Как работает трехходовой клапан

Разделение трехходовых клапанов для отопления по типу привода

Выделяют два типа приводов для запорной арматуры:

• термостатические клапаны – такие устройства проще и ниже по стоимости;
• устройства с электроприводом. Они сложнее по конструкции.

Разберем подробно, что собой представляет каждый из приводов, в чем их достоинства и недостатки.

А это уже электроприводное устройство, работающее с внешним датчиком

Особенности устройства трехходовых термостатических клапанов

Такие клапаны делятся на приборы прямого и косвенного действия. В промышленных системах практически не встречаются – используются для небольших бытовых схем. Принцип работы основан на расширении жидкостей при нагревании. При повышении температуры жидкости в термочувствительном элементе клапана («сильфоне»), он начинает давить на шток, который отжимает (прижимает) шарик или клапанную шайбу. При наличии в схеме термоголовки, она располагается тоже здесь. В качестве датчиком используются располагающиеся в трубопроводах щупы.

Внешний вид таких устройств может отличаться – это не должно смутить домашнего мастера

Разновидности и принцип действия трехходового клапана с электроприводом

Производитель предлагает такие устройства с электромагнитным или винтовым сервоприводом. Точность настройки трехходовых кранов с электроприводом выше. Команду на регулировку они получают напрямую от термодатчиков или через управляющий контроллер.

Особенностью трехходовых кранов является невозможность полного прекращения подачи горячего теплоносителя. В этом и заключается отличие от двухходовых и другой запорной арматуры.

Схема включения в магистраль трехходового клапана для отопления с терморегулятором

Об этом много говорить не стоит. Достаточно взглянуть на схему, становится понятно, каким образом выполняется включение. Предлагаем несколько схематических изображений монтажа подобных устройств.

Смесительный и разделительный тип

Трехходовые клапаны имеют два подвида. Они несут каждый свою функцию: смесительную и разделительную. В сущности, можно догадаться по названию, в чем их смысл работы. Смесительный тип состоит из двух входов и одного выхода. Его функции основаны на смешивании двух потоков, это нужно для понижения температуры теплоносителя.

Это достигается за счет горячей и холодной воды, изменением их соотношения.

Температуру выходящего потока регулировать достаточно легко. Чтобы на выходе получить нужную температуру, нужно знать какой температуры оба входящих потока и постараться точно рассчитать пропорции каждого. Этот тип клапана при правильной установке и настройке может служить разделителем потоков.

Трехходовой клапан на системе отопления разделительного принципа действия служит для разделения основного потока на две части. Для этого у него предназначен один вход, а выходов два. Он нужен для того, чтобы распределить поток теплоносителя на два течения. Если включить в систему бойлеры, конвекторы и другие, то без него не обойтись. Это устройство работает в системе горячего водоснабжения для разделения горячей воды. Нередко его используют в обвязках воздухонагревателей.

С первого взгляда оба клапана ничем не отличаются друг от друга. Но если посмотреть на них в разрезе на чертеже, то разница очевидна. Смесительный прибор имеет один шаровой клапан в штоке. Он находится в середине и перекрывает главный проход.

Виды трехходовых кранов

Необходимо знать отличия между разными конструкциями, поскольку при выборе легко сделать ошибку. По внешним характеристикам трехходовые краны мало чем отличаются. Все они имеют 3 ответвления. По принципу работы конструкции сильно отличаются. Они делятся на смесительные и запорные.

Есть и другие критерии, по которым классифицируют устройства. В зависимости от материала герметичного корпуса изделия бывают:

• Латунные – самый популярный вид кранов
• Стальные – характеризуются повышенной прочностью и устойчивостью к меняющимся условиям внешней среды
• Чугунные – используются только в промышленных целях.

По типу монтажа трехходовые краны делят на:

• муфтовые;
• фланцевые;
• сварные.

Отдельно стоит рассмотреть классификацию конструкций по виду запорного устройства, так, по этому критерию можно выделить:

• трехходовой шаровой кран;
• конусный;
• цилиндрический.

По принципу трехходовый кран бывает ручным и автоматическим. Первый имеет поворотные ручки, которые контролируют поток теплоносителя. Таким образом изменяются пропорции воды, подаваемые из нескольких линий. Главный недостаток конструкций с ручным управлением – долгое и неравномерное прогревание радиаторов. Автоматические трехходовые краны обеспечивают качественную работу отопительной системы без участия человеческого фактора. Управление трехходовым краном осуществляется посредством сервопривода или термостата.

Запорный трехходовой кран

Конструктивные особенности устройства заключаются в том, что у него есть 1 вход и 2 выхода. Внутри происходит не смешение потоков, а их разделение, поэтому этот трехходовой кран на отопление еще называют распределительным. Клапаны внутри системы работают поочередно, один из них открывает проход, второй же блокирует магистраль.

Сферы использования крана рассматриваемого типа:

• бойлерные системы;
• обвязки водонагревателей;
• горячее водоснабжение.

Регулировочный трехходовой кран

Этот вид конструкций напротив имеет 2 входа и 1 выход. По-другому регулировочный кран – это смеситель. Функции, которые он выполняет:

• объединяет потоки, поступающие из разных веток;
• устанавливает оптимальную температуру теплоносителя;
• оснащает системы с котлами, обеспечивающими теплом коллекторы.

Трехходовой кран с сервоприводом

Устройства подобного типа могут быть ручными или автоматическими. Первые необходимы для того, чтобы принудительно контролировать температуру. Для автоматического управления применяют несколько видов приводов: пневматический, гидравлический и электрический. Последний используется в бытовых отопительных системах с мощностью 12 и 24 В. С помощью электрического привода можно точнее контролировать температуру.

Трехходовой кран с терморегулятором

Такой вид крана поддерживает нужный температурный режим. Он не изменяет имеющуюся в терморегуляторе температуру, но позволяет поддерживать комфортные условия в жилом помещении. Трехходовой кран с термоголовкой не ставят на чугунные батареи, так как на них он неэффективен. Это связано с тем, что материал обладает слишком высокой тепловой инерцией. Подходящие радиаторы для установки кранов с терморегулятором – биметаллические и стальные.

Устройство изделия простое. На его верхней части расположен рычаг для контроля температуры. При повышении показателя жидкость расширяется и поступает в резервуар, который также увеличивается в размерах и давит на шток. Под его давлением открывается патрубок и через него поступает холодная вода. При снижении температуры открывается левый патрубок, пропускающий горячую воду. Терморегуляторы делятся на механический и электронные. Первые дольше служат, и их проще использовать. Электронный терморегулятор точнее, в нем больше функций и настроек.

Монтаж клапана своими руками

Представляем вашему вниманию несколько схем установки смешивающего клапана.

Схема, которая применяется главным образом в котельных тех систем отопления, которые подключены к гидроразделителю или же к безнапорному коллектору. Насос, который находится во втором контуре, обеспечивает нужную циркуляцию теплоносителя.

Внимание! В том случае когда клапан планируется напрямую подключаться к источнику теплоносителя на байпасе, который подключается к порту В, тогда понадобится и установка клапана с гидросопротивлением, которое будет равносильно аналогичному сопротивлению данного источника. Если это не сделать, тогда расход теплоносителя на отрезке А-В будет колебаться в зависимости от движения штока

Стоит отметить, что эта схема установки предусматривает возможное прерывание циркуляции теплоносителя через источник, если монтаж сделана без циркуляционного насоса или гидроразделителя в основном контуре

Если это не сделать, тогда расход теплоносителя на отрезке А-В будет колебаться в зависимости от движения штока. Стоит отметить, что эта схема установки предусматривает возможное прерывание циркуляции теплоносителя через источник, если монтаж сделана без циркуляционного насоса или гидроразделителя в основном контуре.

Не рекомендуется подключать клапан к напорному коллектору или теплосетям при отсутствии приборов, с чьей помощью дросселируется излишний напор. В противном случае расход теплоноситель будет серьезно колебаться.

При перегреве обрата разрешается, от излишнего напора избавляться при помощи перемычки, которая монтируется параллельно относительно подмеса клапана в контуре.

Осуществление количественной регулировки с помощью изменения затрат жидкости – является главной функцией выполняемой данным трехходовым термоклапаном. Он используется там, где есть возможность перепуска жидкости на «обратку», а вот остановка циркуляции, напротив, крайне нежелательна. Представляем также схему установки разделяющего трехходового клапана:

Важно! Подобная схема подключения стала довольно популярной в узлах водо и воздухонагрева подключенных от индивидуальных котелен. Для того чтобы увязать гидроконтуры, нужно чтобы потери напора потребителя равнялись потерям на клапане – балансире в байпасе

Показанная здесь схема должна служить для монтажа на те трубопроводы, в которых есть чрезмерный напор. Перемещение жидкости осуществляется за счет сильного напора, который образуется при помощи циркуляционного насоса

Для того чтобы увязать гидроконтуры, нужно чтобы потери напора потребителя равнялись потерям на клапане – балансире в байпасе. Показанная здесь схема должна служить для монтажа на те трубопроводы, в которых есть чрезмерный напор. Перемещение жидкости осуществляется за счет сильного напора, который образуется при помощи циркуляционного насоса.

Как работает трехходовой клапан в системе отопления

Принцип работы клапана заключается в смешивании потоков воды с разной температурой. Для чего это нужно делать? Если не вдаваться в технические подробности, можно ответить так: для продления срока службы отопительного котла и его более экономичной работы.

Трехходовой клапан смешивает нагретую воду с остывшей после прохождения по отопительным приборам и направляет ее снова в котел для нагрева. На вопрос, какую воду нагреть быстрее и легче – холодную или горячую – в состоянии ответить каждый.

Одновременно со смешиванием клапан потоки еще и разделяет. Возникает естественное желание автоматизировать сам процесс управления. Для этого клапан оснащается термодатчиком с терморегулятором. В этом случае лучше всего здесь справляется электрический привод. От устройства привода зависит качество функционирования всей системы отопления.

1. Такой клапан устанавливается в тех местах трубопровода, где необходимо разбить циркуляционный поток на два контура:
2. С постоянным гидравлическим режимом.
3. С переменным.

Обычно постоянный гидравлический поток используют потребители, для которых подается качественный теплоноситель определенного объема. Регулируется он в зависимости именно от качественных показателей.

Переменный поток потребляют те объекты, для которых качественные показатели не являются главными. Им важен количественный коэффициент. То есть для них регулировка подачи производится по требуемому количеству теплоносителя.

Есть в категории запорной арматуры и двухходовые аналоги. В чем отличие этих двух видов? Трехходовой клапан работает совершенно по-другому. В его конструкции шток не может перекрыть поток с постоянным гидравлическим режимом.

Он всегда открыт и настроен на определенный объем теплоносителя. А значит, потребители будут получать необходимый объем как в количественном, так и в качественном эквиваленте.

По сути, клапан не может перекрыть подачу на контур с постоянным гидравлическим потоком. А вот переменное направление он перекрывать способен, тем самым позволяя регулировать напор и расход.

Если совместить два двухходовых клапана, то получится трехходовая конструкция. При этом оба клапана должны работать реверсивно, то есть при закрытии первого обязательно открывается второй.

Виды трехходовых клапанов по принципу работы

• По принципу действия этот вид делится на два подвида:
• Смесительные.
• Разделительные.

Уже по названию можно понять, как работает каждый тип. У смесительного один выход и два входа. То есть он выполняет функцию смешивания двух потоков, что необходимо для понижения температуры теплоносителя. Кстати, для создания нужной температуры в системах теплых полов это идеальное устройство.

Регулировать температуру выходящего потолка достаточно просто. Для этого необходимо знать температуру двух входящих потоков и точно рассчитать пропорции каждого, чтобы на выходе получить требуемый температурный режим. Кстати, этот вид устройства, если его правильно установить и отрегулировать, может работать и по принципу разделения потоков.

Трехходовой кран разделительного действия разбивает основной поток на два. Поэтому у него два выхода и один вход. Этот прибор обычно используется для разделения горячей воды в системах горячего водоснабжения. Нередко специалисты устанавливают его в обвязках воздухонагревателей.

По внешнему виду оба устройства ничем не отличаются между собой. Но если рассмотреть их чертеж в разрезе, то есть одно различие, которое сразу же бросается в глаза. В смесительном приборе установлен шток с одним шаровым клапаном.

Он располагается в центре и перекрывает седло главного прохода. В разделительном таких клапанов два на одном штоке, и они устанавливаются в выходных патрубках. Принцип их действия таков — первый закрывает один проход, прижимаясь к седлу, а второй в это время открывается другой проход.

1. Современный трехходовой кран делится на два типа по способу управления:
2. Ручной.
3. Электрический.

Чаще приходится сталкиваться с ручным вариантом, который похож на обычный шаровой кран, только с тремя патрубками — выходами. Электрические автоматические системы чаще всего используются для распределения тепла в частном домостроении.

Как и любое устройство, трехходовой кран определяется по диаметру подводящей трубы и давлению теплоносителя. Отсюда и ГОСТ, который позволяет провести сертификацию. Несоблюдение ГОСТа является грубым нарушением, особенно, когда дело касается давления внутри трубопровода.

Виды

По принципу действия трехходовые клапаны подразделяются на:

• Разделительные.
• Смесительные (см. на фото).

Смесительные — смешивают две среды в определенной пропорции (например, горячую и холодную воду). Имеют два патрубка для подвода сред и один патрубок — для выхода. Применение в быту — для регулирования температуры среды в системах теплого пола

Для пола очень важно не допустить попадания слишком горячего теплоносителя в трубы и перегрев пола. Обычно трехходовой вариант устанавливается в коллекторном узле, получает информацию от нескольких датчиков, работает в автоматическом режиме от электропривода

Разделительные (или распределительные) — имеют один вход среды и два выхода. Регулирующий элемент обычно не перекрывает ток теплоносителя, как двухходовой вентиль, а полностью или частично перераспределяет его между двумя выводами.

В быту это обычно термовентили на радиаторах и клапаны с электроприводом в обвязке котла отопления, в теплообменниках в системах вентиляции и кондиционирования. В любой системе с нагревательным прибором в обязательном порядке устанавливается байпас и трехходовой вентиль (при применении газовых котлов эти составляющие вмонтированы в котел).

При поступлении слишком горячей воды терморегулятор срабатывает от электропривода, часть воды подается на байпас — мимо радиатора. При установке за котлом часть воды подается на байпас и через обратку поступает в котел, терморегулятор при поступлении из обратки горячей воды отключает котел или снижает температуру нагрева.

По способу приведения в действие трехходовые клапаны подразделяются на:

• Ручные.
• Автоматические.

Трехходовые автоматические в свою очередь подразделяются на:

• Термостатические — срабатывают от повышения давления при увеличении температуры. Это самый простой и недорогой тип термовентилей, его чаще используют для радиаторов.
• С термоголовкой — на клапане имеется датчик температуры.
• С электрическим приводом (поворот производится при помощи электродвигателя).

Привод может быть выполнен на основе соленоида (магнита) или электродвигателя:

• С механической передачей (сервоприводом).
• С пневматическим или гидроприводом (применяются на производстве в системах с большими давлениями).

Маркировка клапанов

На трехходовом клапане можно увидеть цифры и буквы. Сначала пишется название фирмы. Затем — серия и номер модели (в примере VTA 321). Затем условный диаметр в мм, например, DN 20. Затем температурный режим, например 20-43С — режим от 20 до 43 °С. Затем пропускная способность в кубах — KVS 1,6 — 1,6 м³/час. Для примера: полностью маркировка клапана с электроприводом фирмы ESBE выглядит следующим образом:

ESBE VTA 321 DN 20 20-43C, kvs 1,6

Типоразмеры ходовых вентилей (и с электроприводом, и без): ½», ¾», 1″, 1¼» и так далее.

Срок службы

Срок службы запорной арматуры во многом зависит от режима работы (частоты срабатываний) и качества терморегулятора. В любом случае можно рассчитывать лет на пять, но при редком срабатывании трехходовой вентиль может проработать и больше. В первую очередь выходят из строя терморегулятор или электропривод, сам клапан может прослужить 10 лет и больше.

Виды трехходовых клапанов и особенности их работы

Прежде всего трехходовые термоклапаны классифицируются по назначению на разделительные и смесительные:

• У смесительного клапана 2 направления работают на подачу теплоносителя разных температур (горячей и холодной), а 1 направление выводит уже смешанный поток жидкости. Настойка нужных температурных параметров осуществляется регулировкой температуры и пропорций подаваемых потоков.
• У распределительного термоклапана 1 патрубок подает теплоноситель, а 2 других его делят между собой и распределяют в разных направлениях.

По способу управления трехходовые термоклапаны бывают автономными, ручными, термостатическими и электрическими. Два последних, как правило, работают в автоматическом режиме.

Простые автономные модели снабжены установленным внутрь корпуса термостатическим элементом с уже заданной в заводских условиях температурой теплоносителя на выходе. Это значение остается постоянным на протяжении всего срока службы.

Автономный смесительный трехходовой клапан
Плюсы	Минусы
Низкая цена	Необходимость подбора клапана под температурный режим обратки теплогенератора
Контроль температурного режима теплоносителя	Нельзя изменить установленный заводом-изготовителем температурный режим

Для ручного управления шток снабжается вентилем или поворотной ручкой и панелью управления с отметками, в соответствии с которыми регулируется тепловой режим.

Смесительный трехходовой клапан ручного управления
Плюсы	Минусы
Относительно низкая цена	Необходимость постоянного контроля со стороны человека, как следствие, затяжной характер реагирования на изменения условий окружающей среды
Контроль температурного режима теплоносителя
Возможность изменения температурного режима в процессе эксплуатации	Неравномерное прогревание отопительного контура

Трехходовой термостатический клапан с терморегулятором оборудован термостатом, наполненным жидкой или газовой средой, реагирующей на малейшие колебания температуры теплоносителя.

Как только теплоноситель нагревается до заданной температуры, за счет расширения реагента автоматически активизируется поршневая система термоклапана и перекрывается патрубок с горячим потокам.

Трехходовые клапаны с терморегулятором могут быть механическими и электронными. Достоинство механических моделей в их абсолютной автономности. Электронные же требуют подключения к сети электропитания или питаются от батареек.

Однако этот недостаток сглаживается полной автоматизацией процесса, удобством настройки и расширенным функционалом – автоматическое изменение температурного режима по времени суток, дням недели и пр.

Смесительный трехходовой клапан с терморегулятором
Плюсы	Минусы
Автоматический контроль температурного режима теплоносителя	Высокая цена
Возможность изменить температурный режим	Требуется предельно четкая настройка, ошибки в выставленных параметрах дают небольшую погрешность в работе системы
Равномерное прогревание отопительного контура

Трехходовые термоклапаны с электроприводом управляются за счет электронного блока управления, работающего на сервоприводе. Выход температурного режима теплоносителя за пределы установленных значений фиксируется установленным в модуль термостатом, который сигнализирует об этом контроллеру. Тот передает команду на привод, регулируя поток холодного или горячего теплоносителя в системе.

При этом ни один из патрубков полностью, как правило, не перекрывается, а регулируется лишь объем подаваемого охлажденного и горячего теплоносителя.

Смесительный трехходовой клапан с электроприводом
Плюсы	Минусы
Автоматический контроль температурного режима теплоносителя	Высокая цена
Возможность изменения температурного режима	Повышенный расход электроэнергии
Точная регулировка температуры потока теплоносителя	Увеличенный расход теплоносителя
Равномерное прогревание отопительного контура

Принцип функционирования

Трехходовой кран имеет три входных/выходных патрубка и внутреннюю часть с тремя отверстиями, соединяющимися между собой. Такая конструкция позволяет получать до 4 различных вариантов соединения подходящих трубопроводов. У пробковых кранов, для манометров, 5-й вариант, произвести полное отключение.

Внутренняя часть может быть выполнена в виде пробки на конус, либо в виде шара с 3-мя отверстиями Т-образной формы. Такие краны называются Т-образными.

Существует разновидность крана, в котором внутренняя часть имеет всего 2 отверстия. Они называются Г-образными, либо, с применением английской буквы, L-образными. В этом случае он позволяет соединять между собой только 2 трубопровода, гарантированно отключая третий. То есть имеет 2 варианта включения и 3-й вариант, разъединение всех трубопроводов.

Варианты включения L-образного и Т-образного крана

Устанавливая на корпусе ограничители поворота штока привода внутренней части, можно получить прибор, имеющий меньшее число вариантов включения. Это может быть востребовано в некоторых случаях. Например, при установке с радиаторами отопления, для избежания случая перекрытия байпаса. Либо, когда нельзя допустить смешивание двух различных потоков. А только выполнить их переключение.

По сечению внутренних отверстий, все краны, включая и трехходовые, различают на полнопроходные и редукционные. У полнопроходного все отверстия по диаметру соответствуют сечению присоединенных трубопроводов. Сопротивление такого крана в открытом состоянии равно нолю. У редукционного, сечение одного канала или всех, меньше сечения присоединяемых трубопроводов. Они имеют сопротивление потоку.

Особенности эксплуатации шарового трёхходового крана

Трёхходовой вентиль отличается тем, что может находиться в нескольких положениях переключателя. А именно:

Положение № 1. Присоединённый измерительный прибор подключён к коммуникации, в которой измеряются показатели давления рабочей среды.

Положение № 2. В этом положении измерительный прибор не имеет доступа к коммуникации, а, наоборот, подключён к внешней воздушной среде. В таком положении показатель манометра должен быть всегда равен нулю.

Положение № 3. В третьем положении манометр не имеет доступа ни к рабочей среде в коммуникации, ни к воздушному пространству, однако, прибор осуществляет взаимодействие с внешней средой (при продувке).

Положение № 4. Такое положение трёхходового манометрического крана применяется в том случае, когда необходимо провести подключение испытательного манометра к основному измерительному прибору.

Как выбрать кран для отопления

Перед тем как приобрести такое устройство, следует знать его технические характеристики.

• Диаметр подключения к трубопроводу должен составлять от 20 до 40 мм и зависят эти цифры от системы отопления. Если не удается приобрести изделие с необходимым диаметром, то можно использовать переходники.
• Чтобы устройство работало в автоматическом режиме, следует установить электропривод. Этот параметр считается главным в том случае, если устройство выбрано для использования в системе водяного теплого пола.
• Также необходимо знать, какая у трубы пропускная способность, которая характеризуется количеством воды, проходящего через трубу за определенный промежуток времени.

Особенности

Вода, протекающая по трубам центрального отопления, поступает в систему радиатора с определенной температурой, повлиять на которую возможности нет. Для этого в систему отопления устанавливают трехходовой кран. Его основная задача заключается в регулировке количества пропускаемой жидкости. Благодаря этому отпадает потребность изменения площади радиатора отопления. В комнаты поступает необходимый уровень тепла, соответствующий мощности отопительной системы.

Внешний вид трехходового крана напоминает тройник, только функциональные возможности у них разные.

Трехходовые краны разделяются на три вида:

1. Разделительный. Применяется в случае одновременной подачи тепла в нескольких теплоносителях. Данный узел можно представить как смеситель, который формирует стабильность подачи потока воздуха с заданной температурой. Монтаж производится непосредственно в сеть.
2. Смесительный. Используется для объединения потоков и их последующей регулировки. Входящие потоки с различной температурой попадают в кран через два отверстия, выход происходит через третье.
3. Переключающий. Данный тип клапана занимается переключением воды в различных направлениях.

Приобрести трехходовой клапан и регулятор температуры можно по отдельности, но более приемлемым вариантом станет приобретение конструкции с терморегулятором в целом.