Балансировочный клапан для системы отопления: виды, схемы установки, производители

В любой отопительной системе, состоящей из нескольких батарей радиаторов, температура их нагрева зависит от расстояния до нагревательного котла — чем ближе к нему, тем выше градус. Поэтому для ее эффективной работы и обеспечения различных требований к прогреву помещений в магистраль встраивают балансировочный клапан для системы отопления.

На строительном рынке представлен широкий ряд данной регулирующей арматуры, имеющей одинаковый принцип действия и некоторые различия в конструкции. Любому мастеру или хозяину, самостоятельно проводящему отопление в своем частном доме, полезно знать, для чего нужен балансировочный клапан, правила его монтажа и настройки для обеспечения эффективности, экономичности и функциональности отопительной магистрали.

Рис. 1 Тепловизионная съемка жилого дома с разбалансированным отоплением

Что такое балансировочный клапан

Для поддержания одинаковой температуры в батареях производят их регулировку за счет изменения водного потока — чем меньше теплоносителя проходит через радиатор, тем ниже его температура. Перекрывать поток можно любым шаровым краном, но в этом случае не получится установить и настроить одинаковую температуру в устройствах, если количество отопительных приборов более одного. Ее придется измерять температурными датчиками на поверхности батарей и вращением вентиля экспериментальным методом выставлять его нужное положение.

Повсеместно используемые для подстройки балансировочные вентили эффективно решают задачу поддержания баланса автоматически или путем несложных расчетов необходимой величины потока и соответствующих настроек в приборах. Конструктивно устройство частично перекрывает поток теплового носителя, уменьшая сечение труб аналогично любому запорному крану с той разницей, что необходимый объем подачи точно выставляется по шкалам настройки с помощью поворотной рукоятки механизма или автоматически.

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.

Почему стоит использовать

Установка балансировочных кранов в систему отопления, помимо поддержания одинаковой температуры батарей, в индивидуальном доме приносит следующий эффект:

• Точная регулировка температуры теплоносителя позволяет устанавливать ее значение в зависимости от назначения помещений — в жилых комнатах она может быть выше, в подсобных, кладовых, мастерских, спортзалах, местах хранения продуктов с помощью балансиров можно установить ее меньший показатель. Данный фактор повышает комфортность проживания в доме.
• Изменение потока теплоносителя с помощью балансового вентильного регулятора в зависимости от назначения помещений приносит существенный экономический эффект, позволяя экономить на топливе.
• В зимнее время при отсутствии хозяев необходим постоянный обогрев жилища — с помощью клапанов балансировки можно добиться настройки системы отопления с минимальным расходом топлива и поддержанием постоянной температуры во всех помещениях. Данное преимущество также экономит финансовые средства хозяев.

Рис. 3 Ручные балансировочные клапаны для систем отопления и горячего водоснабжения (ГВС) в доме

Заключительный вывод

Если вы самостоятельно занимаетесь монтажом отопления, то наверняка столкнетесь с балансировкой. Когда на всех радиаторах, кроме последнего, стоят балансировочные клапаны, процедура не доставит больших хлопот. Лучше брать вентили, регулируемые ключом либо отверткой, а не пластиковой рукояткой, чтобы до них не добрались дети. Не исключено, что зимой положение шпинделей придется корректировать, ведь теплопотери в помещениях бывают разными. Единственный нюанс: не делайте резких движений и открывайте краны в холодных комнатах потихоньку, по ¼ оборота.

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

Инструменты для балансировки

К ним относятся балансировочный клапан и специальный прибор для измерений.

Балансировочный клапан — разновидность запорной арматуры для регулировки гидравлического сопротивления в системах отопления. Прибор решает поставленную задачу путем изменения диаметра сечения трубы.

Современные модели Y-типа отличаются возможностью преднастройки, что ограничивает расход, отмеченный на ручке со шкалой. Конструкцией предусмотрено наличие двух ниппелей для измерения давления, температуры, перепада расхода теплоносителя. Название обусловлено формой корпуса, где конусы размещены под оптимальным углом друг к другу. Так минимизируется влияние потока теплоносителя на измерения, повышается точность настройки.

Когда необходимо устанавливать

:

• Максимальная нагрузка на систему не обеспечивает комфортную температуру.
• При постоянной нагрузке в помещении наблюдаются значительные температурные перепады.
• Нельзя достигнуть нормальной мощности обогрева.

Преимущества от установки данного устройства следующие

:

• Уменьшение расхода топлива и затрат на отопление.
• Увеличение эффективности использования системы отопления и повышения комфорта за счет возможности регулировать температуру воздуха в каждом отдельном помещении.
• Упрощает запуск.

Современный балансировочный кран

Установка балансировочного клапана предполагает использование специальных фитингов и адаптеров

Важно обратить внимание на наличие выштампованной на корпусе прибора стрелки и ее направление. Некоторые устройства монтируются строго в определенном направлении циркуляции воды. Нарушив данную рекомендацию производителя, вы спровоцируете поломку клапана и сбой в системе

По завершению установки следует выполнить замеры для определения уровня регулировки

Нарушив данную рекомендацию производителя, вы спровоцируете поломку клапана и сбой в системе. По завершению установки следует выполнить замеры для определения уровня регулировки.

Измерить перепады давления и температуры, а также расход теплоносителя на балансировочном клапане можно при помощи специального прибора.

Многофункциональное компьютерное устройство укомплектовано точными датчиками, а кроме функции измерения, способно устранять обнаруженные ошибки и проводить балансировку. Данное устройство значительно упрощает и ускоряет процесс точной настройки системы отопления.

Производителями современных устройств предусмотрена возможность их подключения к компьютеру. Установка специальной программы позволяет передавать данные на ПК для дальнейшей работы с ними.

Важно не просто купить современное оборудование, но и знать, каким им пользоваться. В противном случае процесс настройки будет неэффективным, что приведет к неправильной работе обогрева, отсутствию комфортного микроклимата, перерасходу тепловой и электрической энергии

Методика

:

• При помощи клапанов-партнеров гидравлическая система делится на модули.
• Далее проводится балансировка всех частей, начиная от стояков и коллекторов, заканчивая тепловыми пунктами. Так удается достичь проектных расходов всех модулей и клапанов при минимальных потерях давления на самих устройствах.
• После балансировки насос переключается на ту мощность, которая обеспечивает расчетную скорость циркуляции воды в системе. Это позволит настроить расход на главном модуле, расположенном у насоса.

Результат настройки клапанов балансировки — полученные данные о том, какие значения необходимы и достигнуты. Данная информация позволяет проверить качество выполненных работ и является его гарантией.

Регулятор с датчиком регулирования температуры для балансровки отопления

В результате правильно выполненной балансировки нагнетательное оборудование начинает потреблять минимум электричества, а расход тепловой энергии осуществляется рационально.

Еще одной проблемой, с которой приходится сталкиваться при отсутствии специальных устройств, является невозможность определить качество работы теплоснабжения, когда она эксплуатируется. Балансировочные клапаны Y-типа с измерительными ниппелями обладают функцией самодиагностики системы, которая заключается в следующем

:

• Определение неисправности при том, что система обогрева продолжает работать.
• Проверка технического состояния и рабочих параметров оборудования.
• Принятие решений при выявлении неисправностей.

Таким образом, выполняется поиск ошибок и их быстрая ликвидация.

Виды балансировочных клапанов

Балансировку в отопительных системах производят с помощью регулирующей арматуры двух видов:

• Ручной. Конструкция представляет собой корпус из цветных металлов (бронза, латунь), в которой помещен балансирующий элемент, степень выдвижения которого задается поворотом механической рукоятки.
• Автоматической. Автоматические приборы устанавливают на обратном трубопроводе совместно с вентилями партнерами, способными ограничивать расход среды за счет предустановки пропускной способности. При подключении они соединяются с партнерами через импульсную трубку, подключаемую к встроенному измерительному ниппелю. Если арматура устанавливается для подачи воды в прямую линию, ее рукоятка имеет красный цвет, при монтаже в обратную магистраль она делается синего цвета (модели Danfoss). К автоматическим видам относятся модели, управляемые сервоприводом, на который подается постоянное напряжение.

Механический балансир

Ручной клапан отлично работает при стабильном давлении. Идеально подходит для квартир и домов с небольшим количеством радиаторов отопления. Упрощает проведение ремонтных работ, поскольку не нуждается в отключении всей отопительной системы. Эффективное действие осуществляется в тех помещениях, где количество радиаторов не превышает 5 единиц.

При значительном числе батарей механические устройства становится причиной неправильной работы клапанов. В тот момент, когда термостат на первом радиаторе перекрыт, расход жидкости на втором увеличивается. Тогда температура теплоносителя в одних батареях повышается до кипения, но в других он нагревается слишком мало. Справиться с такой проблемой могут только автоматические модели клапанов.

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.

Для чего нужен?

Клапан – элемент отопительной системы, позволяющий равномерно распределить источник тепловой энергии по всем помещениям жилого здания. Поскольку теплоноситель, идя по пути наименьшего сопротивления, сначала поступает в ближайшие стояки здания, а более отдаленные стояки, как правило, имеет меньшую температуру, до них теплоноситель просто не доходит. Чтобы исправить подобную ситуацию, используется балансировочный клапан.

Клапан служит для создания искусственного сопротивления на пути у воды. Таким образом, не весь объем воды поступает на ближайший участок, поток распределяется так, чтобы теплоноситель поступал и на отдаленные стояки. Чтобы правильно установить балансировочные клапаны, проектные организации предварительно делают гидравлический расчет отопления. В ходе расчета определяется разница между верхним и нижним значением давления на каждом стояке здания. Поэтому клапаны также называют регуляторами перепада давления.

Каждый клапан настраивается индивидуально с учетом произведенных расчетов функционирования системы. Таким образом, основное назначение клапанов – это увязка между собой контуров системы водяного отопления. Также к функциям клапана можно отнести ограничение расхода воды по группам потребителей и балансировка рециркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения, и тепло-холодоснабжения систем вентиляции.

Монтаж клапанов

При установке клапана необходимо размещать его по стрелке на корпусе, которая указывает направление перемещения жидкости, для борьбы с турбулентностью, влияющей на точность настроек. Выбирают прямые участки трубопровода с длиной 5 диаметров прибора да его точки расположения и два диаметра после клапана. Оборудование устанавливаются в обратную ветвь системы, для проведения работ достаточно сантехнического разводного ключа, монтаж проводят в следующей последовательности:

• Перед установкой обязательно производят промывку и прочистку трубопроводной системы для избавления от возможной металлической стружки и других посторонних предметов.
• Многие приборы имеют съемную головку, для удобства установки в трубах ее следует снять в соответствии с инструкцией.
• Для монтажа можно использовать льняное волокно с соответствующей смазкой, которое наматывается на конец трубы и выходной штуцер батареи.
• Регулирующий кран накручивают на трубу одним концом, второй присоединяют к радиатору специальными шайбами (переходная муфта американка), которая помещается на выходном радиаторном штуцере или вкручивается в кран, играя роль соединительной муфты.

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.

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

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.

Рекомендуемые производители

Изготовлением подобной запорно-регулирующей арматуры занимается несколько мировых производителей. От качества материалов, точности настройки и конструкции зависит работа теплоснабжения. Поэтому рекомендуется покупать не аналоги, а оригинальные модели. Это увеличит надежность системы.

На рынке можно найти балансиры от Valtec, Danfoss, Herz и Honeywell. Они отличаются только внешним видом, функциональные особенности у них одинаковые. В таблице представлены популярные балансиры на отопление от этих производителей.

Эти модели отличаются размерами, способами подключения к трубопроводу. Часть из них рассчитаны только для холодного водоснабжения, но большинство универсальные и могут применяться для теплоснабжения и водопровода. Пример – продукция компании Данфосс.