Балансировочный клапан – принцип работы крана в системе отопления

Клапана BALLOREX

Польская компания BROEN BALLOREX в своей серии Venturi занимается выпуском ручного балансировочного клапана, обладающего высокой точностью регулирования. Такой клапан представляет собой вентиль, выполняющий две функции:

• клапана с ручной регулировкой;
• запорного шарового крана.

Он позволяет производить балансировку и гидравлическое регулирование, ограничение расхода, открытие и закрытие потока рабочей среды в системе, а так же измерение температуры рабочей среды и расхода при помощи штатного расходомера. Его можно приобрести в различных исполнениях. Линейка данных клапанов выпускается с диаметром условного прохода от DN 15 до DN 200 и номинальным давлением PN 16 Вар и PN 25 Вар. Клапана с условным диаметром от DN 15 до DN 50 и давлением 16 Вар имеют фланцевое присоединение, а клапана с давлением PN 25 Вар имеют резьбовое соединение.

Клапан BROEN BALLOREX

Все балансировочные клапана и их элементы (корпус клапана, измерительная диафрагма, отсечной шар, регулировочный шток) с условным диаметром от DN 15 до DN 50 изготавливаются из хромированной латуни. А балансировочные клапана, имеющие условный диаметр от DN 65 до DN 200 изготавливаются из стали также с фланцевым или резьбовым соединением.

Клапана серии Venturi при одинаковом условном проходе выпускаются с различной пропускной способностью, зависящей от типа исполнения: high (H), standard (S) и low (L). Кроме того серия Venturi выпускается двух типов Venturi FODRV и Venturi DRV данные клапана имеют измерительные ниппели контроля расхода. Все клапана данной компании могут быть установлены в любом положении на любом участке трубопровода перед отводом или сразу за ним, перед сужением трубопровода или после.

Также данная польская компания предлагает автоматические балансировочные клапана в различных модификациях. Клапана Ballorex DP устанавливаются на обратном трубопроводе, обеспечивая на циркуляционном кольце необходимый перепад давления при любых нагрузках. Это делает возможным поэтапный запуск объект в эксплуатацию благодаря возможности зональной балансировки. Использование Ballorex DP позволяет устранить шумовые явления, которые вызываются избыточным давлением, создаваемым в других частях отопительной системы.

https://youtube.com/watch?v=-HdmcDc0lbM

Клапана от датского производителя

Еще одним производителем является датская компания Данфос, поставляющая клапана всех типов, отличающихся высоким качеством исполнения. Ручные клапаны MSV-BD LENO относятся к клапанам нового поколения. Они позволяют решать задачи по гидравлической балансировке систем отопления. При этом они сочетают в себе функции, характерные для стандартного ручного клапана и шарового крана, обеспечивая тем самым быстрое и полное перекрытие потока. Большинство моделей позволяет снять данные на выходе и входе, однако у отдельных моделей ниппель предусмотрен только с одной стороны.

Автоматический клапан ASV-M

Автоматический ASV-M, цена которого позволяет говорить об оптимальном соотношении цены и качества, можно использовать как запорную арматуру и при необходимости присоединения импульсной трубки от ASV-P(V). ASV-I. Он позволяет ограничивать максимальный расход перемещаемого теплоносителя. Клапан комплектуется специальными заглушками под измерительные ниппели. Установив ниппели можно измерить расход теплоносителя, который протекает через конкретный участок системы.

Клапана серии ASV отличаются высоким качеством исполнения. Они позволяют поддерживать постоянную разность давлений между подающим и обратным трубопроводами. ASV-P, устанавливаемый на обратном трубопроводе, отличается фиксированной настройкой 10 кПа. В то время как ASV-PV имеет измеряемую настройку 5-25 кПа, а ASV-PV Plus – 20-40 кПа.

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

Характеристики балансировочных клапанов

Данный вид арматуры выпускается производителями в широком ассортименте. Устройства отличаются между собой по ряду критериев. Технические характеристики балансировочных клапанов определяются ГОСТом и включают:

• номинальное давление для стабильной эксплуатации (PN);
• номинальный диаметр отверстия патрубков (DN);
• пропуск Kvs (количество воды, проходящее через устройство);
• авторитет (регулирующая способность);
• расходные характеристики (параболическая, логарифмическая).

Также балансировочные клапаны классифицируются по следующим параметрам:

• типу рабочей среды (пар, вода, гликолевый раствор);
• месту монтажа (байпас, обратный или подающий трубопровод);
• виду объекта (частный дом, многоквартирное или общественное здание);
• методу присоединения (резьбовое, фланцевое).

Балансировочный клапан для системы отопления

Существующие системы теплоснабжения условно делятся на два типа:

• Динамический. Имеют условно постоянные или переменные гидравлические характеристики, к ним относятся теплотрассы с двухходовыми регулирующими клапанами. Эти системы оснащены автоматическими регуляторами дифференциальной балансировки.
• Статический. Они имеют постоянные гидравлические параметры, включают трубопроводы с трехходовыми регулирующими клапанами или без них, система оснащена статическим ручным балансировочным клапаном.

Рис. 7 Прямоточный балансировочный клапан — схема установки автоматической арматуры

В частном доме

На каждом радиаторе в частном доме устанавливается балансировочный клапан, на выходных патрубках каждого из них должны быть накидные гайки или какой-либо другой вид резьбового соединения. Применение автоматических систем не требует регулировки: при использовании двухклапанной конструкции автоматически увеличивается подача теплоносителя к радиаторам, установленным на большом расстоянии от котла.

Это связано с передачей воды к исполнительным механизмам через импульсную трубку при более низком давлении, чем в первых змеевиках котла. Применение комбинированной арматуры другого типа также не требует расчета теплоотдачи по специальным таблицам и замерам, в устройства встроены регулирующие элементы, перемещение которых осуществляется с помощью электропривода.

Если используется ручной балансир, его необходимо отрегулировать с помощью измерительных инструментов.

Рис. 8 Автоматический балансировочный клапан в системе отопления — схема подключения

Для определения объема подачи воды на каждый радиатор и, соответственно, баланса используется электронный контактный термометр, с помощью которого измеряется температура всех радиаторов отопления. Средний объем подачи для каждого нагревателя определяется делением общего объема на количество нагревательных элементов. Больший поток горячей воды должен идти к самому дальнему радиатору, меньший — к ближайшему к котлу элементу. При выполнении регулировочных работ с помощью ручного механического устройства действуйте следующим образом:

• Все регулирующие клапаны полностью открыты и вода подключена, максимальная температура поверхности радиаторов 70-80 градусов.
• Контактный термометр используется для измерения температуры всех батарей и записи показаний.
• Поскольку в самые дальние элементы необходимо подавать максимальное количество теплоносителя, они не подлежат дальнейшей регулировке. У каждого клапана разное количество оборотов и свои индивидуальные настройки, поэтому проще всего рассчитать необходимое количество оборотов по простейшим школьным правилам, основанным на линейной зависимости температуры радиатора от объема теплоносителя, через который он проходит.

Рис. 9 Балансировочные клапаны — примеры установки

Например, если рабочая температура первого радиатора от котла +80 С, а последнего +70 С при тех же объемах подачи 0,5 куб.м / ч, то на первом отопителе этот показатель уменьшается в соотношении 80 на 70, расход уменьшится и итоговый объем составит 0,435 м3 / ч. Если все клапаны настроены не на максимальный расход, а на установку среднего показателя, то нагреватели, расположенные в середине линии, можно принять за точку отсчета и таким же образом уменьшить расход ближе к котлу и увеличивайте его как можно дальше.

В многоэтажном доме или строении

Монтаж задвижек в многоэтажном доме осуществляется в обратной магистрали каждого стояка, при большом удалении от электронасоса давление в каждом из них должно быть примерно одинаковым — в этом случае расход для каждого стояк считается таким же.

Для установки в многоквартирном доме с большим количеством стояков используйте данные об объеме воды, подаваемой электронасосом, который делится на количество стояков. Полученное значение в кубических метрах в час (для клапана Danfoss LENO MSV-B) устанавливается на цифровой шкале устройства поворотом ручки.

Принцип работы

Для начала разберёмся с основными нюансами балансировки отопительных приборов. В случае, если тупиковая ветвь трубопровода подсоединяется к нескольким радиаторам отопления, каждому из отопительных приборов нужно подать достаточное количество предварительно нагретой воды. Необходимый объём жидкости берётся из предварительного расчета.

Балансировочный клапан в разрезе

Если батареи не оборудованы клапаном-термостатом, то расход воды для каждого отдельно взятого потребителя будет постоянным. Для регулирования подачи жидкости в системе можно использовать ручной балансир, который устанавливается на обратке в месте соединения трубы с общей магистралью.

В дальнейшем вентиль нужно выставить на необходимое количество оборотов — для увеличения или уменьшения диаметра отверстия. В данном случае можно достичь нормального расхода теплоносителя в ветви. Но как поступить, если расход жидкости в системе постоянно меняется?

В этой ситуации на помощь пользователю придёт балансировочный клапан, который управляет нагревом комнаты путём создания препятствия потоку жидкости. Во время работы подобного устройства происходит уменьшение объёма подачи теплоносителя.

Обратите внимание! При использовании ручного балансира возможна эффективная работа 4-5 отопительных приборов. Если пользователей больше, чем указанное число, то каждая из батарей будет получать неодинаковое количество тепла

После перекрывания водяного потока на первом радиаторе, количество жидкости увеличится и на втором, но в данном случае клапан не закроется, и излишки горячей воды пойдут далее. В результате подобной работы одни батарее будут перегреваться, а другие недополучать теплоноситель. Для регулирования системы необходима установка балансировочных клапанов

Если пользователей больше, чем указанное число, то каждая из батарей будет получать неодинаковое количество тепла. После перекрывания водяного потока на первом радиаторе, количество жидкости увеличится и на втором, но в данном случае клапан не закроется, и излишки горячей воды пойдут далее. В результате подобной работы одни батарее будут перегреваться, а другие недополучать теплоноситель. Для регулирования системы необходима установка балансировочных клапанов.

Схема функционирования

Принцип работы нашего устройства состоит в следующем: при установке вентиля на максимальный расход теплоносителя, термостат, установленный на любом из радиаторов, уменьшит потребление нагретой жидкости. Результатом такого процесса станет постепенно возрастающее давление.

Через некоторое время капиллярная трубка укажет прибору на возрастающее давление, что приведёт к корректировке расхода теплоносителя. Остальные термостаты на других отопительных приборах не успеют полностью перекрыть жидкость, и это приведёт к балансировке давления и потреблению теплоносителя в системе.

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.

Назначение и функции

Многих людей напрямую интересует, для чего собственно нужен этот кран или клапан. Какие функции он выполняет?

Ответить на этот вопрос можно, только предварительно рассмотрев условия в системах отопления.

Стандартная система отопления постоянно гоняет по своим трубам носитель от одного узла к другому. Основной обогрев осуществляется за счет подачи носителя в радиаторы или другие подобные системы. Радиатор, при наличии достаточного количества жидкости внутри и нормальной температуры, отдает тепло в помещение с большой эффективностью.

Однако так действует система трубопроводов в условиях приближенных к идеальным. К сожалению, идеальные условия часто бывает недостижимыми или частично достижимыми.

В трубопроводе с постоянно прогреваемой водой может измениться уровень давления, температура носителя. Это приводит к неравномерному распределению потока по трубам. Чего, конечно же, хотелось бы избежать.

Одни трубы в итоге получают больше тепла, другие – меньше. Для системы отопления такой вариант развития событий – наихудший. Вот для чего используется балансировочный клапан или кран.

Балансировочный клапан для системы отопления

Его задача – автоматический контроль уровня давления и прогрева носителя, а также регулировка его подачи в случае изменения вышеописанных параметров.

Кран легко настраивать, он работает за счет простой пружины и нескольких дополнительных элементов. При этом балансировочный вентиль выполняет поистине титаническую работу, отсекая на логические части отдельные ветки системы и контролируя состояние в них.

На крупных трубопроводах один кран не решит проблему, придется ставить их в большем количестве. Но поверьте – оно того стоит.

На рынке представлено масса такой продукции от разных производителей. Самые популярные марки – Штремакс, Cimberio, Stad и другие. Именно они надежно удерживают свои позиции на рынке уже многие годы.

Общий принцип действия и конструкция

Стандартный балансировочный клапан сильно похож на трубопроводный кран, только в нем есть несколько отличий.

Это тоже фитинг, но фитинг предназначенный не для полного перекрытия системы (хотя некоторые модели Штремакс, Cimberio, Stad могут заниматься и такими вещами в нагрузку к стандартной балансировке) а для ее регуляции.

Конструкция клапана

Основа балансировочных вентилей – специальная пружина, которая настраивается за счет вращения двух ручек. Ручки влияют на ее жесткость. Чем жестче пружина, тем больше давления она может выдержать.

Все механизмы уплотнены резиновыми прокладками. Возле пружины оборудован картридж упрощающий работу клапана. Закрытие потока осуществляется за счет движения золотника к седелкам фитинга. Золотник, чаще всего, тоже контролируется за счет действия пружины.

В продвинутых моделях типа Штремакс, Cimberio и Stad можно задать граничные условия для клапана, при которых он полностью закроет или откроет подачу.

Использование расходометров

Иногда клапана оборудуют расходометром. Пользование расходометром дает нам несколько преимуществ, в том числе возможность:

• следить за потоком;
• тонкой настройки;
• автоматизации процесса регуляции.

В то же время клапана с расходометром стоят довольно дорого, и могут обойтись вам, по меньшей мере в несколько раз дороже обычных.

Как правило, если устройство оборудовано расходометром, то оно относится к высшему классу фитингов, следовательно, на него также будут ставить автоматику.

Существуют и продвинутые клапана, работающие полностью за счет электронных деталей, способные к самостоятельному оцениванию ситуации, оборудованные датчиками и управляемые с единого центра. В гражданском строительстве такие решения почти не используются в силу дороговизны.

Методы балансировки

наиболее распространены следующие способы балансировки систем отопления:

• по расходу теплоносителя;
• по балансу температур.

По расходу теплоносителя

Это более точный и эффективный способ. Для него потребуется проект трубопроводной системы и оценочный расчет расхода жидкости в каждом ее сегменте. Приблизительный оценочный расчет можно выполнить самостоятельно, для более точного потребуются услуги инженера- теплотехника. На каждом сегменте должна быть смонтирован балансировочный клапан.

Работают с устройством в следующей последовательности:

• клапанами- партнерами вся система отопления разбивается на отдельные участки;
• проводятся замеры через балансировочные клапаны в каждом модуле, определяется фактический расход теплоносителя на участке;
• полученные данные сравниваются с расчетными значениями расхода для данного сегмента;
• проводится регулировка клапанов и повторная серия измерений.

Если доступен ПК с установленной программой, то задача предварительного расчета упрощается:

• данные измерений передаются на ПК, где строится тепловая и гидравлическая модель системы;
• программа выполняет балансировку, выдавая рекомендации по установке каждого клапана;

Далее мощность котла устанавливается равной расчетному значению.

Для балансировки системы отопления мощность котла устанавливается равной расчетному значению

На современном рынке предлагаются также балансировочные модули со встроенным измерителем расхода, позволяющие выполнять грубую настройку расхода жидкости без применения дорогостоящего измерительного устройства. Для неотопительных систем в небольших зданиях такой точности вполне достаточно.

После выполнения балансировки каждый теплообменник (или сегмент сети) будет получать и отдавать в помещение строго определенное количество тепловой энергии, не зависящее от расстояния между радиатором и котлом, этажа и других факторов. Преимуществами гидравлическая балансировки системы отопления являются:

• высокая точность настройки параметров системы;
• возможность сэкономить до 10% энергоресурсов по сравнению с несбалансированной системой;
• устранение шумов потока в ближних к котлу батареях и трубах.

К недостаткам можно отнести:

• высокая стоимость балансировочных клапанов и универсального измерительного устройства;
• необходимость проектной гидравлической схемы с расчетами значений потока в каждом сегменте.

Для сложных отопительных систем, а тем при балансировке системы отопления многоэтажного дома, это единственный способ повысить эффективность системы отопления.

По температуре

Нередко владелец дома, особенно недавно его приобретший, сталкивается с ситуацией, когда дом прогревается неравномерно, топливо расходуется неэффективно, а никакой документации на систему нет. Отсутствуют и тепловые расчеты.

Наиболее простым выходом в таком случае будет регулировка каждого радиатора по температуре поверхности. На каждый теплообменник придется установить регулировочный вентиль с термостатом. Потребуется также пирометр или электронный контактный термометр для измерения температуры батареи.

Работы по балансировке двухтрубной системы отопления проводятся в следующей последовательности:

• на наиболее удаленном от бойлера теплообменнике вентиль открывают полностью;
• проходя по линии трубы от дальнего радиатора к ближнему, вентиль каждого заворачивают на пропорциональное их числу количество оборотов.
• измеряют температуру на выходе каждого теплообменника;
• двигаясь от дальнего к ближнему, прикручивают или откручивают вентиль таким образом, чтобы его температура стала равна предыдущему;
• между регулировкой и измерением нужно делать паузу в 5-10 минут для стабилизации потока теплоносителя.

Достоинствами температурной балансировки являются

• доступность регулировочной арматуры;
• простота регулировки;
• не нужна гидравлическая схема и точные расчеты.

К недостаткам следует отнести:

• низкая точность регулировки;
• меньшая энергоэффективность
• зависимость температурного режима каждого радиатора от параметров всех остальных;

Такой метод применим для балансировки системы отопления своими руками в небольших постройках.

Критерии выбора

Радиаторный кран – это, как правило, устройство шарового типа, обеспечивающее регулировку расхода воды и соединение труб с радиатором. Устанавливается на байпасе, стояках, вверху батареи, в местах скопления воздуха для его стравливания.

Выбрать подходящий кран несложно, достаточно знать несколько нюансов:

• диаметр труб, к которым он будет подсоединяться (DN, в миллиметрах или дюймах);
• рабочее давление (PN, в диапазоне 15–40 и выше);
• вид соединения, наличие резьбы внутри или снаружи, американки.

Выбор должен учитывать назначение арматуры, ее локализацию, свойства среды

Важно также соотношение входа и выхода вентиля в радиаторе, их взаимное расположение

При выборе следует учитывать характеристики кранов:

• шаровая запорная арматура, хотя наиболее распространена и доступна по стоимости, не очень эффективна. Она имеет только два режима: закрытие/открытие;
• конусный вентиль – более приемлемый вариант из-за возможности промежуточного положения. Недостаток: кран необходимо возвращать в начальное положение и постоянно следить за ним;
• терморегулятор с автоматическим управлением – самый эффективный, надежный, но и намного дороже других. При его монтаже на однотрубную систему должен присутствовать байпас.