Балансировочный клапан – принцип работы крана в системе отопления

Зачем нужны балансировочные вентили

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы по стандартной схеме

Начинающие мастера часто интересуются, зачем нужен балансировочный клапан в отопительной системе. Но прежде чем знакомится с функциональными возможностями этого агрегата, необходимо изучить принцип настройки системы. Мастеру достаточно представить тупиковую ветвь с несколькими стандартными батареями, которые выступают в качестве своеобразного источника потребления энергии. К ним поступает определённый объем нагретого теплоносителя.

Стоит отметить, что расчётная температура подбирается исходя из того, чтобы её хватало для обогрева определённого помещения.

Сложности возникают тогда, когда на радиаторы не установлены специальные термостатические вентели. Все дело в том, что любые гидравлические настройки будут осуществляться при помощи ручного балансировочного клапана. Фиксируют эту деталь на обратном трубопроводе. Когда все необходимые расчёты произведены, то вентель устанавливается на определённое количество оборотов. Как показывает практика, в регулируемой ветви всегда наблюдается постоянный расход.

Во время осуществив монтаж позволит сэкономить на радиаторах

Несмотря на это, многие владельцы частных домов задаются вопросом, как правильно отрегулировать клапан, когда расход меняется периодически. Изначально нужно отметить, что такая ситуация наблюдается тогда, когда обычные радиаторы оснащены универсальными термостатическими регуляторами, отвечающими за нагрев помещения. Такие детали могут создавать дополнительное препятствие на пути воды, которое будет влиять на интенсивность потока. При этом показатели расхода будут существенно меняться в обратном трубопроводе.

Своевременный монтаж балансировочных устройств позволит добиться того эффекта, когда не нужно устанавливать слишком много радиаторов (в основном хватает 5 штук). Если мастер решит ограничить пределы регулирования термостата, то ему удастся быстро настроить схему отопления.

Конечно, радиаторов может быть больше пяти, но они обязательно пойдут вразнос. Если перекрыть поток теплоносителя термостата первого радиатора, то мастер столкнётся с увеличением потока на второй батарее. Клапан обязательно закроется, а расход пойдёт на следующий узел. Именно этот принцип работы будет считаться актуальным для всех потребителей тепла. Если мастер не предпримет срочных мер, то одни радиаторы будут очень перегреваться, а другим, наоборот, не будет хватать теплоносителя.

Балансировочный клапан с внутренней резьбой STAD:

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

Сопроводительная информация

Балансировка на отводе трубопровода должна выполняться с использованием регулятора перепада давления. При этом должны соблюдаться следующие требования:

• Клапан должен обеспечивать стабильный перепад давления в системе с помощью регулятора с мембранным элементом.
• В клапане должна быть предусмотрена возможность изменения уставки перепада давления.
• Минимально необходимый перепад давления на клапане не должен превышать 10 кПа независимо от уставки перепада давления.
• Клапан должен быть оснащен уплотнением металл/металл (конус и седло клапана), которое обеспечивает оптимальные характеристики регулирования перепада давления при низком расходе.
• Уставка перепада давления должна задаваться линейно с помощью визуальной шкалы и без использования инструмента. Клапан должен обладать функцией блокировки для предотвращения несанкционированного изменения уставок.
• Должна иметься возможность изменения диапазона уставки путем замены пружины. Конструкция должна предусматривать возможность замены пружины под давлением.
• Диапазон уставки перепада давления клапана должен соответствовать области применения для достижения оптимальных характеристик системы (например, диапазон уставки 5–25 кПа для радиаторных систем).
• Пропускная способность клапана одного типоразмера должна соответствовать диапазону расхода в соответствии с требованиями стандарта VDI 2073 (при скорости потока воды до 0,8 м/с).
• Клапан должен обладать функцией перекрытия потока, изолированная от механизма настройки. Перекрытие потока должно осуществляться вручную/без использования инструмента.
• Клапан должен быть оснащен дренажным устройством.
• Клапан должен иметь функцию промывки. Должна иметься возможность промывки с помощью приспособлений для промывки.
• Клапан должен поставляться в комплекте с импульсной трубкой. Внутренний диаметр импульсной трубки не должен превышать 1,2 мм для достижения оптимальных характеристик системы.
• Клапан должен поставляться в комплекте с термоизолирующими скорлупами, рассчитанными на температуру до 120 °C.
• Клапан должен поставляться в надежной упаковке, которая обеспечивает безопасную транспортировку.

Характеристики изделия:

• Класс давления: PN 16.
• Температурный диапазон: 0…+120 °C.
• Присоединительный размер: DN 15–50.
• Тип соединения внутренняя резьба по ISO 7/1 (DN 15–50), наружная резьба по ISO 228/1 (DN 15–50).
• Диапазон настройки Δp: 5–25, 20–60 кПа.
• Максимальный перепад давления на клапане: 1,5 бар.
• Установка: регулятор перепада давления должен монтироваться на обратном трубопроводе и подключаться к подающему трубопроводу с помощью импульсной трубки.

источник

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

Принцип работы

Устройство вентиля хорошо видно на рисунке. А вот в чем заключается принцип его работы, в этом необходимо разобраться. Поворот регулировочной рукоятки изменяет положение золотника вентиля. В результате меняется размер сечения между ним и седлом.

Таким образом, теплоноситель, проходя через большое или маленькое сечение клапана, изменяет свое давление, поскольку меняется пропускная способность. Таким образом, регулировкой давления можно добиться равномерного распределения тепла для каждого прибора обогрева.

Для автоматической регулировки теплораспределения в систему устанавливаются два балансировочных вентиля – на входном контуре и в обратке. Они соединены между собой. Балансирующий эффект системы будет проходить автоматически.

Но для этого нужно будет в самом начале, при первом запуске, правильно отрегулировать и настроить всю систему отопления. При соблюдении всех требований изготовителя балансировочная аппаратура работает безукоризненно.

Примите к сведению: некоторые ошибочно, по совету местных «Кулибиных», пробуют вместо балансировочного вентиля установить шаровой кран. Абсурд такой идеи становится очевидным сразу, после запуска системы. Кран к регулирующей арматуре не относится ни с какой стороны.

Лучшие производители и цены

Балансировочный клапан Vexve

Останавливая выбор на той или иной модели балансировочного устройства, необходимо обратить внимание на производителя, а точнее, его репутацию и гарантии. Среди многообразия представленных на рынке компаний, выпускающих приборы для балансировки, все же выделяются те, которые уже давно заслужили доверие у потребителей:

Среди многообразия представленных на рынке компаний, выпускающих приборы для балансировки, все же выделяются те, которые уже давно заслужили доверие у потребителей:

1. Danfoss (Дания).
2. Vexve (Финляндия).
3. Broen (Дания).
4. ADL (Россия).
5. Giacomini (Италия).
6. Meibes (Германия).
7. Herz (Австрия).

Факторы, влияющие на стоимость балансировочной арматуры:

1. Пропускная способность клапана.
2. Сложность технической конструкции.
3. Свойства.
4. Функциональные возможности.
5. Способ монтажа.
6. Статус производителя.

Клапан Meibes Comap 750pv

Большой выбор имеет разную ценовую категорию, поэтому каждый потребитель сможет подобрать себе доступную модель клапана.

Также, цена балансировочного устройства включает качество и надёжность работы, в результате которой, потребитель получит не только комфорт в доме, но и снижение затрат на энергоносители.

Примеры расценок балансировочной арматуры:

• Broen статический – 86234 р.;
• Danfoss MSV-BD – 21045 р.;
• Vexve 143 015 – 6813 р.;
• Meibes Comap 750PV – 8457 р.;
• Giacomini R206A ¾ – 7047 р.;

Какие бывают клапаны для балансировки?

Стандартные шаровые краны для радиаторов отопления не справляются с регулировкой распределения тепловой энергии в трубах и радиаторах. Но тем не менее, для того чтобы распределить тепло в помещениях равномерно, такая регулировка просто необходима.

Балансировочные вентили бывают двух видов – ручные и автоматические. Ручные необходимы для того, чтобы настраивать сеть во время ее монтажа, а автоматические изменяют параметры тепловой сети в момент обогрева.

Во время подбора вентиля нужно учитывать многие характеристики, к которым относятся:

• тип и характеристики теплоносителя;
• место монтажа в системе;
• характеристики регулировки;
• параметры регулировки;
• классификация построек;

Типы отопительных систем напрямую зависят от теплоносителя, который они используют. Это могут быть антифризы, пар, вода. Они непосредственно влияют на работоспособность системы.

Немаловажной характеристикой является назначение системы. По своим параметрам системы горячего и холодного водоснабжения и отопления достаточно сильно различаются

К примеру, в системе ГВС применяются только термостатические балансировочные клапаны.

Достаточно огромное значение имеет тип здания, где будет монтироваться балансировочный вентиль. Место монтажа вентиля также играет достаточно важную роль, так как обратный и подающий трубопровод достаточно сильно отличаются друг от друга по характеристикам. И из-за этого балансировочные приборы, которые на них будут монтироваться, будут иметь существенные различия.

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

Нарушив данную рекомендацию производителя, вы спровоцируете поломку клапана и сбой в системе

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

• 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.

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.

Клапан балансировочный.

Следует отметить, что все современные системы отопления, в которых используются 

радиаторные терморегуляторы, являются динамическими системами. В результате функционирования, радиаторный терморегулятор, постоянно реагирует на малейшие изменения температуры воздуха в помещении, меняя тем самым расход теплоносителя, что приводит систему отопления в постоянно меняющийся (динамический) режим работы. Данный режим работы обуславливает необходимость применения автоматических (динамических) балансировочных клапанов.

Также клапана принято классифицировать в зависимости от назначения:

• используемой рабочей среды: воды, гликолевого раствора, пара;
• параметров рабочей среды: давления, расхода, температуры;
• места установки: подающий или обратный трубопровод, байпас;
• типа здания (одноквартирного или общественного);
• рабочей функции, предусматривающей регулировку давления, температуры, расход рабочей среды. Возможна также их комбинация;
• типу присоединения, которое может быть резьбовым или фланцевым.

Для изготовления клапанов могут использоваться различные материалы. Статические клапаны, как правило, изготавливаются из латуни (могут иметь фланцевое и резьбовое соединение) или чугуна (только фланцевое присоединение). При изготовлении динамических изделий может использоваться латунь, чугун или углеродистая сталь, позволяющая обеспечить требуемые технические характеристики.

Для удобства регулирования клапана могут комплектоваться:

• фиксатором настроенного положения;
• индикатором положения затвора и значением настройки;
• патрубком для дренажа участка, на котором монтируется клапан
• измерительной диафрагмой, позволяющей обеспечить высокоточное определение расхода;
• патрубками для измерения расхода теплоносителя, давления и перепада давления на клапане.

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.