки системы отопления с минимальным расходом топлива и поддержанием постоянной температуры во всех помещениях. Данное преимущество также экономит финансовые средства хозяев.

Рис. 3 Ручные балансировочные клапаны для систем отопления и горячего водоснабжения (ГВС) в доме

Разновидности клапанов и их конструктивные особенности

На сегодняшний день существует два вида контролирующих клапанов, каждый из которых имеет свои эксплуатационные характеристики. Прежде чем покупать ту или иную модель, нужно тщательно изучить основное их описание. Чаще всего все специалисты осуществляют установку таких балансировочных клапанов:

1. Универсальный агрегат с автоматической системой управления. Особенностью таких изделий является то, что они полностью контролируют систему отопления без вмешательства людей. Функциональные возможности клапана позволяют поддерживать постоянную разницу давления между обраткой и подачей в двухтрубной системе. Что касается однотрубного отопления, устройство контролирует беспрерывный расход теплоносителя. В продаже имеются многофункциональные модели, которые прекрасно работают в тандеме друг с другом. Использование таких агрегатов ведёт к тому, что меняется расход и разность давления в трубопроводе. Стоит отметить, что слаженная работа таких клапанов происходит благодаря специальной импульсной трубке. Внутренняя часть автоматического устройства больше напоминает поршневой редуктор понижения давления. Но не стоит их путать, ведь функции они выполняют совершенно разные.
2. Ручной клапан. Это устройство занимает лидирующие позиции по востребованности из-за доступной цены и долговечности.

Любая качественная деталь должна в себя включать уплотнительные кольца, например
А вот среди основных конструктивных особенностей специалисты отмечают несколько нюансов. Все дело в том, что качественная деталь обязательно должна состоять из таких элементов:

1. Универсальный регулировочный шпиндель. Главная рабочая часть представлена в виде конуса, вкручиваемого в специальное седло. В момент активации шпинделя поток теплоносителя полностью перекрывается.
2. Колпачок, который может быть изготовлен из различных материалов, но чаще всего из пластика. Стоит отметить, что наиболее качественными и долговечными считаются металлические изделия.
3. Прочный латунный корпус, который оснащён всеми необходимыми патрубками с резьбой, чтобы пользователь имел возможность подключить трубы. Во внутреннем отсеке устройства расположено специальное седло в виде небольшого вертикального канала.
4. Уплотнительные кольца из высококачественной резины.

Но главной особенностью такого клапана является то, что он оснащён сразу двумя штуцерами.

Эти агрегаты выполняют следующие функции:

1. Контролируют уровень давления внутри системы как до, так и после клапана.
2. Обеспечивают надёжную фиксацию капиллярной трубки.

Каждый штуцер обязательно измеряет уровень давления, и если во время работы были выявлены внезапные перепады значений на регулирующем механизме, тогда осуществляется расчёт расхода воды.

Трёхходовой клапан для систем отопления:

Конструкция и принцип работы

Принцип работы балансировочной арматуры состоит в перекрытии потока жидкости выдвижным клапаном или штоком, вызывающем уменьшение сечения проходного канала. Устройства имеют разную конструкцию и технологию подключения, в отопительной системе они могут дополнительно:

1. Поддерживать перепад давлений на одном уровне.
2. Ограничивать расход теплоносителя.
3. Перекрывать трубопроводную магистраль.
4. Выполнять функции слива для рабочей жидкости.

Конструктивно балансировочные клапаны напоминают обычные вентили, их основными элементами являются:

1. Латунный корпус с двумя проходными патрубками с внутренним или наружным сечением резьбы, рассчитанным на подключение к линии со стандартными диаметрами труб. Подключение в трубопроводной магистрали при отсутствии резьбового штуцера с подвижной резьбовой гайкой (американки) производится через ее аналоги — дополнительные переходные муфты с разными накидными гайками.
2. Запорный механизм, перемещением которого регулируют степень перекрытия канала прохождения теплового носителя.

Рис. 4 Устройство ручного балансировочного вентиля Danfoss LENO MSV-B

1. Регулировочная рукоятка со шкалой и индикаторами настройки, позволяющая регулировать поток внутри прибора.
2. Современные модели оснащены дополнительными элементами в виде двух измерительных штуцеров, с помощью которых производят замеры объемов подачи (пропускную способность) на входе и выходе прибора.
3. Некоторые модели оборудованы запорным шаровым механизмом, позволяющим полностью перекрывать поток, или имеют функцию слива жидкости из водопровода.
4. Высокотехнологичные современные виды могут управляться автоматически, для этого вместо поворотной головки устанавливается сервопривод, который при подаче электроэнергии толкает запирающий механизм, при этом степень перекрытия канала зависит от величины поданного напряжения.

Рис. 5 Автоматические балансиры Данфос AB-QM — конструкция

Установка и эксплуатация

Установка балансировочного клапана выполняется согласно требованиям производителя. Если на корпусе имеется стрелка, устройство монтируют таким образом, чтобы направление стрелки совпадало с направлением потока транспортируемой среды, чтобы клапан мог создавать расчетное сопротивление. Некоторые производители выпускают балансировочные краны, которые можно устанавливать в любом направлении. Пространственное расположение штока в большинстве случаев не принципиально.

Чтобы клапан не вышел из строя по причине механического повреждения, перед ним устанавливают фирменный фильтр или стандартный грязевик. Для исключения нежелательной турбулентности, клапаны рекомендуется ставить на прямых участках трубопровода, минимальная протяженность которых указывается в инструкции от производителя.

Если отопительная система снабжена автоматическими клапанами, заполнять ее следует через специальные заправочные штуцеры, установленные рядом с клапанами на трубе обратки, при этом балансировочные вентили на подающей трубе закрывают.

Настройка балансировочного клапана осуществляется с использованием таблицы с показателями перепада давления и расхода теплоносителя (прилагаются к устройству) либо с применением расходомера для балансиров. Но первоначальный расчет расхода и эксплуатационных параметров должен быть выполнен еще на этапе проектирования системы отопления.

Собранная конструкция балансировочного клапана

Виды балансировочных клапанов

Балансировку в отопительных системах производят с помощью регулирующей арматуры двух видов:

• Ручной. Конструкция представляет собой корпус из цветных металлов (бронза, латунь), в которой помещен балансирующий элемент, степень выдвижения которого задается поворотом механической рукоятки.
• Автоматической. Автоматические приборы устанавливают на обратном трубопроводе совместно с вентилями партнерами, способными ограничивать расход среды за счет предустановки пропускной способности. При подключении они соединяются с партнерами через импульсную трубку, подключаемую к встроенному измерительному ниппелю. Если арматура устанавливается для подачи воды в прямую линию, ее рукоятка имеет красный цвет, при монтаже в обратную магистраль она делается синего цвета (модели Danfoss). К автоматическим видам относятся модели, управляемые сервоприводом, на который подается постоянное напряжение.

Балансировочный клапан для системы отопления

Существующие системы теплоснабжения условно делятся на два типа:

• Динамические. Имеют условно постоянные или переменные гидравлические характеристики, к ним относятся отопительные магистрали с двухходовыми регулирующими клапанами. Данные системы оснащаются автоматическими балансировочными регуляторами перепада.
• Статические. Обладают постоянными гидравлическими параметрами, включает в себя магистрали с трехходовыми вентилями регулировки или без них, система оснащается статической ручной балансировочной арматурой.

Рис. 7 Балансировочный вентиль в линии – схема установки автоматической арматуры

В частном доме

Клапан баланса в частном доме устанавливают на каждый радиатор, выходные патрубки каждого из них должны иметь накидные гайки или другой вид резьбового соединения. Применение автоматических систем не требует настройки — при использовании двухклапанной конструкции подача теплоносителя на радиаторы, установленные на большом расстоянии от котла, автоматически повышается.

Это происходит за счет передачи на исполнительные элементы воды через импульсную трубку под меньшим давлением, чем у первых от котла батарей. Применение другого вида комбинированных вентилей также не требует расчета теплоотдачи с помощью специальных таблиц и измерений, приборы имеют встроенные регулирующие элементы, перемещение которых происходит при помощи электропривода.

Если используется ручной балансир, то необходима его настройка с использованием измерительного оборудования.

Рис. 8 Автоматический балансировочный кран в системе отопления – схема подключения

Для определения объема подачи воды на каждый радиатор и соответственно балансировки, используют электронный контактный термометр, при помощи которого измеряют температуру всех отопительных радиаторов. Средний объем подачи на каждый нагреватель определяют, разделив общее значение на количество нагревательных элементов. Наибольший поток горячей воды должен поступать на самый дальний радиатор, меньшее количество — на ближайший к котлу элемент. При проведении регулировочных работ ручным механическим прибором поступают следующим образом:

• Открывают все регулировочные краны до упора и подключают воду, максимальная температура поверхности радиаторов при этом составляет 70 — 80 градусов.
• Контактным термометром замеряют температуру всех батарей и записывают показания.
• Так как на самые дальние элементы должно подаваться максимальное количество теплоносителя, они не подвергаются дальнейшему регулированию. Каждый вентиль имеет различное число оборотов и свои индивидуальные настройки, поэтому проще всего рассчитать необходимое количество оборотов, используя простейшие школьные правила исходя из линейной зависимости радиаторной температуры от объема проходящего теплового носителя.

Рис. 9 Балансировочная арматура – примеры монтажа

• К примеру если рабочая температура первого от котла радиатора составляет +80 С., а последнего +70 С. при одинаковых объемах подачи в 0,5 м.куб./ч., на первом нагревателе данный показатель уменьшают на соотношение 80 к 70 , расход пойдет меньше, и полученный объем будет составлять 0,435 м.куб/ч. Если все вентили выставить не на максимальный поток, а установить средний показатель, то за ориентир можно брать нагреватели, расположенные в середине линии и аналогичным образом уменьшать пропускную способность ближе к котлу и увеличивать ее в самых дальних точках.

В многоэтажном доме или строении

Установка клапанов в многоэтажном доме производится в обратную линию каждого стояка, при большой удаленности электронасоса давление должно быть в каждом из них приблизительно одинаковым — в этом случае расход по каждому стояку считают равным.

Для настройки в многоквартирном доме с большим числом стояков использует данные объема подачи воды электронасосом, который делят на количество стояков. Полученное значение в метрах кубических в час (для клапана Danfoss LENO MSV-B) устанавливают на цифровой шкале устройства вращением рукоятки.

Для чего нужен?

Клапан – элемент отопительной системы, позволяющий равномерно распределить источник тепловой энергии по всем помещениям жилого здания. Поскольку теплоноситель, идя по пути наименьшего сопротивления, сначала поступает в ближайшие стояки здания, а более отдаленные стояки, как правило, имеет меньшую температуру, до них теплоноситель просто не доходит. Чтобы исправить подобную ситуацию, используется балансировочный клапан.

Клапан служит для создания искусственного сопротивления на пути у воды. Таким образом, не весь объем воды поступает на ближайший участок, поток распределяется так, чтобы теплоноситель поступал и на отдаленные стояки. Чтобы правильно установить балансировочные клапаны, проектные организации предварительно делают гидравлический расчет отопления. В ходе расчета определяется разница между верхним и нижним значением давления на каждом стояке здания. Поэтому клапаны также называют регуляторами перепада давления.

Каждый клапан настраивается индивидуально с учетом произведенных расчетов функционирования системы. Таким образом, основное назначение клапанов – это увязка между собой контуров системы водяного отопления. Также к функциям клапана можно отнести ограничение расхода воды по группам потребителей и балансировка рециркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения, и тепло-холодоснабжения систем вентиляции.

Монтаж клапанов

При установке клапана необходимо размещать его по стрелке на корпусе, которая указывает направление перемещения жидкости, для борьбы с турбулентностью, влияющей на точность настроек. Выбирают прямые участки трубопровода с длиной 5 диаметров прибора да его точки расположения и два диаметра после клапана. Оборудование устанавливаются в обратную ветвь системы, для проведения работ достаточно сантехнического разводного ключа, монтаж проводят в следующей последовательности:

• Перед установкой обязательно производят промывку и прочистку трубопроводной системы для избавления от возможной металлической стружки и других посторонних предметов.
• Многие приборы имеют съемную головку, для удобства установки в трубах ее следует снять в соответствии с инструкцией.
• Для монтажа можно использовать льняное волокно с соответствующей смазкой, которое наматывается на конец трубы и выходной штуцер батареи.
• Регулирующий кран накручивают на трубу одним концом, второй присоединяют к радиатору специальными шайбами (переходная муфта американка), которая помещается на выходном радиаторном штуцере или вкручивается в кран, играя роль соединительной муфты.

Советы специалистов

Опытные монтажники отопительных систем отмечают, что любые регулировочные работы должны проводиться на основании расчётных данных, которые особенно важны при составлении проектной документации. Чтобы не допустить ошибок, нужно задействовать специальную диаграмму клапана и снятые заранее измерения. Процесс регулировки начинается только тогда, когда вращается рукоятка и движется шпиндель. Если мастер не имеет под рукой всех необходимых измерений, то сам процесс регулировки будет считаться условным. В этом случае об эффективности и точности даже не может идти речь.

Что касается прямых участков трубы, которые предотвращают турбулентность воды, их длина должна составлять минимум 10 см. Если речь идёт об автоматическом устройстве, то в основном узле должен присутствовать штуцер, который играет важную роль в заправке контура при входном закрытом клапане.

Настройка клапанов баланса

Для балансировки отопления в частном доме выбирают ручные устройства нужного диаметра, производя их подбор и настройку с помощью соответствующей диаграммы, прилагаемой в паспорте. Исходными данными для работы с графиком являются объем подачи, выраженный в метрах кубических в час или литрах в секунду, и перепад давлений, измеряемый в барах, атмосферах или Паскалях.

К примеру, при определении положения индикатора настройки модификации MSV-F2 с условным проходом Ду равным 65 мм. при интенсивности потока 16 м. куб./ч. и перепадам давлений в 5 кПа. (рис.11) на графике соединяют точки на соответствующих шкалах расхода и напора и продлевают линию до пересечения условной шкалой коэффициента Ку.

От точки на шкале Ку проводит горизонтальную линию для диаметра Д, равного 65 мм., находят настройку с цифрой 7, которую устанавливают на шкале рукоятки.

Также для выбранного диаметра прибора его регулировку производят при помощи таблицы (рис. 12), по которой определяют количество оборотов шпинделя, соответствующее определенному потоку.

Рис. 11 Определение положения шкалы клапана при известном давлении и определенной подаче воды

Рис. 12 Пример таблицы для ручной настройки

Причины неравномерного распределения тепла в комнатах

Современные многоэтажки и частные дома обогреваются при помощи системы отопления, состоящей из радиаторов и трубопровода. Оба элемента образуют одну конструкцию, по которой равномерно распространяется поток горячей воды, для обогрева жилого помещения.

Однако, несмотря на то, что трубы водопровода сделаны из прочного металла, а проектированием системы отопления занимаются профессионалы, часто возникают проблемы с неравномерной подачей горячей воды по трубам. Дополнительными причинами также может стать низкое давление, высокая скорость потока воды или большое количество холодного воздуха внутри труб.

Рисунок 1: устройство для измерения давления в трубах