Балансировочный клапан для системы отопления

Задаваясь целью, чтобы внутридомовая или поквартирная система отопления функционировала эффективно, ее реальные тепловые параметры должны быть предельно близки к расчетным показателям. Это возможно достичь в том случае, если грамотно выполнить распределение теплоносителя по отопительным контурам, сохранив при этом стабильные параметры по давлению и температуре.

Данная проблема особенно актуальна в развитых системах отопления, обогревающих объекты с большой площадью нагрева. Для выполнения этой задачи в систему интегрируют специализированное устройство — балансировочный клапан.

Что такое балансировочный клапан

Для сохранения равной температуры в радиаторах выполняют регулирование объема теплоносителя, проходящего через прибор, чем он меньше, тем ниже теплоотдача батареи. На практике регулировать поток возможно обычным шаровым краном, и это дает эффект если число нагревательных элементов в контуре не превышает одного. В противном случае установить шаровым краном одинаковую температуру в разных батареях не возможно.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан для системы отопления эффективно поддерживает тепловой баланс, применяя автоматическую или ручную настройку в нагревательных элементах. Конструктивно это осуществляется через специальный механизм, который частично закрывает проход теплоносителю, точно так же, как и любое запорно-регулирующее устройство, но с тем отличием, что нужный объем балансира устанавливается ручным или автоматическим способом по предустановленным шкалам настройки.

Балансировочный кран устанавливается на обратном трубопроводе. Такой подход дает возможность гарантировать постоянную скорость циркуляции воды в батареях, даже в том случае, что применяется общая линия для отопления и контура ГВС. Если по схеме балансировки предусмотрено установка балансиров у каждого радиатора, то они размещаются внизу на выходном штуцере радиатора, диагонально по отношению к шаровому крану подачи теплоносителя, размещенного в верхней части прибора отопления.

Варианты применения

В частных домах часто задействуют механические модели. Их вполне достаточно для обогрева здания площадью до 500 м². Установка ручных вентилей магистрального плана проводится в следующих ситуациях:

в строениях с разветвленной отопительной системой со множеством стояков;
в многоквартирных зданиях, оснащенных индивидуальной котельной;
во время обвязки твердотопливного котла с имеющимся теплоаккумулятором.

Радиаторные модели устанавливаются на выходе из обогревателя, тогда как магистральные вентили – исключительно в трубопроводе, возвращающем охлажденную жидкость в котельную. Если же конструкция монтируется в паре с автоматическим вентилем, тогда он может находиться как в обратном, так и подающем трубопроводе.

Стальные и алюминиевые радиаторы с нижним присоединением нередко изначально оснащаются кранами при помощи специализированной фурнитуры, выполняющей роль прикрепления подводок к таким деталям. Необходимость в монтаже вентилей также пропадает в следующих случаях:

в тупиковых механизмах незначительной длины, с одинаковыми по гидравлике «плечами»;
когда все батареи имеют термостатические клапаны с преднастройкой;
на завершающем радиаторе (тупиковом);
в механизмах коллекторного плана.

Терморегуляторы с преднастройкой, вмонтированные на подаче жидкости, также справляются с работой балансового вентиля, из-за чего на выходе отопительного механизма можно присоединить отсекающий шаровой кран. Аналогичным образом арматура устанавливается на подводках к последней по цепочке батарее, а так как необходимость в корректировке отсутствует, он должен находиться полностью в открытом состоянии.

Принцип работы балансира в отопительной системе

Принцип работы балансира
Принцип функционирования балансировочного устройства состоит в том, что седло клапана способно изменять внутренний проход. Вращением рукоятки приводится в движение соответствующая гайка и шпиндель. При откручивании клапан поднимается в верхнее рабочее положение , чем обеспечивается максимальный проток жидкости , при закручивании — шпиндель давит на седло клапана, опуская его в нижнее положение, тем самым надежно перекрывая проход жидкости по радиатору .

Радиаторная модификация, используемая для механической настройки теплового и гидравлического режимов контуров отопления, выполнена из последующих элементов:

Корпус из латуни с патрубками, имеющими резьбу для монтажа внутридомовых трубопроводов.
Литое круглое седло, расположенное внутри корпуса.
Устройство для регулировки сечения прохода теплоносителя — регулирующий шпиндель, упирающийся при завинчивании в седло.
Резиновое уплотняющее кольцо.
Защитно-предохранительный колпачок, изготовленный из металла/пластика.

Конструкция

Регулировочные клапаны различаются по конструкции. В классическом варианте устройство снабжено прямым штоком и плоским золотником, регулировка происходит за счет изменения проходного сечения между золотником и седлом. Поступательное движение золотника обеспечивается вращением рукоятки.

Также выпускаются балансиры со штоком, расположенным под углом относительно потока теплоносителя, золотник может иметь конусообразную, радиальную или цилиндрическую форму, и приводиться в действие сервоприводом.

Конструкция балансировочного клапана

Функциональные особенности балансировочного клапана для системы отопления

Магистральный балансировочный клапан
Автоматический балансировочный клапан для системы отопления для магистральной сети имеет отличие от радиаторной конструкции габаритами, углом наклона шпинделя и геометрией штуцера.

Функции автоматического балансира:

Дренаж воды из системы теплоснабжения;
подключение датчиков для измерения параметров теплоносителя;
установка импульсной улитки трубки от корректировщика давления.

Число витков, которое способен выполнить балансир — от 3 до 5, у большинства изготовителей этот показатель различается. Для того, чтобы поменять положение штока, потребуется ключ с конфигурацией шестигранника. Регулировка проводится по перепаду давления в теплосети. В процессе настройки при изменении расхода циркулирующей воды, на трубопроводе и регулировочном вентиле потери давления также меняются, что в свою очередь ведет к смене перепада на балансире.

Перепад давления в сети можно определить самостоятельно по показаниям манометров, установленным на обратке/подаче внутридомовой системы отопления. Например, при давлении на подаче/обратке 2.5 /2.0 бар, перепад составит 2.5 – 2.0= 0.5 бар. Когда клапан автоматический, он сам устанавливает перепад по заложенному конструкцией алгоритму.

Нужно отметить и то, что не всем системам теплоснабжения требуется балансировка. Например, если во внутридомовой разводке существует до трех коротких тупиковых веток, оснащенные 2-мя приборами на каждой, их работа может быть настроена с использованием шаровых кранов или обычных запорно-регулировочных вентилей.

Методы и порядок осуществления балансировки

Существует два основных метода сбалансировать приборы обогрева

Простой. Он же является наиболее трудоемким. Во время корректировки положения балансировочных клапанов осуществляются многократные замеры их показаний.
Сложный. Отличается надежностью, так как предполагает разбивку системы на модули (отдельные приборы обогрева или их группа). Каждый модуль оборудуется балансировочным клапаном, обеспечивающим его автономность. Общая мощность отопительной системы принимается за 100%, а показания отдельных частей превращают в доли (20%, 40% и так далее). Далее каждый модуль регулируется отдельно до того момента, пока показатель не будет соответствовать нужному значению.

Замер показаний балансировочного клапана
Это удобно и в плане эксплуатации, когда при необходимости легко меняется температурный ражим. Число клапанов балансировки может увеличиваться постепенно, начиная с одного устройства в области циркуляционного насоса.

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:

Тип схемы нагрева с естественной/принудительной циркуляцией.
Тепловые и гидравлические параметры сети.
точка установки во внутридомовой системе.
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.

Чем отличается балансировочный клапан от обычного крана

В отличие от обычно запорно-регулирующей арматуры балансировочный клапан, благодаря совместному действию мембраны и пружины реагирует на изменения давления, возникающие в установке. Он поддерживает перепад давления в тупиковых зонах контура в соответствии с заданным значением. Это регулирование идеально для приборов отопления постоянно работающих на сбалансированном расходе греющей жидкости .

Такой уровень управления гидродинамическими режимами повышает экономичность работы отопительной сети, и снижает себестоимость услуг отопления и не могут быть обеспечены в условиях применения только обычных шаровых вентилей.

Отличие работы балансировочного клапана от типовых вентилей:

Снижает затраты на работу насосного оборудования по циркуляции теплоносителя.
Поддерживает разницу температур — дельта Т. Клапаны, независимые от давления, обеспечивающие расчетный расход теплоносителя через радиатор для ситуаций полной или частичной нагрузки. Следовательно, рассчитанное значение дельта T будет достигнуто, что приведет к повышению эффективности источников тепла или теплообменников.
Уравновешивает циркулирующий поток, измеряет перепады давления в рабочем состоянии и блокирует нарушения заданного гидравлического режима через радиатор.
Регулировка расходом греющей воды в зависимости от предназначения объектов приносит значительный экономический эффект, благодаря низким удельным расходам топлива.
Установка минимальных расходов газа и поддержка постоянного температурного режима во всех комнатах, в том числе и в период временного отсутствия жильцов.

Назначение устройства

Все ответвления системы отопления должны получать расчетное количество теплоносителя. Раньше простые системы регулировались за счет использования труб различного диаметра. В сложных устанавливались особые шайбы, смещая которые можно было менять сечение трубопровода. Сегодня применяется особый клапан, функционирующий по принципу вентиля.

Балансировочный вентиль снабжен двумя штуцерами, благодаря которым

измеряется давление потока теплоносителя до и после прохождения через клапан;
подсоединяется капиллярная трубка, позволяющая осуществлять регулировку.

Основываясь на показаниях устройства, можно определить перепад давления при прохождении воды через регулятор, и рассчитать, согласно инструкции, сколько требуется поворотов рукоятки, чтобы оптимизировать работу отопительной системы.

Обратите внимание! Ряд производителей предлагает балансировочные клапаны с цифровым табло, но такие устройства имеют более высокую стоимость.

Балансировочный клапан в разрезе

Разновидности и схемы установки балансировочных клапанов

Размещение балансировочных кранов во внутридомовой тепловой сети помогает достичь тонкую регулировку температурного режима внутри комнат в зависимости от их назначения – в жилых ее устанавливают выше, а во вспомогательных — ниже. Такой мотиватор увеличивает комфортабельность, как квартиры, так и индивидуального дома.

Схемы установки

Для того чтобы понять принцип действия и правила расположения балансировочного клапана, нужно рассмотреть две стандартные схемы отопления:

От котлоагрегата проходят 4 контура отопления с различной протяженностью и разным числом батарей от 3 до 8.

Наладка системы с термоголовками
Также схема теплоснабжения только оборудована термостатами.

Наладка системы без термостатических клапанов

Поскольку теплоноситель всегда проходит по пути с минимальным гидравлическим сопротивлением, в 1-й схеме значительную часть тепловой энергии приобретут первые по ходу движения воды батареи, а расположенные в самом конце подающей линии получат или минимальное количество тепла или не получат его вообще. В практике довольно часто встречается ситуации, когда разность температур между этими точками составляет 10 и более градусов.

С целью обеспечения теплом удаленных радиаторов на подводках к ближайшим приборам нагрева от котлоагрегата монтируются балансировочные клапана. Посредством частичного перекрытия прохода для теплоносителя они уменьшают водяной проток, таким образом, повышая гидравлическое сопротивление вышеуказанного участка. Аналогичным методом подача настраивается и в системах, где присутствует пять и больше тупиковых линий.

Во втором варианте, ситуация гораздо сложней. Установка термостатов на батареях предоставляет возможность автоматически изменять объем воды. На удаленных линиях тепловой сети с большим числом устройств отопления, оборудованных термостатами, балансиры соединяются с автоматическими регуляторами контролирующих перепад давления.

При поддержке капиллярной трубки они подключаются балансиру, тем самым реагируя на уменьшение\увеличение расхода греющей воды в системе и, удерживают в обратной магистрали, заданное давление среды. Следовательно, тепло будет равномерно распределяться по всем комнатам, несмотря на срабатывание термостатов.

Модификации и производители

В торговой сети сегодня достаточно современных балансировочных клапанов, как отечественного, так и зарубежного производства. Последние имеют больше функционала и значительную стоимость. Развитие рынка такого оборудования вызвано требованием ЕС по вопросам внедрения энергоэффективных технологий. К слову будет сказано, но в странах ЕС запрещено запускать в эксплуатацию отопительные системы не оборудованные клапанами данной модификации.

Перечень и цены популярных моделей балансировочных клапанов:

CIM 790, Ду15, производитель Италия Cimberio, защита от давления и гидроударов, 4500 руб.
VIR Ду15-50,устройство из Италии ручной тип, латунное изготовление с предварительной настройкой и последующей фиксацией, 6525 руб.
USV-I Ду 25, производитель Danfoss Дания, с диапазоном рабочих температур от -20 до 120 С, 2768 руб.
Tadano TR100M-1, выпускается в Японии, от 15000 до 100000 руб.
Ду 50-300 мм КБЧ, выпускается в Москве, выполнен из чугуна с температурой рабочей среды до 120 С, от 3460 до 130140 руб.
Herz Штремакс-М Ду20 (3/4″) Ру10, выпускается в Австрии, латунь, температура до 110 С, 2561 руб.

Для чего проводят гидравлическую настройку СО

Основной целью балансировки отопительной системы является правильное распределение количества теплоносителя к радиаторам (батареям) за единицу времени, направляя необходимое количество тепла в места, где ощущается его дефицит.

Для более полного понимания картины, представим, что на определенном участке СО происходит ее разделение на два контура, каждый из которых ведет в разные помещения. Так как объем помещений разный, то и длина контура может различаться. Контур с большей длиной (или большим количеством отопительных приборов) имеет больше гидравлическое сопротивление. Как известно, вода (теплоноситель) всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Другими словами, по физическим законам в контур меньшей протяженностью попадет больше тепла, чем дальние радиаторы. На рисунке наглядно показано распределение тепловой энергии в двух одинаковых системах.

Не следует забывать, что в не настроенной СО теплогенератор работает, на максимуме, что негативно влияет на все элементы конструкции.

Суммируя вышесказанное, балансировку СО проводят для:

Равномерного нагрева батарей, независимо от их местоположения в системе отопления.
Экономной работы котельной установки.

Совет! Балансировка двухтрубной системы отопления (выполненной с предварительными гидравлическими расчетами), небольшой протяженности (не более 4 отопительных приборов) – необязательна

.
Во всех остальных случаях, для эффективной и экономичной работы СО гидравлическая настройка необходима!

Как регулировать балансировочный кран в системе отопления

Настройка механического балансира
Перед тем как настраивать баланс радиаторной сети необходимо изучить инструкцию к клапану, которая прилагается при его покупке. В ней обозначена схема регулировки, если пользователь правильно все установит, то сможет реально снизать затраты на тепловую энергию. Регулировку клапана можно выполнить двумя способами.

Первый способ регулировки клапана

Это самый простой и проверенный вариант регулировки, который рекомендуют опытные настройщики теплового режима в водяных сетях теплоснабжения. Для этого потребуется разделить количество оборотов клапана на число батарей, установленных в контуре нагрева по периметру комнаты. Такой прием даёт возможность правильно определять шаг алгоритма настройки. Метод состоит в закрытии всех вентилей в обратном порядке — от крайней к первой батареи по отношению к источнику нагрева.

Например, для тупиковой схемы, имеющей 4 радиатора, оснащенные механическими балансировочными клапанами и регулировкой шпинделя 4.5 оборота:

4.5:4 = 1.1 оборота

Схема открытия:

Первый балансировочный вентиль – 1.1 оборот.
Второй балансировочный вентиль – 2.2 оборот.
Третий балансировочный вентиль – 3.3 оборот.
Четвертый балансировочный вентиль – 4.5 оборот.

Второй способ настройки балансира

Существует еще один, очень качественный способ балансировки. Выполняется он намного быстрее, и содержит в себе способность учета некоторой специфики месторасположения батареи. Единственно, что для его выполнения потребуется — термометр контактного типа.

Полный процесс проходит в такой очередности:

Открывают все вентиля и дают возможность сети войти в температурное равновесие с рабочей температурой, например, в 80 С.
Измеряют температуру всех приборов отопления.
Устраняют разницу методом перекрытия первых и средних кранов. Крайние клапаны не регулируются.
Обычно, первый клапан проворачивается не более чем на 1.5 об, а средние — на 2.5 об.
Дают возможность системе прийти в температурное равновесие в течение 20 мин
Производят замер температур и выполняют настройку клапанов дальше, если в этом будет необходимость.

Как отбалансировать радиаторную сеть

Для балансировки простой схемы радиаторной сети подобные клапаны не нужны. Регулировка происходит с помощью терморегуляторов. Балансировочные клапаны необходимы, если в системе есть 2 и более ветки с несколькими радиаторами в каждой. Это актуально для отопительных систем многоквартирных домов, производственных или коммерческих помещений. Для таких схем рекомендуется установка автоматических моделей.

Порядок регулировки.

Рассчитать количество балансиров в схеме.
Шаг регулировки – от большего значения к меньшему
Рассчитывается исходя из количества клапанов. Предположим, что числовое расчетное значение на первом составляет 5,0 при общем числе балансиров – 6. Значит, следующий нужно уменьшить на 0,83 до 4,17. На третьем будет 3,33 и т.д.
После запуска отопления проверить фактическое значение давления и температуры для каждой радиаторной ветки.

В процессе эксплуатации гидравлический баланс может изменяться. Для ручных моделей нужно делать регулировку 1 раз в 2-3 месяца, для автоматических – 1 раз в год. Обязательны профилактические проверки перед каждым отопительным сезоном.

Применение балансировочных клапанов для конкретной системы теплоснабжения определяется на стадии проектирования. Исключение – в процессе работы отопления невозможно отрегулировать баланс штатными средствами. Выход – монтаж балансиров, повторная проверка системы.

В видеоматериале показан пример схемы монтажа подобной запорно-регулирующей арматуры: