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.

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

Типы клапанов

Системы теплоснабжения могут иметь перманентный или переменный расход источника тепловой энергии. В зависимости от этого показателя различают две разновидности вентиля:

• ручной;
• автоматический.

Ручные балансировочные клапана, как правило, применяют при постоянном расходе источника тепловой энергии. Регулировка осуществляется за счет рабочего конуса, выдвижение которого регулируется механическим поворотом рукояти. В свою очередь ручные клапаны подразделяются на следующие виды:

• однотрубные;
• двухтрубные.

Ручной балансировочный клапан

Автоматические балансировочные клапна используются для гидравлической увязки систем отопления и других систем с переменным расходом теплоносителя. Примером использования автоматического клапана может быть двухтрубная система с термостатом (типичный вариант системы с переменным расходом теплоносителя). Для гидравлической увязки автоматический балансировочный вентиль используется в комплекте с запорно-балансировочным клапаном.

Автоматический балансировочный клапан

Когда термостатические клапаны вследствие изменения температуры воздуха в помещении меняют расход теплоносителя через отопительные приборы, следовательно, и перепад давления, необходимо следить за тем, чтобы перепад не превысил заданное значение. Эту задачу решает автоматический клапан.

Когда термостат закрывается, перепад увеличивается до значения, установленного на клапане. В результате клапан тоже закрывается, создает оптимальные условия для работы термостатических клапанов и защищает от слишком большого перепада, следовательно, предотвращает появление шума.

Каждый такой регулятор оснащен регулировочным блоком, разработанный специально под определенный тип и размер клапана, что обеспечивает точность поддержания перепада давления. При этом теплоноситель расходуется эффективно без перерасхода, а система отопления является гидравлически устойчивой, что исключает необходимость постоянной регулировки и перенастройки системы эксплуатационными службами.

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

Принцип действия

Балансировочные клапаны предназначены для того, чтобы с их помощью добиться максимальной отдачи всех нагревательных элементов системы, а также в любой момент произвести ее регулировку.

Рекомендуем ознакомиться: Применение запорной арматуры для перекрытия потока в водопроводах

Принцип работы устройства заключается в том, что клапан изменяет проходное сечение с помощью работы деталей.

Когда рукоятку, рассчитанную для регулировки, прокручивают в любую из сторон, крутящий момент передается на гайку и шпиндель. Откручивание заставляет последний элемент подниматься из нижнего положения в верхнее. Находясь внизу, он плотно перекрывает поток, не пропуская теплоноситель по трубам.

Таким образом, когда кран откручивают, золотник пропускает определенное количество энергоносителя, увеличивая проход, когда закручивают, проход сужается, что уменьшает или полностью перекрывает поток. Поворот шпинделя изменяет пропускную способность устройства.

Любая регулировка проходного сечения влечет за собой изменение сопротивления клапана потоку воды или любого другого теплоносителя.

Вода, так же, как и любой другой энергоноситель, всегда идет путем наименьшего сопротивления. В результате дальние отопительные контуры нагреваются недостаточно. Балансировочный клапан создает искусственное сопротивление на пути воды, ускоряя ее подачу в дальние контуры. Таким образом, приспособление обеспечивает рассчитанный перепад давления.

При такой работе основная задача всей конструкции состоит в том, чтобы обеспечить максимальную герметичность. Для этого производители используют несколько вариантов уплотнительных колец:

• из фторопласта;
• из плотной резины;
• из металла.

Для точной настройки нужно изучить технические характеристики, в которых описана работа системы при определенных положениях затвора.

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.

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.

Рекомендуем ознакомиться: ППМ (пенополимерминеральная) изоляция для трубопроводов

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.

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.

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

Балансировочный клапан: как применяется, зачем и когда устанавливается в систему отопления дома

В большинстве современных систем отопления частных домов устанавливаются балансировочный клапаны. Их применение вынужденное, и не является признаком высококлассной системы, а скорее наоборот – нам потребовалось что-то там балансировать из-за сложностей. Теперь у нас нет той простоты что была раньше в самотечной системе с огромными диаметрами и чугунными радиаторами. Сейчас мы тонко настраиваем свои системы отопления балансировочными клапанами. Рассмотрим подробней их конструкцию и применение, так как без них система отопления в частном доме может оказаться неработоспособной.

Почему одни радиаторы греют, а другие нет – где балансировка?

Гидравлическое сопротивление отдельных ответвлений в системе отопления может отличаться столь значительно, что радиаторы будут с ощутимо разной температурой. Это значит, что через них движется слишком разное количество теплоносителя, а значит и энергии.

Когда в одной комнате тепло, в другой холодно, или в одном крыле дома теплее чем в другом, – это совсем не приемлемо для жильцов. Чтобы исправить ситуацию потребуются балансировочные клапана. С помощью них можно выполнить балансировку системы отопления в доме, а именно – изменить, увеличить или уменьшить, гидравлическое сопротивление какого-то ответвления и таким образом создать примерно одинаковый расход жидкости через отопительные приборы или выполнить другие требования проекта.

В случае сложной схемы отопления радиаторы в доме будут нагреваться равномерно, если будет проведена грамотная балансировка системы. Для простейших и самых экономичных систем отопления балансировочные клапаны не устанавливаются.

Конструкция и принцип действия балансировочных клапанов

По конструкции балансировочный клапан напоминает вентиль. Вращением регулировочной ручки изменяется положение тарельчатого клапана, степень открытия перепускного отверстия, а значит и гидравлического сопротивления (количества проходящего теплоносителя) в данном ответвлении.

Балансировочные клапана подразделяются:

• Ручной регулировки – настройка клапана осуществляется вручную, чем задается определенный режим работы системы, не меняющийся до следующего вмешательства человека.

• Автоматической регулировки – настройка осуществляется автоматически, чаще сервоприводом по решению электроники, в зависимости от перепадов давления в каких-то точках системы или на самом клапане. Это позволяет постоянно подстраиваться под изменения в системе, удерживая один и тот же расход жидкости через клапан или заданные давления в какой-то точке….

Какие балансировочные клапана применять: ручные или автоматические

В обычных отопительных системах частных домов, как правило, применяется ручная балансировка – предварительная настройка системы. Автоматическая подстройка режимов чаще не требуется.

Но в сложных схемах в больших частных домах, в многоквартирных домах, может оказаться целесообразным применение и автоматических балансировочных клапанов регулируемых сервоприводами или механических регуляторов давления. В таких схемах происходят значительные изменения с течением времени, включение и выключение отдельных ветвей (потребителей энергии) со значительными колебаниями давлений в разных точках. Что приводит к изменениям работы других частей системы . Чтобы сохранять первоначально заданный режим работы (начальную балансировку) и устанавливают автоматическое управление балансировочными клапанами.

Большее распространение получила схема с механическим управлением для регулятора давления. Информация по настройке снимается с балансировочного клапана с отводным патрубком для измерения давления.

Где в частном доме применяются балансировочные клапана

Всякий, уважающий свой кошелек монтажник, порекомендует снабдить каждый радиатор в доме балансировочным клапаном на обратке, вместо выключающего крана. Далеко не всегда это имеет какой-то практический смысл, но цену по оборудованию и условно – на выполнение монтажных работ, — поднимает.

• Практически балансировка между радиаторами может понадобиться, если количество радиаторов в одной тупиковой ветви 5 шт. и больше.
• Балансировка между ответвлениями почти всегда предусматривается в лучевой схеме подключения, так как сопротивление отдельных ветвей может значительно различаться. При этом балансировочные клапана устанавливаются на распределительном коллекторе.

• То же самое и с системой теплый пол – каждый контур снабжается на обратке коллектора ручным балансировочным краном.
• На подаче коллекторов могут устанавливаться балансировочные краны, регулируемые сервоприводами, – обычное решение в современных автоматизированных системах.
• Ручные балансировочные клапаны могут понадобиться между отдельными отопительными ветвями дома, подключенными к одному трубопроводу. Например, петлю Тихельмана с 10 радиаторами на 1 этаже, потребуется сбалансировать с 2 радиаторами в тупике на мансарде, которые подключены к ней параллельно и т.п. Поэтому в отбратке явно «неодинаковых» ответвлений устанавливаются балансировочные клапаны.

Эксперт рекомендует – не нужно загружать систему балансировочными сопротивлениями. Необходимо стремиться уменьшать сопротивления и тем самым обеспечивать устойчивые режимы для оборудования и экономичную работу насоса.