Трехходовой клапан для твердотопливного котла. Виды, особенности

Системы отопления с твердотопливным котлом обладают большой тепловой инерционностью и плохо поддаются контролю температуры теплоносителя. Единственное эффективное техническое решение, это применение теплоаккумулятора, основным элементом обвязки которого является трёхходовой клапан.

Принцип действия

Основным назначением трёхходового клапана является разделение единого кольца отопления, по которому циркулирует теплоноситель на два контура. Один из них имеет постоянный, а другой переменный режим подачи теплоносителя:

Постоянный выполняет регулировку, путем подмешивания в поток более теплого теплоносителя, от твердотопливного котла или теплоаккумулятора – качественный контроль температуры;
Переменный подает потребителю теплоноситель определенной температуры более интенсивно, посредством циркуляционного насоса – количественный контроль температуры системы отопления.

Главной особенностью функционирования трёхходовых клапанов любого типа является непрерывная подача теплоносителя в систему отопления независимо от типа гидравлического режима. При этом интенсивность подачи остается стабильной в любой позиции затвора. На схемах общий патрубок (подающий или принимающий) обозначается буквенным кодом “АВ”, соответственно патрубки, подключаемые к разным по температуре потокам (контурам) обозначаются раздельно “А” и “В”.

По выполняемым функциям трехходовые клапаны для твердотопливных котлов разделяют на два основных типа:

Разделительные. Теплоноситель подается на один входящий патрубок и разделяется на два потока. Используется в обвязках с переменной подачей теплоносителя на различные потребляющие контуры, выполняет количественную регулировку температуры. Как правило, это системы косвенного нагрева воды в ГВС и обвязка нагревательных (охладительных) узлов в вентиляции и кондиционирования.
Смесительные. Имеет два патрубка для приёма теплоносителя и один выход. Применяется в контрах с качественным регулированием температуры теплоносителя. Требуемая температура достигается за счёт смешивания двух разных потоков теплоносителя, имеющих различные температуры.

Принципиальная конструкция

Было реализовано несколько конструкций трёхходовых клапанов, которые, тем не менее, не влияют на выполнение устройством своих основных функций.

Трёхходовой седельный клапан

Основным элементом устройства является подвижный шток, имеющий значительный запас хода. На штоке установлен затвор, перекрывающий один из двух патрубков. Если шток пребывает в крайнем верхнем или нижнем положении. Независимо от положения затвора интенсивность подачи теплоносителя из основного патрубка “АВ” не снижается.

Конструкция применяется как для смешивания, так и для разделения потоков. В зависимости от типа теплоносителя или другой разновидности рабочей среды может изменяться конфигурация затворов, свобода хода штока, форма седел и т.п. Для таких моделей характерно использование электроприводов для дистанционного автоматического управления.

Поворотный трёхходовой клапан

Устройство имеет радиально вращающийся шток. Угол поворота составляет строго 90° и перекрывает только два патрубка. В крайнем левом или правом положении один из патрубков перекрывается полностью. В диапазоне между этими двумя позициями осуществляется подача и смешивание теплоносителя. В качестве устройства автоматического управления могут использоваться ротационные приводы.

Критерии подбора

Выбирая трёхходовой клапан для твердотопливного котла необходимо ориентироваться на следующие параметры системы теплоснабжения:

Количество контуров в системе отопления, в том числе для бойлера косвенного нагрева ГВС;
Конструкционные решения устройств управления клапаном;
Диаметр патрубков. Как правило, принимается во внимание входной патрубок;
Пропускная способность устройства и трубопроводов контуров системы отопления;
Материал изготовления клапана.

Конструкционные особенности моделей, использующихся в системах отопления

В зависимости от способа управления механизмом затвора, различают три разновидности трехходовых клапанов:

Механическая – управление потоками осуществляется вручную;
Термостатическая – термореактивный материал, который находится в термостатической головке, под воздействием температуры теплоносителя расширяется. Он сдвигает шток, поднимая затвор патрубка, увеличивая интенсивность поступления холодного теплоносителя;
Смесительная (механическая с электроприводом) – представляет собой модель с механической конструкцией. На внешнюю часть штока устанавливается электропривод, к которому подключается термочувствительный сенсор.

Каждая из представленных конструкций имеет свои достоинства и недостатки при установке в систему отопления с теплоаккумулятором и твердотопливным котлом.

Механический

Основным преимуществом является крайняя дешевизна изделия, простота и надежность устройства. В остальном же наблюдаются значительные недостатки при эксплуатации системы отопления. Механический трёхходовой клапан управляется вручную. В связи с этим пользователь должен самостоятельно определять температуру подачи теплоносителя от твердотопливного котла и теплового аккумулятора. И на основе этих данных устанавливать требуемую температуру поворотом ручки управления. Основная проблема заключается в том, что в процессе эксплуатации теплоноситель от ТТ котла и теплоаккумулятора будут иметь различные температуры и пользователю необходимо постоянно их замерять. Для этого в систему отопление на каждую трубу подачи и обратки необходимо устанавливать термометр. Такое решение не является оптимальным как с точки зрения экономических затрат, технических решений и трудоемкости дальнейшей эксплуатации.

Термостатический

Трёхходовой кран с термостатической головкой предоставляет гораздо больше удобств и преимуществ. Он поддерживает установленную температуру теплоносителя на выходе независимо от того, какую температуру теплоноситель имеет на поступлении. Это устройство является энергетически независимым. И, теоретически, идеально подходит для системы отопления на твердом топливе. Однако термостатические трехходовые краны имеют целый ряд недостатков и технических ограничений:

Небольшой диапазон рабочих температур. Одно из основных ограничений данного устройства. Большинство современных моделей может выполнять свои функции регулировки при температуре теплоносителя от 30°С(35°С) до 65°С. Этого достаточно для поддержания комфортного уровня тепла в помещении при минимальной температуре внешней среды -15°С (-17°С). Однако если температуры теплоносителя недостаточно для первоначального нагрева или более интенсивного обогрева помещения, термостатический трёхходовой кран необходимо исключить контура циркуляции теплоносителя. Для этого до и после трёхходового клапана устанавливается запорная арматура, а также байпас, по которому движется теплоноситель.
Низкая пропускная способность. Большинство моделей такого типа имеют показатель KVS около 3-4 м³ при перепаде давления в 1 бар. Этого достаточно для обеспечения управления системой теплоснабжения небольшого коттеджа или квартиры. Но в масштабных системах могут возникнуть проблемы с циркуляцией теплоносителя. Для решения этой проблемы используются более мощные циркуляционные насосы. Что в свою очередь может негативно сказаться на эффективности и работоспособности трубопроводов и системы отопления в целом.

Электромеханический (механический с электрическим сервоприводом)

В своей функциональности и эффективность управления теплоносителем смесительный электромеханический трёхходовой клапан не уступает термостатическому. Кроме того, имеет ряд существенных преимуществ:

Высокая точность – контроль температуры теплоносителя может производиться с точностью до 1°;
Широкий диапазон пропускной способности до 12 м³. Это обеспечивает потребности практически любой бытовой системы отопления;
Возможность подключения внешнего термостата для контроля температуры в помещениях.

Электромеханический трёхходовой клапан не лишён определенных недостатков. Прежде всего, это энергозависимость. Однако он потребляет сравнительно немного электроэнергии и для непродолжительной работоспособности может подключаться к блоку бесперебойного питания.

Оригинальный пост