Как работает трехходовой кран: устройство, принцип действия

Устройство трехходового клапана и принцип работы

Клапан представляет собой тройник, в котором 2 отверстия входные, и одно – выходное. В первые два поступает горячий и холодный теплоноситель, который, смешиваясь до нужной температуры, через выходное отверстие идет в систему. Корпус трехходового клана изготавливается из металла: латунь, сталь, чугун, или из другого материала, покрытого антикоррозийным сплавом.

В качестве регулирующего элемента внутри корпуса установлен шар или шток, который выполняет функцию «выключателя»: когда температура потока выходит за рамки заданных, он перекрывает сообщение между каналами. Непосредственно управление работы происходит благодаря внешнему приводу. Виды трехходовых клапанов различаются исходя из его типа.

У шаровых клапанов большая пропускная способность по сравнению со штоковыми. Соответственно, у шарового крана внутри создается меньшее гидравлическое сопротивление.

Факт! Смесительный клапан может быть без управляющего элемента, его можно регулировать самостоятельно. У такого тройника обычно установлена специальная ручка. Это неудобно и может вызвать некорректную работу системы отопления. Лучше выбирать устройство с автоматическим управлением. Если есть желание обойтись без сервопривода, следует установить на кран вентиль с термоголовкой.

Как работает клапан и для чего он нужен

Стремление к экономии энергоресурсов приводит к созданию всё новых видов оборудования, которое позволяет решать эту задачу. По своей конструкции трёхходовые клапаны объединяют в себе пару двухходовых устройств. Однако они не перекрывают течение теплоносителя, а выполняют функцию регулировки интенсивности водного потока для достижения нужного температурного режима.

Важно. Трехходовой клапан дает возможность, не меняя площадь радиаторов, обеспечивать помещение необходимым количеством тепла, исключительно в границах мощностных характеристик отопительной системы

У трехходового клапана бывают внешне различные конфигурации и разные типы приводов, но задача одна: смешать два потока воды разной температуры в один поток с установленным температурным уровнем. Жидкость при этом будет перемещаться от одного патрубка к другому, пока температура не дойдёт до необходимой величины. После этого привод будет поэтапно впускать теплоноситель из третьего патрубка для поддержания температуры требуемого температурного уровня. Поэтому и называют его «трёхходовой клапан», так как все действия происходят в три шага.

От трехходового крана к клапану

В нём есть электромеханическое устройство, которое меняет положение затвора.

Для системы отопления, клапана подключают к термостату и таким образом контролируют t в доме.

Системой клапанов можно сделать работу тёплого пола наиболее эффективной: они смогут распределять тепло в нужных количествах по отдельным строениям, этажам или комнатам.

Так же, как и краны, трёхходовые клапаны бывают смесительными и запорными. Для унитаза, например, устанавливают запорный клапан. Он полностью перекрывает струю воды, когда бачок наполнен. Смесительный трёхходовой клапан – идеальное решение для системы «тёплый пол».

Устройство и принцип работы трехходового клапана

Трехходовой клапан – это специфичный вид запорно-регулирующей арматуры, способный контролировать соотношение холодного и горячего потоков в двух замкнутых контурах. Проще говоря, он добавляет к основному отопительному контуру еще один, в котором можно поддерживать ту же температуру, либо изменять ее, настраивая клапан по своему усмотрению.

Условно трехходовой клапан можно представить в виде пары двухходовых клапанов, работа которых обратно пропорциональна: открытие одного ведет к прикрытию другого на равную величину

Важно понимать, что при этом общая интенсивность потока остается неизменной

В зависимости от принципа работы, выделяют три основные группы трехходовых клапанов:

Смесительный трехходовой клапан

Имеет два входных и один выходной патрубок. Применяется для регулирования температуры ведомого контура путем смешивания двух раздельных потоков с разной температурой в заданной пользователем пропорции.

Разделительный трехходовой клапан

Имеет один входной и два выходных патрубка. Используется для регулирования температуры путем изменения количества циркулирующего в ведомом контуре теплоносителя, а также перед системами дополнительно подогрева/охлаждения – в них подается отобранная клапаном часть потока.

Переключающий трехходовой клапан

Способен переключать поток между контурами, не влияя на его температуру и интенсивность. Переключение может осуществлять по схеме «вход-вход-выход» или «вход-выход-выход».

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Существуют также комбинированные трехходовые клапаны, способные, в зависимости от способа установки, выполнять функции как смесительной, так и разделительной фурнитуры. Однако ввиду дороговизны и сложной конструкции они менее распространены.

На рисунках выше показаны схемы трехходовых клапанов седельного типа. Существуют также конструкции поворотного типа, однако они менее долговечны и могут устанавливаться лишь в контурах с небольшим внутренним давлением. В большинстве случаев приобретение седельного клапана предпочтительнее.

Внешне трехходовой клапан представляет собой Т-образную цилиндрическую развилку, концы который оснащены унифицированной резьбой. В моделях, рассчитанных на большую интенсивность потока, роль соединительного элемента может играть торцевой фланец.

Корпуса клапанов изготавливаются из распространенных в отопительных системах материалов: чугуна, нержавеющей стали, латуни, бронзы. Элемент трехходового клапана, осуществляющий регулирование выходящего потока или потоков, называют затвором.

Конструктивно он может быть:

• шаровым – характеризуется плавностью работы, но может изнашиваться быстрее, чем аналоги других форм;
• цилиндрическим или плоским – имеет повышенный ресурс за счет большей площади контакта с гнездом;
• конусным – позволяет уменьшить габариты клапана.

Клапан должен быть оборудован надежной системой привода, которая может быть:

1. Механической – регулирование рабочего режима осуществляется путем поворота головки на необходимый угол.
2. Электронной – угол поворота затвора устанавливается электрическим сервоприводом, сигнал которому передается датчиком или системой климат-контроля.
3. Термостатическим – конструкция клапана дополняется термическим элементом, который, при повышении температуры теплоносителя на определенное значение, расширяется, поворачивая затвор.

Трехходовые клапаны с ручным управлением наиболее надежны, хотя и не предоставляют такой гибкости и оперативности настроек, как их автоматизированные аналоги. Кроме того, на ресурс клапана любого типа оказывает большое влияние наличие абразивных частиц в теплоносителе, поэтому контуры, работающие с подобной высокоточной фурнитурой, рекомендуется оборудовать улавливающими фильтрами.

Как правильно выбрать?

Подбирать трёхходовой клапан рекомендовано в магазинах специализированного типа. Выбирая модель надо отталкиваться от его характеристик. При покупке прибора нужно:

• изучить всю документацию — гарантийную, сертификат производителя, инструкцию по установке и эксплуатации;
• отдавать предпочтение бронзовым или латунным приборам — они не будут расширяться при нагревании;
• отталкиваться от пропускной способности вентиля — этот параметр должен соответствовать производительности котла;
• подобрать клапан с поперечным сечением, которое точно совпадает с размером труб пола, при несовпадении придётся покупать переходники.

Важный момент — даже кажущееся совпадение диаметров входного и выходного отверстия клапана, не говорит о пропускном уровне. На это влияет размер внутреннего сечения отверстий. Данный параметр прописывается в сопроводительных документах.

Выбирать устройство нужно исходя из размера отапливаемого помещения — для больших площадей рекомендован автоматический прибор, он способен поддерживать нагрев на должном уровне. Для маленьких комнат достаточного простого с термоголовкой, он справится со своими функциями, поэтому нет смысла переплачивать за более сложную модель.

При покупке необходимо визуально осмотреть устройство на наличие сколов, трещин. Если прибор латунный, то внутри он должен быть золотистый.

Приобретение автоматических устройств облегчит процесс регулировки. А наличие программного обеспечения позволит настраивать температуру с учётом времени и дня недели.

Полезные советы

Перед тем как запустить систему отопления, необходимо убедиться, что трехходовой кран и остальные узлы полностью исправны, не нуждаются в ремонте или замене, а также соответствуют эксплуатационным требованиям. Не рекомендуется устанавливать тройник на трубопровод с диаметром труб от 40 миллиметров

При эксплуатации в горячей среде кран открывают с особой осторожностью, в противном случае появится риск отказа гидравлического клапана

Самым лучшим материалом для трехходового крана является латунь

Специалисты рекомендуют размещать регулирующие устройства или ручку поворота со штоком таким образом, чтобы они находились в свободном доступе. При выборе подходящей модели крана желательно отдавать предпочтение изделиям из латуни. Они характеризуются большим сроком службы и устойчивостью ко всевозможным воздействиям.

Что касается способа управления, то оптимальным вариантом станет изделие с пневмоприводным контролем. Перед тем как сделать выбор и купить тройник, лучше проконсультироваться со специалистом, поговорить о возможных плюсах или минусах доступных моделей, а также почитать отзывы о них на тематических форумах.

Конструкция термосмесительного клапана и принцип действия

Как и большинство деталей и элементов конструкции твердотопливного котла, трехходовой или термосмесительный клапан так же имеет простую и понятную конструкцию. В его состав входят:

• основной корпус;
• подпружиненный шток;
• две заслонки, тарельчатого типа;
• термостатический элемент (головка с фиксированными положениями).

На рисунке-схеме подробно показан механизм в разрезе, где и как расположены его основные элементы.

В обычном режиме работы отопительной системы основные заслонки, расположенные линейно, находятся в открытом положении. Недостаточно горячая вода свободно проходит свободно из котла в отопительный контур.

Термостатическая головка, оснащенная датчиком с чувствительной к температуре жидкостью, находится в стандартном положении. При возникновении внештатной ситуации, к примеру: со стороны котла в систему начинает поступать теплоноситель, температура которого превышает заданные параметры. Срабатывает датчик контроля температуры, приводящий в движение шток. Действующий механизм перекрывает основной, прямоточный проход, открывая одновременно с этим проход со стороны, через который поступает холодная вода. В результате смешивания воды разной температуры наступает выравнивание температуры до установленной нормы. Теплоноситель, уже нормальной температуры покидает устройство через патрубок в систему отопления. Регулировка термостатической головки прибора определяется степенью нажатия сильфона с расширяющей жидкостью на шток. Соответственно определяет чувствительность приспособления.

Момент срабатывания устройства определяется регулировкой головки, настроенной на определенную температуру.

Если вода продолжает в результате предпринятых действий нагреваться, устройство перекрывает основной входящий поток, открывая доступ холодной воды из третьего патрубка. Шток в данном случае находится в крайнем нижнем положении. К основному потоку уже подмешивается вода из третьего патрубка. При изменении температуры теплоносителя в сторону снижения, шток под действием датчика снижает давление, открывая доступ горячей воде.

Для того, что бы добиться правильной работы всего механизма, необходимо точно соблюсти требования по его установке. Трехходовой клапан может устанавливаться в правостороннем или в левостороннем варианте, как на обратке, так и на подающем контуре. В процессе эксплуатации приспособление совершенно не требует обслуживания.

Виды трехходовых кранов

Особенности конструкции предполагают деление трехходовых смесителей на несколько видов:

Параметры	Виды трехходовых кранов
Тип затворного механизма	Шаровые, пробковые (цилиндрические, конусные)
Диаметр проходного отверстия в затворе	Полнопроходные, редуцированные (диаметр канала в затворном механизме несколько сужен)
Форма канала в затворном механизме	Т-образные, L-образные
Способ управления	Ручные (рычаг, бабочка), с электроприводом, с пневмоприводом
Способ соединения	Резьбовые (муфтовые, штуцерные, цапковые), сварные, фланцевые

Использование привода в комплекте с выносным термодатчиком, контроллером или ручным переключателем позволяет автоматизировать процесс управления. Модели с пневматическим приводом безопаснее электрических сервоприводных аналогов.

Советы по выбору

Обязательно наличие:

• Сертификата.
• Чека.
• Гарантии (и печатей на гарантии или паспорте с гарантией).

До покупки определитесь с диаметрами подсоединительных патрубков (они должны быть равны диаметру труб или отверстия в пробке радиатора), формой вентиля (Т- или Г-образная). Оптимальный выбор материала — латунь или нержавейка.

Проверить арматуру в магазине не удастся, но обязательно посмотрите, чтобы не было повреждений, трещин, сколов, неправильной формы, замятостей, особенно в месте терморегулятора. Если вся партия товара имеет неодинаковую форму или дефекты — ищите другой магазин.

Регулирующая аппаратура ( в том числе с электроприводом) окупается через несколько лет использования, поэтому не следует сильно экономить — продукция сомнительного качества выйдет из строя быстро, придется покупать новые термоголовки и трехходовые клапаны.

Популярные производители

Лучшее качество у трехходовых клапанов, в том числе с электроприводом, у продукции шведской фирмы ESBE. Основательность шведов и более чем столетняя история фирмы тому подтверждение.

На втором месте американская компания Honeywell. К сожалению, цена изделий этих фирм опережает даже их качество.

Стоит упомянуть фирмы HEIMEIER, HERZ, Навьен, Danfoss.

Виды

Трехходовые клапаны подразделяются по принципу действия. Бывают разделительные и смесительные клапаны. В системах теплого пола (и в радиаторах) применяются смесительные устройства, регулирующие температуру выходящего теплоносителя путем смешивания холодной и горячей воды.

По способу приведения в действие трехходовые устройства бывают:

1. Ручные. Встречаются очень редко, стоят недорого. Удобны, если теплые полы смонтированы в 1-2 комнатах – например, ванной и детской.
2. Автоматические.

В ручных положение штока и регулировка температуры выходящей воды регулируется вручную рукояткой. В автоматических движением штока управляет либо термоголовка, либо электропривод, управляемый автоматикой с термодатчиками.

Автоматические клапаны бывают:

• Самый простой вид – с термостатической головкой. Срабатывают при увеличении температуры (реагируют на повышение давления). Такие устройства используют для радиаторов. Жидкость в приводе при увеличении температуры расширяется и приводит в действие шток.
• С термостатической головкой и выносным датчиком.
• С электроприводом. Шток приводится в движение при помощи электродвигателя. Двигатель управляется контроллером, на который поступают сигналы с температурных датчиков. Привод может управлять клапаном с помощью соленоида (магнита) или механической передачи (сервопривода).
• На производстве в системах с большими давлениями и диаметрами используются пневматические или гидроприводы.

Виды клапанов приведены на фото:

Маркировка клапанов

Трехходовые клапаны маркируются буквами и цифрами:

• Название фирмы.
• Серия и номер модели (например, VTA 321).
• Условный диаметр в мм (DN 20).
• Температурный режим, например 20-45С – режим от 20 до 45 °С.
• Пропускная способность в м³ – KVS 1,6 – 1,6 м³/час.

Пример маркировки клапана фирмы ESBE выглядит следующим образом:

ESBE VTA 321 DN 20 20-45C, kvs 1,6

Типоразмеры: ½», ¾», 1″, 1¼» и так далее либо в мм – 15, 20, 25 мм и т.д.

Выбираем трехходовой клапан

Перед тем, как установить трехходовой клапан на теплый пол, его нужно правильно подобрать с учетом особенностей отопительной системы.

Факторы, влияющие на выбор данного приспособления, таковы:

• пропускная способность труб в отопительной системе;
• число контуров;
• материал внешнего корпуса клапана;
• строение и принцип управления прибором;
• сечение входного патрубка.

Что касается числа линий в отопительной системе дома, то в данном вопросе сложностей быть не должно. А вот все прочие факторы предполагают наличие у потребителя определенных технических знаний. Не имея представления об основных принципах термодинамики, сложно подобрать даже размер клапана. Поэтому чтобы не рисковать, рекомендуем проконсультироваться со специалистами, прежде чем приобретать какое-либо приспособление.

Поскольку трехходовой клапан, в сущности, является обычным краном с термостатической головкой, при наличии электропривода он может функционировать без вмешательства человека. При этом горячая вода циркулирует с такой интенсивностью, которая необходима для обеспечения необходимой температуры. Никакие дополнительные пульты управления для этого не нужны, а потребитель может не волноваться, что система отопления перегреется.

Температура горячей воды. Кто и как должен обеспечить температурный режим горячего водоснабжения (ГВС) в наших квартирах? ТРЖ – что это? Как устроен ТРЖ? Попробуем разобраться в обозначенных вопросах.

                Как Вам уже известно, что в соответствии с пунктом 2.4 СанПиН 2.1.4.2496-09 изменений к СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения», и согласно пункта 9.5.8 «Правил технической эксплуатации тепловых энергоустановок» зарегистрированных Минюстом РФ 02.04.03 за № 4358, температура горячей воды в местах водоразбора должна быть в пределах не ниже 60°С и не выше 75°С.

              А почему именно такая температура?  Да все очень просто, здесь соблюден компромисс между потребителями и «производителями» горячей воды.

         С одной стороны  потребителям выгоднее иметь более горячую воду, чтобы счетчик учитывал, как можно меньше кубических метров дорогой горячей воды, а разбавить ее холодной мы всегда сможем. В тоже время мы пользуемся водой (подставляем руки под горячую воду)  с температурой 40-50°С, и чем выше температура горячей воды, тем больше шансов ошпарить свое любимое тело, и не дай Бог, если это маленькие дети.  Пластиковые трубы, водомеры, смесители также рассчитаны на рабочую температуру 75-85°С.

         С другой стороны энергетикам и поставщикам ГВС выгоднее производить менее горячую воду, т.к. потребители ее будут использовать в большем количестве и соответственно количество кубических метров в показаниях счетчиков будет больше, а значит и энергетики получат больше денег. Менее горячую воду к тому же дешевле и быстрее нагреть, меньше нагрузка на оборудование и сети, меньше теплопотери в сетях.

       А если в отопительный период вода в сети 100°С и больше, без снижения температуры в ГВС нас могут серьезно ошпарить, т.к. это уже температура парообразования.

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.