Що таке триходовий термостатичний клапан і як він працює в системі опалення

У сучасних системах опалення триходовий клапан застосовується досить часто, оскільки є засобом якісного регулювання теплоносія — за температурою, а не за витратою. Адже подача до радіаторів оптимально нагрітої води — найкращий спосіб економити енергоносії.

Є у термозмішувальних кранів й інші корисні функції, про які ви дізнаєтесь із цієї статті. Але спочатку варто розглянути, як працює триходовий клапан, а також розібратися в його внутрішньому устрої.

Різновиди 3-ходових клапанів

Усі термостатичні триходові клапани для опалення поділяються на 3 види за будовою та принципом роботи:

• змішувальні;
• розділювальні;
• перемикальні.

Про призначення кожної з 3 різновидів можна судити за назвою. Перший тип клапана змішує два потоки теплоносія з різною температурою, другий — розділяє, третій займається перемиканням води між 2 лініями. Розпізнати їх зовні нескладно, зазвичай принцип роботи зображено на корпусі у вигляді малюнка. Ось як виглядає триходовий змішувальний клапан:

Схоже позначення стоїть на розділювальному елементі. Що ж стосується перемикальних кранів, то на їхньому корпусі зображення може й не бути, зате є суттєві зовнішні відмінності за формою.

За допомогою змішування або розділення потоків досягають оптимальної температури теплоносія, що подається до радіаторів системи опалення або контурів теплої підлоги. Перемикання використовується в газових двоконтурних котлах, коли нагріту воду потрібно почергово спрямовувати до різних теплообмінників.

Будова та принцип роботи

Щоб розібратися, з чого складається і як працює термозмішувальний триходовий кран найпоширенішого сідельного типу, слід вивчити наведену нижче схему. Всередині латунного корпусу з трьома патрубками методом лиття влаштовано 3 камери, проходи між якими перекриваються тарілчастими клапанами. Вони закріплені на одній осі — штоку, що виходить із корпусу з четвертого боку.

Принцип дії такий: при натисканні на шток починає відкриватися прохід для одного потоку і поступово закриватися для іншого, внаслідок чого в камері змішування клапана утворюється вода необхідної температури. Вона покидає латунний корпус елемента через третій патрубок. Регулювання сили натискання на шток здійснюється термоголовкою з виносним датчиком температури, встановленим відповідно до схеми.

Весь процес варто пояснити детальніше:

1. Уявіть, що з боку гарячої води надходить недостатньо прогрітий теплоносій. Тоді механізм пропускає його далі, а третій патрубок закритий. Виносний датчик наповнений термочутливою рідиною і за допомогою капілярної трубки з’єднаний із резервуаром (сильфоном) усередині термоголовки.
2. При нагріванні датчика ця рідина розширюється, її об’єм у трубці та сильфоні збільшується, внаслідок чого останній починає тиснути на шток триходового клапана. Момент натискання визначається регулюванням на шкалі термостатичної головки, налаштованої на потрібну температуру.
3. Після цього до потоку розігрітої води підмішується холодна з третього патрубка, і температура води на виході з термоклапана залишається незмінною, хоча нагрів теплоносія на вході продовжується.
4. Якщо вхідна вода продовжує нагріватися понад норму, то для збереження встановленої температури на виході термостатичний клапан може повністю перекрити вхід і відкрити бічний протік. При цьому шток опускається в крайнє нижнє положення.
5. Щойно датчик зафіксує охолодження теплоносія, головка злегка відпустить шток, відкриється сідло клапана з гарячого боку і почнеться підмішування нагрітої води.

Спосіб регулювання триходового крана термостатичною головкою з датчиком — найпопулярніший, оскільки є достатньо точним і простим, причому не потребує електрики.

Якщо говорити про розділювальний клапан, принцип його роботи практично такий самий, тільки при натисканні на шток один потік починає ділитися на два. А от у перемикальному елементі напрямок руху змінює електропривод, про що детально розказано у відео:

Використання приводів

Окрім термостатичної головки, клапаном можна керувати й іншими способами. Перший із них — ручний, коли глибину натискання штока визначає поворот рукоятки зовні корпусу. Не найкращий варіант і підходить лише тоді, коли температура води, що надходить у патрубки, незмінна. Інший варіант — керування за допомогою серво- та електропривода, що отримує команди від контролера. Для спільної роботи з різними приводами використовується й інший тип клапанів — поворотні, будову яких показано на рисунку:

Тут є певна схожість із кульовим краном, тільки робочий поворотний елемент має іншу форму отвору, щоб пропускати теплоносій одразу в двох напрямках. Принцип роботи тут простий: вісь повертається на потрібний кут, обертана приводом. Останній керується контролером, що отримує імпульси від одного або кількох датчиків. Зазвичай приводи на клапани встановлюють у складних або автоматизованих системах опалення з погодним регулюванням.

Схеми підключення клапана до системи опалення

Коли є розуміння, що таке триходовий клапан і в чому полягає його робота, можна розглянути різні схеми підключення, що залежать від призначення та ролі елемента в опаленні будинку. Встановлення термозмішувального 3-ходового клапана виконується у 4 випадках:

1. Для захисту твердопаливного котла від впливу конденсату та температурного удару після раптових відключень електроенергії.
2. Теплоносій у контурах теплої підлоги має прогріватися до 45 °С, температуру підтримує змішувальний вузол із триходовим краном.
3. Для підтримання необхідної температури води в різних гілках системи.
4. Коли потрібно підключити бойлер непрямого нагріву до одноконтурного газового котла.

Щоб захистити тепловий агрегат на твердому паливі від утворення конденсату, не можна під час його розігріву допускати подачу в котловий бак охолодженої води з радіаторної мережі. Для цього використовується така схема підключення котла з байпасом і триходовим змішувальним клапаном:

Схема працює так. Поки теплогенератор не прогрівся, вода циркулює по малому колу через байпас. При нагріванні теплоносія у зворотній лінії до 50–55 °С клапан починає відкриватися і підмішувати холодний теплоносій із системи. При виході опалювача на робочий режим байпас перекривається і весь потік іде через радіатори. Детальніше ця тема розкрита у відео:

У системі теплої підлоги цей елемент виконує ті самі функції. Циркуляційний насос ганяє теплоносій по нагрівальних контурах доти, доки він не починає охолоджуватися. Щойно це відбудеться, спрацює датчик і термоголовка, після чого триходовий клапан почне додавати в замкнений контур гарячу воду, що йде від котла. Як своїми руками правильно виконати монтаж колектора теплої підлоги, насоса і клапана, показано на схемі:

Наступний приклад використання та підключення цієї важливої деталі — обв’язка твердопаливного теплогенератора та буферної ємності — акумулятора тепла. Щоб прогріти її повністю достатньо швидко, температура теплоносія, що подається, має бути від 70 до 85 °С, яка зовсім не потрібна в системі радіаторного опалення. Знизити її якраз і допомагає триходовий клапан, встановлений за ємністю разом із окремим циркуляційним насосом.

Важливо. Встановлюючи змішувальний клапан, пам’ятайте, що насос має розташовуватися з того боку, де знаходиться завжди відкритий патрубок триходового крана.

Складна опалювальна система великого котеджу може мати безліч споживачів, що підключаються за допомогою гідрострілки та розподільного колектора. Причому в кожен із контурів треба подати теплоносій із різною температурою. Найвища потрібна бойлеру непрямого нагріву, тому на підводці до нього регулювальної арматури немає. Решті споживачів потрібен холодніший теплоносій, а тому вони підключені через триходові клапани.

У схемі з бойлером непрямого нагріву та одноконтурним газовим котлом теж не обійтися без 3-ходового крана. Завдання елемента — перемикати потік теплоносія на змійовик бойлера ГВП за командою контролера (спрацьовує електропривод).

Бюджетні елементи з фіксованою температурою води

У нескладні опалювальні системи заміських будинків, що отримують теплову енергію від ТТ-котла, допускається встановлювати триходовий клапан спрощеного типу, що діє автономно. Для роботи йому не потрібна термоголовка з температурним датчиком, та й штока там немає. Керуючий термостатичний елемент встановлено всередину корпусу і налаштовано на певну температуру води на виході, наприклад, 60 або 50 °С (вказується на корпусі).

Термозмішувальний кран цього типу завжди підтримує фіксовану температуру теплоносія на виході, змінити це налаштування неможливо. Звідси виникає плюс і мінус у використанні подібної арматури:

1. Перевага — нижча ціна, ніж вартість вузла з термоголовкою. Різниця суттєва — близько 30%.
2. Недолік — не можна регулювати нагрів теплоносія, що виходить. Коли елемент із заводу налаштований на 55 °С, то він завжди подаватиме воду з цією температурою ±2 °С.

Порада. Перед купівлею клапана спрощеної конструкції уважно читайте технічну документацію на твердопаливний котел, у ній нерідко вказується мінімальна температура зворотного теплоносія. Більше інформації щодо застосування змішувальної арматури ви знайдете в окремій публікації.

Висновок

Термостатичний триходовий кран — дуже корисна деталь системи опалення приватного будинку, що дозволяє ефективно використовувати нагрітий теплоносій, а отже, й економити паливо. Крім того, ця проста деталь відіграє роль елемента безпеки для твердопаливних котлів і дозволяє продовжити їм термін служби. З іншого боку, не варто встановлювати клапан без потреби і будь-де — із цього приводу завжди консультуйтеся зі спеціалістом у цій галузі.