Балансировочный клапан – принцип работы крана в системе отопления

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.

Это означает, что следующие клапаны должны открыться на следующее количество оборотов:

Первый балансировочный клапан	на 0,9 оборотов.
Второй балансировочный клапан	1,8 оборотов.
Третий балансировочный клапан	2.7 оборотов.
Четвертый	3,6 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.

Балансировочный клапан — вид специальных устройств, которые позволяют регулировать систему отопления, обеспечивая ее гидравлическую балансировку. Такая настройка выполняется с целью обеспечения в каждой ветке системы постоянного значения расхода теплоносителя, достаточного для подачи необходимого количества теплоты к каждому подключенному радиатору. Это позволяет устранить ситуацию, когда одни отопительные приборы прогреваются сильнее, а другие — слабее. Установка таких устройств на каждом контуре позволяет снизить уровень затрат на отопления до 30%.

Однако для этого нужно знать, как настроить балансировочный клапан. Только при его правильной настройке достигается такой положительный эффект. Ошибки при регулировке приводят к разбалансировке системы и нарушению нормальной подачи тепла к радиаторам.

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

Разновидности клапанов и их конструктивные особенности

Все новые системы теплоснабжения, использующие радиаторные терморегуляторы, считаются динамическими. В процессе работы, терморегулятор, установленный на приборе отопления, реагирует на любые самые незначительные изменения температурного режима внутри комнаты, изменяя, таким образом, расход греющей воды.

Это создает в системе отопления изменяющийся или динамический режим функционирования. Он является предпосылкой внедрения автоматических/динамических балансировочных устройств.

Классификация балансировочных клапанов по параметрам:

• Видом рабочей среды теплоносителя: вода, пароводяная смесь , гликолевый состав;
• нормативные параметры теплоносителя по объемному расходу, Т и давлению;
• точки расположение на тепловой сети: подача, обратка или байпас;
• назначение и этажность объекта отопления; жилой/общественный, одноэтажный/многоэтажный;
• рабочей функции: автоматический/механический.
• практикуется также их комбинация по вариантам присоединения: резьбовое либо фланцевое.

Для выпуска клапанов можно использовать разнообразные материалы. Статические вентили, чаще всего, производятся из латуни, с фланцевым/резьбовым соединением либо чугуна, исключительно с фланцевым. Для динамических модификаций используют кроме латуни/чугуна еще и углеродистую сталь, которая способна максимально качественно обеспечить нормативные теплотехнические и гидравлические характеристики системы.

Ручные балансиры требуются для того, чтобы адаптировать тепловую сеть после установки, а автоматические меняют характеристики теплосети в период нагрева.

При выборе модификации балансира необходимо принимать во внимание различные параметры:

1. Тип схемы нагрева с естественной/принудительной циркуляцией.
2. Тепловые и гидравлические параметры сети.
3. точка установки во внутридомовой системе.
4. регулировочные параметры.

Механический балансир

Механический балансир Механический клапан имеет ручную регулировку, прекрасно действует в стабильной тепловой сети. Хорошо работает для жилых объектов с не очень большим числом приборов отопления. Облегчает выполнение ремонтно-наладочных работ, ввиду того что при ремонте отдельного нагревательного участка нет нужды отключать всю систему.

Такие модификации очень часто укомплектовываются измерительными ниппелями, способные измерять давление в системе, в зоне размещения клапана. Главное превосходство таких регуляторов является небольшая цена.

Механический балансир — эффективно устройство работает на тех объектах, где число радиаторов не более 5 единиц. При большем , механика не справляется и становится причиной разбалансировки схемы теплоснабжения. Когда термостат на 1-й батареи перекрыт, то увеличивается расход теплоносителя на втором. В связи, с чем температура воды в одних приборах отопления, может вырасти до точки кипения, а в других она будет оставаться холодной. Такую проблему могут разрешить только автоматические балансиры.

Автоматический балансир

Автоматический балансир Монтаж автоматических блоков производится на ответвления/стояках, обладающих значительным количеством батарей. От устройств механического типа они отличаются порядком функционирования. Балансир настраивают в положение наибольшей пропускной возможности. При уменьшении расхода горячей воды термостатом на одной из батарей давление увеличивается. Потом срабатывает механизм импульсной трубки, который анализирует величину перепада давления. Такой подход позволяет выполнять тонкую настройку сети.

Основные достоинства автоматических уравнителей:

• Наличие капиллярной трубки, способствующей мгновенной настройке;
• регулировочный блок при работе не меняет величину давления, тем самым не позволяя гидравлическим колебаниям в сети сбить установленный режим;
• при необходимости в общей сети можно установить особые температурные независимые зоны;
• высокая скорость настройки балансира, не позволяет термостатам перестроить свою работу, что гарантирует сбалансированную работу всей внутридомовой системы отопления.

Устройство и принцип функционирования

Устройство БК напоминает конструкцию ручного регулирующего вентиля, которым пользуются в целях изменения расхода горячего теплоносителя. При этом увеличивая или уменьшая проходное сечение прибора. На рисунке ниже показаны функциональные элементы БК.

Функциональные элементы клапана

Главное отличие БК от регулирующих и запорных устройств заключается в наличии двух измерительных штуцеров, служащих для замеров давления рабочей среды до и после механизма регулировки расхода, и оснащении регулирующего механизма маховиком-рукояткой с измерительной цифровой шкалой.

Принцип работы регулирующего расхода механизма заключается в изменении проходного сечения в посадочном седле при рабочем движении золотника.

Конструктивные исполнения БК могут быть самыми различными. Шток регулировочного устройства располагается перпендикулярно либо под углом к оси направления потока теплоносителя, золотники встречаются плоской, конусной или сферической формы, в соответствии с которой выполняется посадочная поверхность седла.

Скошенное расположение штока более предпочтительное, так как обеспечивает клапану малое гидравлическое сопротивление.

Принцип работы БК, имеющего в конструкции прямой шток и сопряжение плоского золотника с седлом, показан на рисунке ниже.

БК с прямым регулирующим штоком

Ось трубопровода и совпадающая с ней ось направления потока теплоносителя параллельны уплотняющей поверхности золотника. Плоский золотник и шпиндель резьбовой, сообщающий золотнику рабочее движение, установлены перпендикулярно оси потока.

При вращении рукоятки, которая работает как маховик, крутящий момент через винтовую пару, состоящую из неподвижной резьбовой гайки и шпинделя, сообщает золотнику рабочее поступательное движение (так называемый рабочий ход).

В процессе работы золотник перемещается в интервале от крайнего нижнего до крайнего верхнего положения. Если переместить золотник в крайнее нижнее положение, произойдёт плотное сопряжение золотника с поверхностью седла, герметично перекрывающее движение водяного потока.

В соответствии с изменением размера проходного сечения изменяется пропускная способность устройства, численно равная расходу, выраженному в куб. м/ч.

В качестве технической характеристики БК указывается его расходная характеристика, отражающая зависимость относительного расхода теплоносителя от относительного рабочего хода штока (затвора) БК при фиксированном перепаде давления.

Образец расходной характеристики балансировочного клапана

По инструкции, прилагаемой к БК, определяется параметр рабочего хода штока и подсчитывается число оборотов регулировочной рукоятки, необходимые для формирования нужного расхода теплоносителя. На рукоятке имеется цифровая шкала, показывающая количество полных оборотов открытия затвора.

Принцип настройки клапана заключается в выкручивании или закручивании рукоятки-маховика, поднимающей или опускающей шток с золотником. На рукоятке имеется ограничитель для фиксации выставленного расхода и предотвращения сбивания настроек при манипуляциях с клапаном. Например, при его использовании как запорного вентиля для полного перекрытия движения теплоносителя.

На рисунке ниже показан клапан для балансировки Ду25 производства CIMBERIO (Италия).

Балансировочный клапан CIMBERIO

Обращают на себя внимание удобные для пользования две цифровые шкалы на общей рукоятке:

• основная круговая шкала показывает число полных оборотов от 0 до 8 (показание 0 соответствует положению «полностью закрыт», показание 8 – «полностью открыт»), характеризующих степень открытия затвора клапана;
• дополнительная круговая шкала показывает десятые доли (от 0 до 9) от каждого оборота.

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.

Виды балансировочных клапанов

Установить балансировочный клапан можно на любой система отопления. Но кроме обычной комнатной двутрубчатой, существуют и другие трубопроводы. Для них конструкторы изобрели другие варианты устройства, которые можно классифицировать по разным принципам работы.

По функционированию клапаны разделяют на ручные и автоматические. Такой прибор можно поместить на одном из отрезков батареи, куда можно с легкостью дотянуться. Если человек планирует пользоваться балансирующим клапаном постоянно, то лучше использовать ручной вариант прибора. Он имеет вид насадки на трубу с вентилем, с помощью которого можно контролировать поток горячей воды. Если в комнате достаточно жарко, то достаточно покрутить вентиль, и клапан создаст препятствие внутри трубы. Таким образом, батарея имеет меньше источника нагревания, и постепенно остывает.

Также есть варианты ручных балансиров, которые предназначены сразу для регулировки нескольких радиаторов одновременно. Данный вариант прибора помогает человеку настроить одинаковую температуру воздуха во всех комнатах своей жилплощади.

Автоматический тип балансировочных клапанов осуществляет этот процесс самостоятельно без вмешательства человека. Обычно они устанавливаются парой на один трубопровод, потом выбирается минимальное и максимальное количество теплоты, которое должны выработать батареи (расчет производится профессионалами). И балансирующий клапан регулирует подачу тепла в соответствии с внесенным в устройство графиком.

Рисунок 4: ручные балансирующие клапаны для разных типов батарей

• По инженерной системе клапаны различаются на комбинированные и конкретные. По названию понятно, что балансировки конкретного типа предназначены для узкого назначения. Один вид клапанов обеспечивают только отопление в помещении, другие – занимаются водоснабжением, а третьи – кондиционированием. Комбинированные же сочетают все три назначения, при этом имея более сложную конструкцию и более высокую стоимость.
• По способу запирающего механизма внутри трубы выделяют клапаны и шары. Внутри устройства находится деталь, с помощью которой и происходит регулирование потока воды. Чаще всего покупатели предпочитают механизмы с клапанами. По их мнению, они более точные в процессе настроек. А вот шаровые задвижки наоборот – менее точные. Но в случае, если по трубам течет не обычная горячая вода, а вязкое вещество с хорошей теплоотдачей, то второй тип задвижек будет более удачным в использовании.

Рисунок 5: механизм балансира с запирающим клапаном (в разрезе)

По параметру регулировки. Балансирующие клапаны делятся на четыре типа: расходные – подсчитывает расход жидкости в трубах, температурные – следит за установленной температурой, для уравновешивания давления и комбинированные – совмещают в себе все регулировки остальных типов.

Вместе с тем, стоит помнить, что настройка потока горячей воды в теплопроводе – это не единственная переменная в данном процессе. Вместе с уменьшением подачи тепла внутри труб начинает расти давление. Поэтому обычному человеку недостаточно просто выбрать настройки своего балансира. Прежде чем начать им пользоваться, устройство нужно подключить к отопительной системе, а после задать ему стартовые настройки минимального и максимального потока жидкости. Сделать это может только профессионал. После процесса установки обычный пользователь может вводить свои коррективы в работу устройства в пределах установок мастера.

Рисунок 6: параметры регулировки балансиров (1 — расходные с помощью счетчика контролируют количество использованной воды, 2 — регулировка потока воды, 3 — регулировка температуры воздуха, 4 — регулирует давление в трубах, на изобр. находится прибор для проверки)

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 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

Особенности установки

Если вы решили приобрести балансировочный клапан «Данфосс», то первоначально должны ознакомиться с особенностями проведения монтажа. Для того чтобы гарантировать точность измерений, до и после устройства должны располагаться участки трубы, лишенные изгибов. Длина участка будет зависеть от диаметра. До клапана длина прямой трубы должна оказаться равна 5 диаметрам труб, после клапана длина должна составить два диаметра или больше. Если не учитывать данные рекомендации, когда устанавливается балансировочный клапан «Данфосс», то погрешность в измерениях может достигать 20 %.