Балансировочный клапан – принцип работы крана в системе отопления

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: Функциональные и конструктивные отличия вентиля от задвижки

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.

Как еще применяется балансировочный вентиль?

Кроме регулирования отдельных ветвей и стояков в системе отопления, устройство используется и для других целей. Например, балансовый клапан устанавливают в малый контур циркуляции твердотопливного котла, когда он замкнут на буферную емкость. Смысл заключается в том, чтобы поддерживать температуру воды в контуре не ниже 60 ºС и не ставить для этого смесительный узел. Но в этом случае расход в котловом контуре должен быть выше, чем в отопительном. Этим и занимается вентиль, устанавливаемый на подаче.

Еще вариант установки — балансировочный кран регулирует подачу теплоносителя на змеевик бойлера косвенного нагрева. Последний, как правило, присоединяется напрямую от котельного агрегата, поэтому правильно будет ограничить количество теплоносителя для подогрева бойлера. Надо сказать, что в идеале балансовыми кранами лучше оснастить все ветви системы, включая контуры теплого пола и ГВС. Подобные мероприятия повышают качество функционирования отопления и однозначно ведут к экономии энергоносителей.

//www.youtube.com/embed/fvmNrDWBRXE

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.

Что из себя представляет балансировочный клапан?

Балансировочный клапан (балансировочный кран, балансировочный вентиль) – вид трубопроводной арматуры и важный вспомогательный элемент системы отопления. Его основная функция – эффективное распределение теплоотдачи.

Любая отопительная система нуждается в правильной настройке: расчетные показатели теплоотдачи должны совпадать с реальными. Одно из наиболее современных и удобных средств для этого – балансировочные клапаны. Они представляют собой простые механические устройства, которые работают бесперебойно. Внешне несколько схожи с привычными нам ручными кранами, но обеспечивают более плавную и подвижную регулировку. Клапан отыгрывает важную роль в балансировке отопительной системы и оптимизации расхода теплоносителя.

С назначением разобрались, но как балансировочные клапаны работают?

Принцип их работы довольно прост. За счет регулировки клапана изменяется размер проходного сечения. Следом за ним – и уровень давления на том участке, где он установлен. Соответственно, с увеличением или уменьшением размера сечения меняется уровень давления и расход горячей воды, которая поступает в радиаторы. Такая балансировка системы отопления позволяет добиться максимально высокой эффективности ее работы. Отрегулировав уровень давления и расход носителя с помощью балансировочного клапана, жильцы смогут получить необходимое количество тепла в каждой из комнат. Кроме того, обычно конструкция имеет еще и специальные входы (штуцеры), благодаря которым можно подключить измерительные устройства и рассчитать расход носителя, перемещающегося по отопительной системе.

Наверное, в конструкции балансировочного клапана тяжело разобраться, из чего он состоит?

На самом деле, ничего сложного в конструкции нет. Ручной балансировочный клапан представляет собой устройство вентильного типа и обычно состоит из корпуса, механизма регулировки, непосредственно самого вентиля и двух штуцеров, которые предназначены для замера давления до и после регулирующего механизма (благодаря им и можно рассчитать итоговый расход носителя на участке). Настройка происходит с помощью шкалы оборотов, размещенной на механизме регулировки (шпинделе). Автоматическая же версия клапана дополнительно содержит в себе картридж контроля перепада давления, а ручной вентиль заменен на предустановку пропускной способности.

На рынке существует много вариаций клапанов, поэтому конструкции от разных производителей различаются и могут содержать в себе дополнительные элементы .

5 Установка балансировочного вентиля

При установочной работе нужно последовательно соблюдать несколько правил. Вначале проводится обязательная проверка с последующей промывкой и прочисткой трубопровода от возможного присутствия в нём стружки металла или иных инородных предметов.

Если у прибора есть съёмная головка, перед монтажом её нужно снять, руководствуясь инструкцией. Это облегчает установку клапана. Потом один конец крана накручивается на трубу. Другой конец через муфту подсоединяется к радиатору. Для уплотнения резьбы необходимо применять нити из льняного волокна, пропитанные специальной смазкой.

Назначение

Балансировочный кран в системе отопления используется для правильного распределения теплоотдачи. То есть, бывают случаи, что в одной комнате батареи горячее, чем это требуется, а в другой – значительно холоднее, чем хотелось бы. То есть, происходит неправильное распределение теплоносителя. Значит, требуется регулировка, чтобы исправить подобную ситуацию.

Балансировочный клапан являет собой вид запорной арматуры, посредством которого производится регулирование гидравлического сопротивления. Достигается это путем изменения диаметра сечения трубы на определенном участке.

В последнее время при проектировании отопления (как для многоквартирного, так и для частного дома) балансировочный клапан сразу добавляется в систему. Однако, что делать владельцам уже готовых отопительных систем?

Есть несколько «симптомов» которые указывают на необходимость установки запорной арматуры данного типа:

• Отсутствие комфортной температуры даже при максимальной нагрузке.
• Значительные колебания температуры в помещении при постоянно равной нагрузке в отопительной системе.
• Сложности при запуске системы – невозможность выхода на номинальную мощность.

Все это указывает на то, что требуется установить балансировочный вентиль и провести регулирование. Он позволит скорректировать поступление количества теплоносителя на тот или иной участок системы.

Преимущества использования

Установка балансировочного крана поможет решить вышеуказанные проблемы в работе отопления.

Кроме того, можно выделить следующие преимущества применения этого оборудования:

• Снижение затратности – то есть, владельцы частных домов отмечают, что после проведения балансировки системы снижается количество потребляемого топлива.
• Повышение комфорта в помещении – вы можете добиться для каждого отдельного помещения того уровня температуры, который будет более подходящим.
• Отсутствие сложностей при запуске – применения балансировочной арматуры позволит максимально упростить запуск системы.

Монтаж

Включение оборудования в систему

Балансировочные краны для отопления чаще всего используются для регулировки двухтрубных отопительных систем.

Детально о них читайте тут — https://kvarremontnik.ru/dvukhtrubnaya-sistema-otopleniya/

Монтаж элемента осуществляется посредством специальных фитингов и адаптеров. При этом следует быть внимательными: некоторые краны могут устанавливаться на трубы с определенным направлением движения теплоносителя.

На таких кранах присутствует специальная стрелка, которая показывает, в каком направлении должна перемещаться вода в трубе. Если установить вентиль, не следуя данному указанию, попытка регулирования системы с его помощью может привести в поломке самого элемента и сбою в работе всей отопительной системы.

Регулирование

После установки клапана, посредством специального оборудования, проводятся замеры, которые позволят определить, до какого именно уровня требуется регулировка. Отдельные специалисты называют данный способ достаточно трудоемким.

Важно: перед тем, как провести процедуру балансировки, следует запустить отопительную систему, подключить необходимое измерительное оборудование – это даст возможность определить качество работы. Более точные результаты балансировки можно получить, разбив отопительную систему на отдельные сегменты, и дополнив балансировочной арматурой каждый из них

В таком случае сама процедура балансировки займет значительное время – необходимо будет регулировать каждый отдельный клапан. Но и результаты будут куда лучше

Более точные результаты балансировки можно получить, разбив отопительную систему на отдельные сегменты, и дополнив балансировочной арматурой каждый из них. В таком случае сама процедура балансировки займет значительное время – необходимо будет регулировать каждый отдельный клапан. Но и результаты будут куда лучше.

Принцип работы балансировочного клапана

Чтобы понять, как действует данное устройство, вкратце разберем принцип балансировки систем отопления. Представьте себе тупиковую ветвь системы с несколькими радиаторами – потребителями тепловой энергии. По трубе к ним следует подать такое количество нагретого до расчетной температуры теплоносителя, чтобы хватало на все обогреваемые помещения. Этот расход нам известен из расчета.

Когда батареи не оснащены термостатическими клапанами и расход теплоносителя для каждого из них является постоянным, то для гидравлической настройки используется ручной балансировочный клапан. Он устанавливается на обратном трубопроводе в месте врезки его в общую магистраль. Как это правильно делается, показано на схеме:

Затем проводятся измерения, как было рассказано в предыдущем разделе, и вентиль выставляется на необходимое число оборотов. Таким образом, требуемый постоянный расход теплоносителя в регулируемой ветви обеспечен. Но что делать, когда величина расхода постоянно меняется? Эта ситуация возможна в том случае, когда на батареях стоят термостатические регуляторы, управляющие интенсивностью нагрева комнаты. Они создают на пути жидкости препятствие, уменьшая ее проток. Тогда и в общем обратном трубопроводе расход будет все время меняться.

Установка ручного балансировочного крана, обеспечивающего фиксированное количество теплоносителя, даст эффект, когда число радиаторов невелико (до 5 шт.). Ограничив пределы регулирования термостатов, схему еще можно настроить. Если же батарей больше 5, то они пойдут вразнос. Перекрывание потока воды термостатом первого радиатора приведет к его увеличению на втором. Клапан на нем тоже станет закрываться, расход пойдет на третий и так далее. В результате такой работы одни батареи будут перегреваться, другие – недогреваться, словом, полная разбалансировка всей ветки.

На ветки или стояки с большим числом отопительных приборов для четкой работы системы нужно ставить автоматические балансировочные клапаны. Как это следует делать, показано на схемах:

Принцип действия тут следующий. Выполняется настройка балансового вентиля на максимальный расчетный расход теплоносителя. В процессе работы, когда термостат любого радиатора станет уменьшать потребление горячей воды, то давление на участке начнет расти.

Посредством капиллярной трубки об этом «узнает» автоматический регулятор перепада давления. Он быстро скорректирует расход теплоносителя, и тогда остальные термостаты не успеют сработать на перекрывание, система останется гидравлически сбалансированной.

Это интересно: Устройство и правила установки отсечного клапана

Расчётное моделирование

Наиболее конструктивный и правильный метод регулировки — с помощью построения расчётной модели гидравлической системы отопления. Это можно выполнить в таком программном обеспечении как Danfoss CO и Valtec.PRG, либо же в платных продуктах вроде AutoSnab 3D. Не следует бояться платного ПО: как вы увидите позже, его стоимость не идёт ни в какое сравнение с затратами на специальные устройства автоматической балансировки, при этом расчётный проект гидравлической системы предоставит полное представление о системе, режимах её работы и физических процессах, происходящих в каждой точке. Балансировка с помощью программных расчётов производится посредством построения точной виртуальной копии системы отопления. В разных рабочих средах механизм моделирования протекает с некоторыми отличиями, тем не менее, все программы такого рода имеют дружественный и понятный пользователю интерфейс

Очень важно, чтобы построение выполнялось действительно точно: с указанием каждого фитинга, элемента арматуры, поворотов и ответвлений, присутствующих в реальной системе. Вот какие потребуются исходные данные:

• паспортные данные котла: мощность, КПД, напорно-расходный график, рабочее давление.
• сведения о циркуляционном насосе: скорость протока и напор;
• тип теплоносителя;
• материал и условный проход труб, температура окружающей их среды;
• технические сведения обо всей запорной и регулирующей арматуре, коэффициенты местных сопротивлений (КМС) каждого элемента;
• паспортные данные на запорные клапаны, зависимость их пропускной способности от падения давления и степени открытия.

После построения модели системы вся работа сводится к тому, чтобы обеспечить равенство расхода теплоносителя на каждом радиаторе. Для этого искусственно занижают пропускную способность запорных клапанов на тех радиаторах и цепях, где наблюдается существенное увеличение протока по сравнению с остальными. Когда виртуальная балансировка выполнена, для каждого радиатора выписывают Kvs — коэффициенты пропускной способности. Используя таблицу или график из паспорта клапана, определяют необходимое число оборотов регулировочного штока, после чего эти данные используют для балансировки реальной системы в натуре.

Зачем нужны балансировочные вентили

Сразу оговоримся, что далеко не каждая система требует балансировки как таковой. Например, 2—3 коротких тупиковых ветви с 2 батареями на каждой способны сразу включиться в нормальный рабочий режим при условии, что верно подобраны диаметры труб, а расстояния между приборами небольшие. Теперь давайте разберем 2 ситуации:

1. К котлу подключены 2—4 ветви отопления неравной длины с числом радиаторов от 4 до 10.
2. Тот же расклад, но с батареями, оснащенными термостатическими вентилями (описаны в другой публикации).

Пример тупиковой схемы с плечами неравной длины и нагрузки. На последнем радиаторе короткой ветви тоже нужен балансовый вентиль Поскольку основная масса воды всегда течет по пути наименьшего гидравлического сопротивления, в ситуации №1 большее количество тепла получат первые отопительные приборы, расположенные близко к котлу. Если поступление теплоносителя к этим радиаторам не ограничить, то последние батареи в цепочке нагреются гораздо слабее, разница температур между ними может составить 10 °С и более.

Таким же образом регулируется подача теплоносителя в системах с пятью и более тупиковыми ветвями. На врезках, приближенных к теплогенератору, устанавливаются ручные балансировочные краны, предназначенные для трубопроводов. Частично перекрывая проход воде, они направляют основной поток дальше по магистрали.

Ситуация №2 сложнее. Установка радиаторных термостатов с головками позволяет менять расход теплоносителя в автоматическом режиме по мере необходимости. Но представьте, что в ближней к котлу комнате распахнулось окно, температура воздуха упала, а терморегулятор полностью открылся. Тогда в последнем помещении тоже станет холоднее, ведь ему не хватит тепла, отнятого первой батареей.

Задача вентилей – ограничить расход теплоносителя на стояки (или горизонтальные ветви)

На длинных ветвях с большим числом отопительных приборов, оборудованных термоголовками, клапаны балансировочные совмещаются с автоматическими регуляторами перепада давления, как это сделано выше на схеме.

Регуляторы, связанные капиллярными трубками с балансовыми кранами, реагируют на уменьшение/увеличение расхода воды и поддерживают давление в обратке на одном уровне. Тогда всем потребителям хватает теплоносителя, несмотря на срабатывание термоклапанов. О пользе таких регулировочных кранов подробно рассказывается в видео:

Преимущества арматуры

Ручные балансировочные клапаны имеют множество достоинств. Они дешевле автоматических моделей. Кроме того, их отличают следующие особенности.

• Повышенная надежность. Устройство стабильно функционирует даже в условиях повышенных нагрузок и значительных колебаний давления.
• Ремонтопригодность. Данный тип арматуры имеет простую конструкцию, которая очень редко выходит из строя и при необходимости легко ремонтируется.
• Простая настройка. С помощью винтовой рукоятки можно установить необходимые рабочие параметры всего за пару минут.
• Точность балансировки. Несколько позиций, наглядно указанных на специальной шкале, позволяют максимально тонко настроить работу системы.
• Функциональность. Клапаны отлично подходят для функционирования в системах с разными рабочими средами и настройками.
• Перекрытие потока. При необходимости устройство может выполнять функцию запорной арматуры. При этом остановить поток можно без изменения сделанных настроек.
• Простой монтаж. Клапан быстро устанавливается на участке трубопровода с помощью фланцев или внутренней резьбы, создавая прочное и герметичное соединение.
• Съемная рукоятка. При эксплуатации клапана в стесненных условиях рукоятку можно демонтировать и управлять устройством с помощью шестигранного ключа.
• Внутренний дренаж. В корпус устройства вмонтированы патрубки, которые можно использовать для быстрого двустороннего слива системы.

Установка и эксплуатация

Профессионалы оставляют небольшой промежуток перед клапаном и прямой трубой. Это предотвращает возникновение изгибов, затрудняющих движение воды. С целью защиты от попадания грязи и пыли на элементы регулировки, непосредственно перед клапаном устанавливают специальный фильтр. Сама труба перед монтажом обязательно промывается, проверяется на отсутствие повреждений. Далее, установка осуществляется следующим образом:

1. Мастер определяется с областью, где в дальнейшем будет вмонтирован клапан. Габариты прямых зон трубы до и после элемента обязаны соответствовать следующим параметрам: 5 диаметров перед деталью, 2 и выше после нее, так как это избавляет от турбулентности.
2. Вентиль вкручивается в патрубок, заранее оснащенный паклей. Нарезку резьбы допускается выполнять плашкой либо иным аналогичным инструментом. Главное, чтобы она была не менее 7 витков.

Монтаж вентиля легко осуществляется по принципу установки шарового крана

Как именно размещается в пространстве сам вентиль, не особо важно. Главное, чтобы стрелка на корпусе соответствовала направленности потока воды. Иначе деталь будет способствовать сопротивлению жидкости

Иначе деталь будет способствовать сопротивлению жидкости.