Как выбрать и самостоятельно установить трехходовой кран: устройство и принцип монтажа

Особенности установки и эксплуатации

В процессе монтажа и эксплуатации запорной арматуры важно учитывать особенности данного устройства

При установке следует обратить внимание на направление потока теплоносителя, при этом положение затвора роли не играет – оно может быть как горизонтальное, так и вертикальное. Направление потока тепловой массы должно соответствовать направлению стрелки, расположенной на корпусе крана

Места установки устройства должны обеспечивать надлежащие условия для ремонтных работ и техобслуживания.

Важно, чтобы вентиль был установлен в контурах отопления перед циркуляционным насосом. Если монтаж крана выполняется сварным способом, температура потока не должна превышать 100 градусов Цельсия на участках соединения изделия с переходниками

В процессе сварки необходимо предупредить попадание частиц окалины и прочих примесей на внутренние поверхности, это защитит механизм от заклинивания

Если монтаж крана выполняется сварным способом, температура потока не должна превышать 100 градусов Цельсия на участках соединения изделия с переходниками. В процессе сварки необходимо предупредить попадание частиц окалины и прочих примесей на внутренние поверхности, это защитит механизм от заклинивания.

Настройка работы крана выполняется путем изменения местоположения поворотного затвора таким образом, чтобы при надобности можно было совершать полные и смешанные потоки на выход. Данное условие дает возможность обеспечить оптимальную температуру тепловой массы во всех контурах отопления.

Трехходовое запорное устройство не подходит для конструкций и сетей с высоким внутренним давлением и для установки на трубы диаметром свыше 4 см.

Эксплуатация изделия требует строгого соответствия документации по использованию, если таковые отсутствуют, эксплуатация крана воспрещена.

Механизм регулировки

Термостатический смесительный клапан

Применяют термостатический смесительный клапан и в схемах отопления радиаторного типа, но конвективная циркуляция воздуха (даже при сбалансированной вентиляции и тщательном утеплении) все равно оставляет нижние слои самой холодной частью комнаты.

Источником тепловой энергии может выступать как теплоцентраль, так и автономный котел. В любом случае котлы эффективно работают в стабильных режимах и не обеспечат плавной регулировки расхода теплоносителя в каждом отдельном помещении.

С этой целью в систему включают специальную арматуру с выбранными рабочими параметрами и конструкцией определенного типа. Установка смесительного клапана для теплого пола дает следующий стабилизирующий результат по нормализации температуры в доме:

Смесительные клапаны выполняют задачу объединения высокотемпературного контура нагрева с низкотемпературной разводкой тёплого пола, так как рекомендуемая температура в трубах под полом 40°C, а для воды на выходе из котла 70 — 90°C.

Принципы работы

Если теплоноситель слишком нагрет, в воду подмешивается холодная струя

Выполнение своей функции трехходовой клапан для теплого пола производит в таком порядке:

• горячий теплоноситель от котла направляется в распределительный коллектор, из которого расходится по петлям системы теплого пола;
• на пути движения установлен термосмесительный клапан, реагирующий на температуру нагрева воды;
• при температуре потока, превышающей заданную величину на регуляторе, на последнем открывается проход для подмешивания охлажденной воды из обратного трубопровода;
• в тройнике происходит перемешивание двух сходящихся потоков и выдача в систему теплоносителя желаемой температуры;
• при достижении баланса изменение внутренних сечений клапана прекращается.

Корпус клапана изготовлен из латуни, представляет собой 3 канала, сходящиеся к механизму регулировки. Использование 3 разных способов перемешивания водяных потоков выделяет 3 разновидности конструкций трехходового клапана.

Трехходовой термостат

В термостате смешиваются горячий и холодный поток

Заданную температуру поддерживает трехходовой термостатический клапан, который автоматически выполняет смешение горячего потока жидкости от нагревателя и остывшей воды из обратного трубопровода. Необходимость количественного изменения потоков определяется настройками термостата.

Такое изделие можно применять в системах тёплого пола (особенно сложной конфигурации), на радиаторных разводках и во внутреннем контуре горячего водоснабжения.

Автоматическое изменение температуры исходящего теплоносителя защищает человека от повышенных температур при порыве трубы. Если по какой-то причине прекращается поступление холодной воды, клапан автоматически закроет проток горячему напору из котла. Термочувствительный узел реагирует на величину нагрева и, соответственно меняет сечение входных отверстий, достигая требуемого баланса.

Схема расположения термостатического клапана для теплого пола выглядит так:

Дроссель напора – это устройство, обеспечивающее напор жидкости вне зависимости от перепада давления на входе и выходе. В паре с термоголовкой для теплого пола он стабилизирует работу всех контуров системы при изменении входящих условий.

3-ходовой термостатический клапан

Работа этого вентиля не такая сложная, как термостата. Регулируется исключительно входящий горячий носитель. Подробнее о работе трехходовых клапанов смотрите в этом видео:

Для анализа изменений температурных показателей в комплект к нему входит термоголовка для теплого пола, выполняющая роль исполнительного органа по сигналу с выносного датчика.

Смесительный клапан

Ручной вентиль регулируется вручную

Еще проще устроен трёхходовой смесительный клапан, не оснащенный датчиками и автоматикой. Ручной вентиль нуждается в принудительной установке положения регулятора для получения заданной температуры на выходе.

Такой кран изготавливается 2 типов:

• имеет Т-образный проход (симметричная схема);
• внутренний L-образный проход, (асимметричная).

Различия в том, что при симметричной схеме 2 струи встречаются из противоположных плеч крана и уходят в боковое ответвление уже в смешанном состоянии.

Виды трехходовых кранов

Необходимо знать отличия между разными конструкциями, поскольку при выборе легко сделать ошибку. По внешним характеристикам трехходовые краны мало чем отличаются. Все они имеют 3 ответвления. По принципу работы конструкции сильно отличаются. Они делятся на смесительные и запорные.

Есть и другие критерии, по которым классифицируют устройства. В зависимости от материала герметичного корпуса изделия бывают:

• Латунные – самый популярный вид кранов
• Стальные – характеризуются повышенной прочностью и устойчивостью к меняющимся условиям внешней среды
• Чугунные – используются только в промышленных целях.

По типу монтажа трехходовые краны делят на:

• муфтовые;
• фланцевые;
• сварные.

Отдельно стоит рассмотреть классификацию конструкций по виду запорного устройства, так, по этому критерию можно выделить:

• трехходовой шаровой кран;
• конусный;
• цилиндрический.

По принципу трехходовый кран бывает ручным и автоматическим. Первый имеет поворотные ручки, которые контролируют поток теплоносителя. Таким образом изменяются пропорции воды, подаваемые из нескольких линий. Главный недостаток конструкций с ручным управлением – долгое и неравномерное прогревание радиаторов. Автоматические трехходовые краны обеспечивают качественную работу отопительной системы без участия человеческого фактора. Управление трехходовым краном осуществляется посредством сервопривода или термостата.

Запорный трехходовой кран

Конструктивные особенности устройства заключаются в том, что у него есть 1 вход и 2 выхода. Внутри происходит не смешение потоков, а их разделение, поэтому этот трехходовой кран на отопление еще называют распределительным. Клапаны внутри системы работают поочередно, один из них открывает проход, второй же блокирует магистраль.

Сферы использования крана рассматриваемого типа:

• бойлерные системы;
• обвязки водонагревателей;
• горячее водоснабжение.

Регулировочный трехходовой кран

Этот вид конструкций напротив имеет 2 входа и 1 выход. По-другому регулировочный кран – это смеситель. Функции, которые он выполняет:

• объединяет потоки, поступающие из разных веток;
• устанавливает оптимальную температуру теплоносителя;
• оснащает системы с котлами, обеспечивающими теплом коллекторы.

Трехходовой кран с сервоприводом

Устройства подобного типа могут быть ручными или автоматическими. Первые необходимы для того, чтобы принудительно контролировать температуру. Для автоматического управления применяют несколько видов приводов: пневматический, гидравлический и электрический. Последний используется в бытовых отопительных системах с мощностью 12 и 24 В. С помощью электрического привода можно точнее контролировать температуру.

Трехходовой кран с терморегулятором

Такой вид крана поддерживает нужный температурный режим. Он не изменяет имеющуюся в терморегуляторе температуру, но позволяет поддерживать комфортные условия в жилом помещении. Трехходовой кран с термоголовкой не ставят на чугунные батареи, так как на них он неэффективен. Это связано с тем, что материал обладает слишком высокой тепловой инерцией. Подходящие радиаторы для установки кранов с терморегулятором – биметаллические и стальные.

Устройство изделия простое. На его верхней части расположен рычаг для контроля температуры. При повышении показателя жидкость расширяется и поступает в резервуар, который также увеличивается в размерах и давит на шток. Под его давлением открывается патрубок и через него поступает холодная вода. При снижении температуры открывается левый патрубок, пропускающий горячую воду. Терморегуляторы делятся на механический и электронные. Первые дольше служат, и их проще использовать. Электронный терморегулятор точнее, в нем больше функций и настроек.

Принцип действия

Запорный механизм состоит из частей:

• непроницаемого корпуса из металла;
• затвора с проходными отверстиями разной формы;
• переходников.

Направление потока теплоносителя регулируется поворотом подвижного балансира на 90 или 180 градусов, в результате чего проходное отверстие закрывается, и поток тепловой массы меняет направление, передвигаясь в другое отверстие.

Изделие данного типа является частью запорно-регулирующего механизма. В затворе крана предусмотрено 3 отверстия: входное и два выходных. Запорный механизм может устанавливаться в 3-х рабочих положениях, что дает возможность прекратить подачу теплоносителя (в положении «закрыто») иперенаправить его движение (в положении «открыто»).

Рассмотрим детально режимы работы крана:

1. Полное открытие. В данном случае в сеть поступает только горячая вода, обеспечивая максимальный температурный уровень нагрева теплообменников.
2. Полное закрытие. Такой режим предусматривает прекращение поступления горячей воды, в результате чего в сеть поступает лишь холодная вода.
3. Частичное открытие. Данный режим позволяет регулировать температуру рабочей массы для получения оптимального уровня тепла в отопительной системе.

Таким образом, тепловая масса, поступая во входное отверстие, одновременно может проходить через все выходные отверстия или через одно из них.

Установка крана выполняется так, чтобы можно было одновременно подключить и горячую и холодную воду. Направление потока тепловой среды показано непосредственно на устройстве и помечено указателями.

Принцип действия трехходового крана

За что отвечает трехходовый клапан с терморегулятором

Этот клапан сужает проток воды, за счёт чего её количество уменьшается, а выходящее тепло подаётся в меньших размерах. Устройство отвечает за регулирование количества воды, для контролирования температуры в помещении или в полу.

Устройство

По внешним характеристикам трехходовой клапан для отопления с терморегулятором очень похож на обыкновенный тройник для разделения воды, но на самом деле все части этого «тройника» выполняют особые функции.

• Термоголовка с выносливым датчиком. С помощью такого прибора настраивают и регулируют температуру воды, поступающую в клапаны.
• Верхний тарельчатый и нижний тарельчатый клапаны необходимы для запуска механизма, так как они оптимизируют работу основных клапанов, перегоняя воду и тем самым, придавая ей необходимую температуру.
• Один клапан, через который в трехходовой клапан попадает горячая вода.
• Второй клапан, через который в устройство попадает холодная вода.
• Третий клапан, откуда с помощью работы верхнего тарельчатого и нижнего тарельчатого образуется вода той температуры, которая задана через терморегулятор.
• Камера разгрузки по давлению. Это оборудование контролирует давление воды в клапанах, увеличивая их работоспособность и разгружая их по давлению.
• Сальниковое уплотнение. Прибор гарантирует герметичность всей конструкции. Он необходим по причине того, что отсеки и обогревательный контур быстро выходят из строя из-за любой поломки в мелочи, поскольку вода «не любит», когда с ней обращаются халатно, и при удобном случае пытается вытечь из труб, затапливая окружающее пространство.

Принцип работы

Существует два вида конструкционного исполнения:

• седельный;
• поворотный.

От того, какой вид конструкции стоит на приборе зависит и принцип работы.

1. Если это седельный, то перемещение упирается в поступательное движение, где шток постоянно, то попадает в седло, то вылетает из него.

   Седло либо полностью закрывается штоком, либо только немного приоткрывает устье, выпуская воду. Тем самым седельный вид конструкции гоняет воду и регулирует количество выхода горячей или холодной жидкости из двух клапанов, одновременно перемешивая и передавая получившуюся по температуре и по количеству воду в отсек «смешения».

2. Если это поворотный, то регулятором становится не шток, а маленький шарик или сектор (часть сферы). Работает такое устройство, как обычный шаровой кран: шарик поворачивается, обеспечивая проход жидкости либо из отсека с горячей водой, либо из крана с холодной водой, как и при седельной системе, только вместо штока шар, который работает без седла на перекрытии двух клапанов. Из 3 клапана выходит смешенная вода, заданная по температуре через терморегулятор.

Температура, установленная через прибор, сохраняется в промежутке между двух отсеков с подачей горячей и холодной воды. При её изменении газ, находящийся в этом месте, начинает сужаться или расширятся, в зависимости от изменения параметров регулировки.

Этот газ надавливает на шток или на шар, приоткрывая один из клапанов, тем самым вытекает нужное количество воды и образуется новая температура, соответствующая заданной.

Виды приводов клапана

Типы приводов клапанов:

1. Клапаны прямого действия. Функционируют следующим образом: когда меняется температура, расширяющийся газ давит на шар, сектор или шток.

   Тут расположена термочасть трехходового клапана, однако, это оборудование присутствует не во всех приборах. Датчиком в таком приборе может выступать расположенный внутри трубопровода щуп.

2. Клапаны косвенного действия. Работают примерно так же, как и клапаны прямого действия, отличаясь лишь меньшим, но не менее важным функционированием.

Трехходовые термостатические смесительные клапаны:

1. Смесительный. У такого прибора 2 патрубка, один из которых выходной. Первый патрубок оснащён тёплой или горячей водой, а второй подключён к системе «обратки» т. е. в него возвращается вся остывшая вода, оставшаяся после предыдущего нагрева. При открытии обоих патрубков вода смешивается и под контролем терморегулятора устанавливается нужная температура для выхода. Далее вода распространяется по всему контуру.
2. Разделительный клапан — это прибор, который работает обратно смесительному, не соединяя воду в одну струю через выход, а, наоборот, разделяя целую смесь воды разной температуры на горячую или холодную. Для такого вида есть один вход и два выхода. Конструкцию используют в ванных комнатах, при необходимости наличия горячей только из одного крана и холодной только из другого крана.

Особенности применения клапанов

На 4-ходовый клапан устанавливается электрический привод, управляемый контроллером, который, в свою очередь, работает по сигналам от датчиков температуры. Такой привод позволяет клапану находиться в любом положении, тем самым осуществляя точное поддержание заданных температур. Четырехходовые клапаны позволяют также совместное использование в котельной несколь ких источников тепла, работающих на различных видах топлива. Например, в настоящее время нередко можно встретить комбинацию твердотопливного и газового котлов (рис. 4) или твердотопливного и электрического котлов. При этом газовый котел может использоваться как резервный. В случае же постоянного использования нескольких источников тепла, (например совместное использование газового, электрического, твердотопливного котлов и гелиоустановки) необходимо, чтобы все источники тепла работали на бак-аккумулятор (буферная емкость) , из которого будет осуществляться отбор теплоносителя на систему отопления и ГВС.

Рис. 4. Принципиальная схемаработы котлов на различных видах топлива с применением четырехходового клапана:ТК — твердотопливный котел; ГК — газовый котел; 1 — четырехходовой клапан; 2 — датчик температуры; 3 — котловые насосы; 4 — потребитель тепла; 5 — циркуляционный насос; 6 — контроллер

Представленные на украинском рынке 4-ходовые клапаны для систем отопления, как правило, из чугуна с хромированными внутренними поверхностями. Их диаметры — от 20 до 150 мм. Подобные клапаны предлагают компании Afriso (Германия), ESBE (Швеция), Honeywell (США), Oventrop (Германия) и др.

К примеру, компактные 4-ходовые смесительные клапаны серии V5442A (рис. 5), производимые компанией Honeywell, предназначены для систем, в которых в качестве теплоносителя используется вода или жидкости, с содержанием гликоля до 50%. Они рассчитаны на эксплуатацию при температурах 2…110°С и рабочем давлении до 6 бар. Клапаны выпускаются с размерами присоединения 20, 25 и 32 мм. Соответственно, значения коэффициента Kvs — от 4 до 16 м 3 /ч. Клапаны рассчитаны на работу совместно с электроприводами. Для более мощных систем используется фланцевая серия клапанов ZR…FA. Монтаж 4-ходовых клапанов не вызывает сложностей и предусматривает множество вариантов реализации (рис. 6).

Рис. 5. Четырехходовые клапаны V5442A и ZR…FA (Honeywell)

Рис. 6. Варианты присоединения 4-ходового клапана

Резюме

Таким образом, можно утверждать, что применение 4-ходовых клапанов практически идеально подходит для использования совместно с твердотопливными котлами, ведь они позволяют реализовать больше возможностей регулирования, чем при использовании 3-ходовых клапанов.

Применение механических термосмесительных клапанов (рис. 7) не решает задач по управлению температурами в системе и совместного использования нескольких источников тепла, а лишь позволяет поддерживать предварительно установленную постоянную температуру теплоносителя на входе в котел, без учета условий работы котла и самой системы.

Рис. 7. Применение термосмесительного клапана для поддержания постоянной температуры на входе в котел

Также использование термосмесительных клапанов больших диаметров экономически нецелесообразно, т. к. их стоимость существенно выше, чем стоимость системы с применением четырехходового клапана. На данный момент стоимость полностью автоматизированного управления с применением четырехходового клапана, на системы мощностью до 80 кВт, находится в диапазоне 400-800 евро. Срок окупаемости такой системы 3-5 лет.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале
AW-Therm . Подписывайтесь!

В широком ассортименте запорной арматуры, используемой для систем отопления, присутствует элемент, применяемый достаточно редко. Его форма напоминает тройник, хотя функции, которые он исполняет, совершенно иные. Мы говорим про трехходовой клапан, принцип работы которого будет рассмотрен в данной статье.

Принцип работы трехходового клапана

Что собой представляет данное приспособление, для чего оно вообще нужно?

Монтаж клапана своими руками

Представляем вашему вниманию несколько схем установки смешивающего клапана.

Схема, которая применяется главным образом в котельных тех систем отопления, которые подключены к гидроразделителю или же к безнапорному коллектору. Насос, который находится во втором контуре, обеспечивает нужную циркуляцию теплоносителя.

Внимание! В том случае когда клапан планируется напрямую подключаться к источнику теплоносителя на байпасе, который подключается к порту В, тогда понадобится и установка клапана с гидросопротивлением, которое будет равносильно аналогичному сопротивлению данного источника. Если это не сделать, тогда расход теплоносителя на отрезке А-В будет колебаться в зависимости от движения штока

Стоит отметить, что эта схема установки предусматривает возможное прерывание циркуляции теплоносителя через источник, если монтаж сделана без циркуляционного насоса или гидроразделителя в основном контуре

Если это не сделать, тогда расход теплоносителя на отрезке А-В будет колебаться в зависимости от движения штока. Стоит отметить, что эта схема установки предусматривает возможное прерывание циркуляции теплоносителя через источник, если монтаж сделана без циркуляционного насоса или гидроразделителя в основном контуре.

Не рекомендуется подключать клапан к напорному коллектору или теплосетям при отсутствии приборов, с чьей помощью дросселируется излишний напор. В противном случае расход теплоноситель будет серьезно колебаться.

При перегреве обрата разрешается, от излишнего напора избавляться при помощи перемычки, которая монтируется параллельно относительно подмеса клапана в контуре.

Осуществление количественной регулировки с помощью изменения затрат жидкости – является главной функцией выполняемой данным трехходовым термоклапаном. Он используется там, где есть возможность перепуска жидкости на «обратку», а вот остановка циркуляции, напротив, крайне нежелательна. Представляем также схему установки разделяющего трехходового клапана:

Важно! Подобная схема подключения стала довольно популярной в узлах водо и воздухонагрева подключенных от индивидуальных котелен. Для того чтобы увязать гидроконтуры, нужно чтобы потери напора потребителя равнялись потерям на клапане – балансире в байпасе

Показанная здесь схема должна служить для монтажа на те трубопроводы, в которых есть чрезмерный напор. Перемещение жидкости осуществляется за счет сильного напора, который образуется при помощи циркуляционного насоса

Для того чтобы увязать гидроконтуры, нужно чтобы потери напора потребителя равнялись потерям на клапане – балансире в байпасе. Показанная здесь схема должна служить для монтажа на те трубопроводы, в которых есть чрезмерный напор. Перемещение жидкости осуществляется за счет сильного напора, который образуется при помощи циркуляционного насоса.

Правила монтажа трехходового крана

1. К месту монтажа необходимо обеспечить свободный доступ.
2. «Тройник» устанавливается рычагом вверх или вбок (наружу). Рычаг управления должен свободно двигаться в нужном направлении.
3. Маркировка в виде стрелочек на корпусе прибора подскажет, как правильно его подключить к системе. Стрелки обозначают, в каком направлении будет двигаться поток.
4. При низком качестве теплоносителя перед трехходовым смесителем желательно установить фильтр.
5. В отопительном контуре «тройник» устанавливается перед циркуляционным насосом.
6. Резьбовое соединение обязательно уплотняется льняным волокном и обрабатывается герметиком.
7. При соединении под сварку необходимо избегать образования окалины внутри магистрали.

Вывод

Шаровые трехходовые краны не зря получили признание потребителей. Это устройство с компактными габаритами и лёгким весом имеет широкий функционал и значительно упрощает жизнь людей и целых предприятий. Изделия отвечают всем современным требованиям, имеют высокую надёжность, а главное – долговечность. С ними можно забыть о систематическом ремонте, поэтому их применяют в важнейших отраслях.

Примечательным является то, что такой кран можно установить самостоятельно. Сооружение работает и в горизонтальном, и в вертикальном положении. Вы легко сможете настраивать устройство под собственные нужды.

О том, как работает шаровой трехходовый кран, смотрите в видео ниже.