Балансировочные клапаны для систем отопления: применение и принцип работы

Независимо от конфигурации и масштабов системы отопления (далее – СО), она нуждается в сбалансированном распределении потоков водяного теплоносителя по всем тепло обеспечивающим приборам. Одним из современных способов балансировки является применение балансировочного клапана для системы отопления.

Клапан
Балансировочный клапан для системы отопления

Цели и задачи балансировки СО

Неэффективность работы отопительных систем проявляет себя в неодинаковом прогреве жилых помещений, когда в одних комнатах люди замерзают, а в других – изнывают от жары. Основной причиной такого расхождения температур является неправильное распределение теплоносителя в СО:

  • недостаточный расход горячей воды в системе не прогревает воздух до комфортной температуры;
  • перерасход теплоносителя приводит к перегреву воздуха в помещении.

При этом излишки тепла в одних помещениях однозначно приводят к недостаче тепла в других комнатах.

Целью балансировки является дифференцированная подача тепла для равномерного обогрева всех помещений здания.

Принцип работы по балансировке с помощью балансировочных клапанов заключается в гидравлической настройке системы, путём регулировки пропускной способности каждого радиатора в отдельности. Тем самым, отпадает необходимость изменения объёмов отопительной системы в каждой комнате, например, увеличения количества секций в батарее отопления.

Задачей балансировки посредством балансировочных клапанов (далее – БК) является перераспределение потоков теплоносителя по всем участкам СО таким образом, чтобы через радиатор отопления проходил объём (расход) горячей воды, соизмеримый по тепловой мощности с обогреваемой жилой площадью.

Установка ручного или автоматического БК позволяет снизить нагрузку на отопительные котлы. В несбалансированных СО нередко ради повышения температуры в комнатах всего на 1 градус приходится перерасходовать тепловой энергии до 6%. Зато при использовании БК экономится от 25 до 40% тепловой мощности.

На рисунке ниже условно показаны различия в подаче тепла на точки теплопотребления без установленных БК и с их использованием. Оттенками красного цвета отражены более нагретые радиаторы и горячий котёл, синего – недогретые радиаторы и котёл, работающий в экономном режиме.

Схема
Схема поступления тепла в батареи отопления без балансировки и с использованием балансировочных клапанов

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.

Элементы
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
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
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).

CIMBERIO
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.

Типы балансировочных клапанов

Клапаны для балансировки производятся двух типов:

  1. Ручные БК помогают в настройке рабочих характеристик при постоянном давлении рабочей среды. Они оснащаются двумя штуцерами, через которые измеряется перепад давления на БК для более точной настройки клапана под конкретные рабочие условия.
  2. Автоматические БК работают парами при их установке в двухтрубных отопительных контурах. На рисунке ниже показана пара автоматических балансировочных вентилей, связанных между собой капиллярной трубкой.
Автоматические БК
Автоматические балансировочные вентили в связке посредством капиллярной трубки

Производители

Наиболее известными производителями балансировочных устройств являются:

  • Компании Broen и Danfoss (Дания);
  • Giacomini (Италия);
  • Vexve (Финляндия);
  • Oventrop (Германия);
  • ADL (Россия).

Монтаж системы отопления. Видео

Про нюансы монтажа системы отопления можно узнать из видео ниже.

Необходимость балансировки отопительной системы вызывают многочисленные факторы, начиная от ошибок проектировщиков, ещё на этапе разработки проекта здания и заканчивая заменой чугунных радиаторов на биметаллические. Возникающие сбои в работе системы отопления устраняются по принципу гидравлической регулировки, установленными балансировочными клапанами. Несмотря на свою сравнительно высокую стоимость, клапаны быстро окупаются за счёт экономии тепла.

Измерение
Измерение рабочих параметров балансировочного клапана

Добавить комментарий