Балансировочный клапан для регулирования расхода (6 видео)

Содержание

Влияние автоматических регуляторов на гидравлический режим систем водяного отопления
Система отопления с использованием балансировочных клапанов
Выводы
Балансировочный клапан для настройки системы отопления
Зачем нужны балансировочные вентили
Где нужно ставить клапан
Конструкция и принцип работы
Как отбалансировать радиаторную сеть
Заключительный вывод
💡 Видео

Видео:Ручные балансировочные клапаны - мастер-классСкачать

Влияние автоматических регуляторов на гидравлический режим систем водяного отопления

Окончание. Начало в № 2, 2012

Система отопления с использованием балансировочных клапанов

Система показана на рис. 3. На подающем теплопроводе установлен балансировочный клапан. В этом случае общая характеристика сопротивления, а вместе с ней и потери давления в системе значительно увеличатся из-за того, что балансировочный клапан имеет большие потери давления в своей конструкции. Следовательно, насос на такой системе будет более мощный.

В расчетных условиях (все приборы работают) пропускные способности клапанов у приборов будут находиться в диапазоне 0,23…0,43 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а перепады давлений – 1097…2574 Па. Пропускная способность балансировочного клапана будет иметь значение 0,95 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а перепад давления – 12262 Па.

Проведем те же операции по разрегулировке системы, что и в первом случае.

При отключении стояка или одного отопительного прибора можно отрегулировать систему. Однако одного балансировочного клапана не будет достаточно, т. к. он не влияет на коэффициенты затекания воды в стояки и приборы, а будет изменять только общую характеристику сопротивления всей системы. Иллюстрация к этому замечанию приведена на рис. 4. Важно отметить, что при отключении первого прибора пропускные способности клапанов у приборов будут находиться в диапазоне 0,21…0,49 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а при отключении стояка – 0,20…0,39 (м 3 /ч)/бар 0,5 .

Эти цифры показывают, что отклонение расчетных значений пропускных способностей клапанов меньше относительно первого случая (без применения балансировочного клапана).

Наконец, рассмотрим третий случай (рис. 5). На каждом стояке стоит пара балансировочных клапанов (регулирующий и дублер), соединенных между собой импульсной трубкой, с помощью которой поддерживается постоянный перепад давления на стояке. Принцип работы заключается в том, что данная пара клапанов поддерживает постоянный расход на стояке при постоянном перепаде давления. Регулирующий клапан изменяет свою пропускную способность в зависимости от считываемого значения перепада давления на стояке, тем самым поддерживая постоянный расход. Однако, если учитывать, что характеристика насоса не является линейной (для стандартных насосов), то при одном и том же перепаде давления на стояке расход может быть абсолютно различным. Исследуем эту схему аналогично предыдущим (рис. 4).

Схема системы отопления при использования балансировочного клапана

1 – оборудование теплового пункта; 2 – циркуляционный насос; 3 – отопительный прибор; 4 – отключающий шаровой кран; 5 – термоклапан; 6 – балансировочный клапан

Когда система работает в расчетном режиме, пропускная способность клапанов у приборов находится в диапазоне 0,27…0,46 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Пропускная способность дублирующих клапанов неизменна и составляет 1,6 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Пропускная способность балансировочного клапана составляет 0,32; 0,275; 0,34 (м 3 /ч)/бар 0,5 для первого, второго и третьего стояка соответственно. Потери давления на трех стояках без учета потерь на балансировочном клапане составляют 1756, 1912 и 1881 Па соответственно. Этот перепад давления будет поддерживаться на каждом стояке при отключении элементов системы отопления.

Характеристики насоса и системы отопления при использовании балансировочного клапана

S_расч, S_откл, S_б.к, S_кл+б.к – характеристика сопротивления системы отопления в исходном (расчетном) режиме, при отключении первого стояка без учета регулирующего воздействия, с учетом только воздействия балансировочного клапана, с учетом воздействия клапанов у отопительных приборов и балансировочного клапана соответственно; G_расч, G_рег – расход теплоносителя системы отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_расч, ΔP_рег – потери давления в системе отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_б.к – потери давления на балансировочном клапане; ΔP_кл – дополнительные потери давления в сети, связанные с уменьшением пропускной способности на клапанах у отопительных приборов; ΔP_откл – изменение потерь давления в системе после отключения первого стояка

При отключении первого прибора или стояка на балансировочных клапанах происходит изменение пропускной способности в зависимости от потерь давления на стояке. Однако и здесь для полного регулирования системы следует изменить значения пропускных способностей клапанов у приборов. Они будут находиться в диапазоне 0,29…0,44 (м 3 /ч)/бар 0,5 при отключении прибора и 0,25…0,5 (м 3 /ч)/бар 0,5 при отключении первого стояка. Заметим, что эти значения мало отличаются от расчетных, что говорит об устойчивой работе системы.

Первая система (рис. 2) проста в устройстве, более дешевая, как с точки зрения капитальных затрат, так и эксплуатационных, и, самое главное, способна саморегулироваться. Правда, точность регулирования в таком случае (по отклонению расходов в отопительных приборах) может достигать 8–11 % в связи с тем, что автоматике или человеку довольно сложно точно опустить шпиндель клапана на необходимую глубину. Это обусловлено тем, что при низких значениях пропускной способности ход штока сильно влияет на количество теплоносителя, проходящего через клапан. Эти исследования подробно приведены в [1].

Вторая система (рис. 4) положительна тем, что часть регулирующего воздействия на себя берет балансировочный клапан, а точность регулировки составляет от 7 до 9 %.

Схема системы отопления при использовании пары балансировочных клапанов на каждом стояке
1 – оборудование теплового пункта; 2 – циркуляционный насос; 3 – отопительный прибор; 4 – отключающий шаровой кран; 5 – термоклапан; 6 – балансировочный клапан; 7 – балансировочный клапан постоянного перепада давления; 8 – дублер балансировочного клапана

Сложность регулировки заключается в том, что балансировочный клапан будет обслуживать специалист, хорошо знакомый с гидравликой данной системы, который будет знать, насколько надо увеличить сопротивление на клапане в случае отключения элементов системы отопления. Такой вариант возможен только тогда, когда планово отключаются целые ветви системы отопления.

Третья система (рис. 6) вполне удовлетворяет в плане автоматической регулировки. Почти всю регулирующую способность на себя берут балансировочные клапаны, и точность регулировки достигла в исследованиях условиях 1–3 %. Однако стоимость такой системы будет значительна, будут велики затраты на сервисное обслуживание клапанов, а его еще надо обеспечить, а также из-за значительных потерь давления на клапанах будет большой расход электроэнергии, потребляемой циркуляционными насосами.

Характеристики насоса и системы отопления при использовании балансировочных клапанов на каждом стояке

S_расч, S_откл, S_б.к, S_кл+б.к – характеристика, соответственно, сопротивления системы отопления в исходном (расчетном) режиме, при отключении первого стояка без учета регулирующего воздействия, с учетом только воздействия балансировочного клапана, с учетом воздействия клапанов у отопительных приборов и балансировочного клапана; G_расч, G_рег – расход теплоносителя системы отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_расч, ΔP_рег – потери давления в системе отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_б.к – потери давления в сети, связанные с регулирующим воздействием балансировочных клапанов; ΔP_кл– дополнительные потери давления в сети, связанные с уменьшением пропускной способности на клапанах у отопительных приборов; ΔP_откл – изменение потерь давления в системе после отключения первого стояка

Выводы

Основным фактором, влияющим на выбор количества и типа арматуры, является назначение здания и вида его эксплуатации. Например, если это жилое или административное здание, в котором не предусматривается полное длительное отключение целых стояков или ветвей (только в аварийных случаях), то вполне можно применить классический метод увязки колец циркуляции диаметрами труб. Конечно, желательно и даже необходимо у каждого прибора установить термоклапаны, т. к. это будет залогом энергоэффективности системы. А также обеспечит автоматическую регулировку системы и поддержание комфортных условий в каждом помещении.

Однако, если провести качественный гидравлический расчет системы, то можно обойтись и без регуляторов. Нужно при этом установить клапаны с определенной пропускной способностью и зафиксировать ее. Тогда комфорт будет достигнут тогда, когда вся система отопления полностью задействована.

Если проектируется система отопления в здании, например, гостиницы, где регулирование теплоотдачи прибора является одной из важных составляющих достижения комфорта, или, например, фитнес-центра, где спортзалы могут полностью отключаться, то очень важно учесть разрегулировочное воздействие системы. Могут отключаться не только отдельные приборы в отдельных помещениях, но и целые стояки, ветви, корпуса. В таком случае можно предложить два способа регулирования.

Первый способ применим, если этажность и протяженность здания довольно велика, здание имеет много корпусов, а регулирования невозможно достичь только за счет клапанов у приборов, то можно установить достаточное количество регулирующей арматуры и автоматики на всей системе отопления. При любом разрегулировочном воздействии на систему будет восстановлен необходимый расход на каждом приборе.

Этот способ имеет ряд положительных качеств, таких как упрощенный гидравлический расчет, точное регулирование системы при различных воздействиях, пониженный расход металла и возможность организовать один мощный тепловой пункт в большом здании, а систему отопления сделать более протяженной.

Минусы первого способа будут существенными: завышенный расход электроэнергии, необходимость обслуживания системы, меньшая надежность всех элементов, высокие капитальные затраты на регулирующую арматуру. Также важно заметить, что необходимо соблюдать жесткие требования к качеству воды. Регулирующая арматура имеет элементы, имеющие низкие сечения для прохода воды, поэтому если на них будут осаждаться загрязнения, то они быстро выйдут из строя.

Второй способ предлагает разбить систему отопления на несколько систем, провести качественный гидравлический расчет и обеспечить регулирование только за счет клапанов у приборов. Таким образов, при необходимости можно отключить целую систему отопления, что никак не повлияет на работу остальных систем.

У этого способа имеются минусы: повышенная металлоемкость, возможно, будет необходима установка нескольких тепловых пунктов (для больших зданий) и более сложный гидравлический расчет.

Однако такая система имеет множество плюсов. Насосы в такой системе будут менее мощными, а значит и расход электроэнергии на них будет значительно меньше, чем в первом способе. Будет повышена надежность системы, т. к. она состоит из меньшего числа элементов, которые могут выйти из строя. И, наконец, удешевление системы за счет сокращения количества дорогой арматуры.

Если система отопления небольшая и здание имеет небольшую протяженность и этажность, то необходимо проводить качественный гидравлический расчет с увязкой каждого кольца и проведение анализа работы системы.

Каким бы не было решение при выборе различных методов конструирования системы отопления проектировщик должен помнить несколько принципов:

проект должен быть экономичным, как с точки зрения капитальных затрат, так и с точки зрения эксплуатационных;
проектируемая система отопления должна быть проста и удобна в монтаже, быть надежной и ремонтопригодной;
должны быть хорошо продуманы и проверены расчетом возможные изменения гидравлики системы при расчетном и эксплуатационных режимах;

При выполнении этих требований проект будет по-настоящему качественен, а система отопления – долговечной и удобной в эксплуатации.

Видео:Для чего нужны балансировочные (настроечные) клапаны в системе отопления? - ответ от эксперта ValtecСкачать

Балансировочный клапан для настройки системы отопления

Обычными шаровыми кранами нельзя регулировать поток воды в трубах или радиаторах. Но для правильного распределения теплоносителя по батареям такая регулировка необходима. Ручной балансировочный клапан (иначе – вентиль) как раз и служит для настройки системы водяного отопления. В публикации мы расскажем, где ставится балансовый кран и как его правильно использовать при балансировке отопительной сети частного дома.

Видео:Ручные балансировочные клапаны Danfoss. Гидравлическая балансировка инженерных системСкачать

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:

К котлу подключены 2—4 ветви отопления неравной длины с числом радиаторов от 4 до 10.
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.

Чтобы направить к дальним батареям требуемое количество теплоносителя, на подводках к ближним приборам ставятся радиаторные балансировочные вентили, изображенные на фото. Они ограничивают проток воды, частично перекрывая проходное сечение труб и увеличивая гидравлическое сопротивление участка.

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:

Видео:как настроить автоматический балансировочный клапан ASV-PV, DanfossСкачать

Где нужно ставить клапан

В большинстве частных домов используются только ручные радиаторные вентили. Их вполне достаточно, чтобы настроить нормальную работу водяного отопления в коттеджах площадью до 500 м². Монтаж балансовых кранов магистрального типа производится в таких случаях:

в зданиях с разветвленной отопительной сетью, состоящей из множества стояков;
в многоквартирных домах, обогреваемых собственной котельной;
при обвязке твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

Когда мы разобрались с назначением балансировочных вентилей, укажем конкретные места их установки. Радиаторные краны нужно ставить на выходе батарей, а магистральные – на обратной трубе с охлажденным теплоносителем. Если же элемент задействован в паре с автоматическим регулятором давления, то он может стоять как на подающем, так и обратном трубопроводе в зависимости от спроектированной схемы.

Пример схемы с групповой балансировкой стояков

Справка. В алюминиевых и стальных радиаторах с нижним подключением балансировочный кран встроен в специальную фурнитуру, предназначенную для присоединения подводок к таким приборам.

Выделим моменты, когда ставить регулирующие клапаны не нужно:

в тупиковых системах небольшой протяженности с равными по гидравлике «плечами»;
если все батареи оснащены термостатическими клапанами с преднастройкой;
на последнем (тупиковом) радиаторе;
в системах отопления коллекторного типа.

Специальная арматура для нижнего подключения оснащается встроенными балансирующими клапанами

Терморегуляторы с преднастройкой, стоящие на подаче воды в батарею, одновременно играют роль балансового вентиля, поэтому на выходе отопительного прибора достаточно установить отсекающий шаровой кран. Такая же арматура монтируется на подводках последнего в цепочке радиатора, поскольку регулировать его бессмысленно, он должен быть открыт полностью.

Видео:Балансировочный клапан VT.054Скачать

Конструкция и принцип работы

Радиаторный кран, предназначенный для ручной балансировки отопления, состоит из таких деталей:

Латунный корпус с резьбовыми патрубками для подключения труб. Внутри методом литья выполнено седло – вертикальный круглый канал, немного расширяющийся кверху.
Запорно-регулирующий шпиндель с рабочей частью в виде конуса, входящего при закручивании в седло и ограничивающего поток воды.
Уплотнительные кольца из резины EPDM.
Защитный пластиковый или металлический колпачок.

На рисунке представлен вентиль фирмы Caleffi (сайт – https://www.caleffi.com)

Примечание. Все известные производители – Danfoss, Herz, Caleffi и другие – предлагают клапаны 2 типов – прямые и угловые. Принцип работы одинаковый, меняется лишь форма.

Подробнее устройство балансировочного клапана показано выше на схеме. По ней видно, что вращение шпинделя ведет к увеличению либо уменьшению проходного сечения, так и выполняется регулировка. Число оборотов от закрытого до максимально открытого положения – от 3 до 5 в зависимости от производителя крана. Чтобы поворачивать шток, нужно использовать обычный или специальный ключ в виде шестигранника.

Магистральные краны отличаются от радиаторных размерами, наклонным положением шпинделя и штуцерами, предназначенными для:

слива теплоносителя;
подсоединения измерительных приборов;
подключения капиллярной трубки от регулятора давления.

Устройство магистрального вентиля для балансировки ветвей отопления

Для справки. Сливным патрубком оснащаются также и радиаторные модели клапанов, например, от бренда Oventrop.

Ассортимент балансовых кранов постоянно расширяется за счет появления новых высокотехнологичных изделий. Пример – вертикальный клапан Caleffi итальянского производства, оборудованный расходомером.

Вентиль Caleffi с расходомером можно монтировать в 2 положениях – горизонтальном и вертикальном

Видео:⛲️🔶 Балансировочный клапан Zetkama 447 🎥 видео обзор на клапан балансировочный фланцевый ручнойСкачать

Как отбалансировать радиаторную сеть

Обычно монтажники систем отопления устанавливают расход теплоносителя на батареях простым способом: делят число оборотов балансировочного вентиля на количество отопительных приборов и таким способом рассчитывают шаг регулировки. Двигаясь от последнего радиатора к первому, закрывают краны с полученной разницей в оборотах.

Пример. Имеем на одном «плече» тупиковой системы 5 радиаторов с ручными клапанами Oventrop на 4.5 оборота шпинделя. Делим 4.5 на 5, получаем шаг регулировки около 0.9 оборота. Значит, предпоследний отопительный прибор открываем на 3.6 оборота, третий – на 2.7, второй – на 1.8, первый – на 0.9 оборота.

Способ довольно приблизительный и не учитывает различную мощность батарей, а потому может применяться в качестве предварительной настройки с корректировкой в процессе эксплуатации.

Точнее отбалансировать отопление поможет контактный термометр, измеряющий температуру поверхности труб и батарей

Наш опытный эксперт Владимир Сухоруков предлагает другую методику, базирующуюся на измерении реальной температуры поверхности обогревателей. Пошагово инструкция по балансировке выглядит так:

Максимально откройте все балансировочные клапаны и выведите систему в рабочий режим с температурой подачи 80 °С.
Контактным термометром замерьте температуру всех отопительных приборов.
Полученную разницу устраняйте, закручивая краны первых и средних радиаторов, конечные не трогайте. Ближнюю батарею откройте на 1—1.5 оборота вентиля, средние – на 2—2.5.
Дайте системе адаптироваться под новые настройки в течение 20 минут и повторите замеры. Ваша задача – добиться минимальной температурной разницы между дальней и ближайшей к котлу батареей.

Примечание. Погода и температура на улице не играет роли, важна лишь разница в нагреве радиаторов. Кстати сказать, в обычном рабочем режиме при 50—70 °С на подаче дельта температур станет еще меньше. Как система гидравлически уравновешивается с помощью балансировочных вентилей, смотрите на видео от эксперта:

Видео:Разборка автоматические балансировочные клапаны серии ASVСкачать

Заключительный вывод

Если вы самостоятельно занимаетесь монтажом отопления, то наверняка столкнетесь с балансировкой. Когда на всех радиаторах, кроме последнего, стоят балансировочные клапаны, процедура не доставит больших хлопот. Лучше брать вентили, регулируемые ключом либо отверткой, а не пластиковой рукояткой, чтобы до них не добрались дети. Не исключено, что зимой положение шпинделей придется корректировать, ведь теплопотери в помещениях бывают разными. Единственный нюанс: не делайте резких движений и открывайте краны в холодных комнатах потихоньку, по ¼ оборота.