Регулирующая арматура – экономия и комфорт

14 Декабря

Термостатические вентили и балансировочные клапаны как средство повышения энергоэффективности систем отопления


На внутренних сетях отопления и ГВС из регулирующей арматуры чаще других находят применение термостатические вентили, балансировочные и регулирующие клапаны, а также смесители.
Шаровые краны, которые также широко устанавливаются на трубопроводах отопления и ГВС, к регулирующей арматуре не относятся, хотя некоторые пользователи и пытаются применять их в этих целях. По исходному предназначению для шаровых кранов предусмотрено только два рабочих положения – «закрыто» и «открыто», поэтому эти изделия относятся к запорной арматуре.

Термостатические вентили

Ручные и термостатические вентили устанавливаются на входе в отопительные приборы водяного отопления. С их помощью пользователь может регулировать расход теплоносителя через отопительный прибор и тем самым влиять и на температуру среды отапливаемого помещения.

Ручной вентиль – это самый простой, но далеко не самый эффективный вариант арматуры, с помощью которого можно регулировать температуру среды в помещении. Хотя бы потому, что в отсутствии пользователя он просто не работает. Более того, ручные вентили не позволяют регулировать работу прибора так, чтобы поддерживать температуру в помещении на комфортном или необходимом пользователю уровне. На сколько оборотов необходимо повернуть головку вентиля, чтобы добиться теплового комфорта, пользователю приходится определять эмпирически и, скорее всего, удается сделать это не с первого раза. Учитывая тепловую инерцию отопительных приборов, а также время, необходимое на прогрев или остужение помещения, как и возможное изменение внешних условий, которые может произойти за это же время (например, в окно заглянет солнце или, наоборот, спрячется за тучей, сгустятся сумерки, наступит утро), проблема угадывания «положения теплового комфорта» на ручном вентиле еще более осложняется. Как следствие, сомнительны большие успехи и в достижении экономического эффекта от такого регулирования.

Автоматическое регулирование работы отопительных приборов с помощью термостатических вентилей лишено указанных недостатков и предоставляет пользователю дополнительные возможности.

Термостатический вентиль состоит из регулирующего клапана и термостатической головки, которые могут реализоваться на рынке, как в комплекте, так и порознь.

Регулирующий клапан может быть или запорным, или распределительным, в зависимости от того для применения на каких системах (однотрубных или двухтрубных он предназначен). На двухтрубных системах клапан может полностью перекрывать поток теплоносителя через отопительный прибор, на однотрубных он перераспределяет поток теплоносителя, переправляя часть его или весь по байпасу в обход отопительного прибора. Поэтому при установке термостатических вентилей на входе отопительных приборов в составе однотрубных систем обязательно должны соблюдаться два требования
  • необходимо определить направление движения теплоносителя в системе (ведь теплоноситель может подводиться по стояку, как снизу, так и сверху) и установить вентиль на входе в прибор;
  • обязательно должен быть предусмотрен байпас в обход каждого отопительного прибора с установленной на нем регулирующей арматурой.
На однотрубных системах могут применяться как обычные одноходовые (двухсторонние) клапаны, так и двухходовые (трехсторонние), через проход которых часть теплоносителя направляется непосредственно в ответвление байпаса.

Как на двухтрубных, так и на однотрубных системах термостатические вентили устанавливаются на прибор в паре с элементом запорной арматуры (обычно это шаровой кран, но для двухтрубной системы может применяться обратный клапан), который устанавливается на выходе с прибора. То есть, в случае с двухтрубной системой термостатический вентиль устанавливается на подводящем трубопроводе, а элемент запорной арматуры - на обратном трубопроводе.

В термостатическом вентиле работа клапана, ограничивающего расход теплоносителя через отопительный прибор, управляется термостатической головкой (термостатом).


Рис. 1 Термостатическая головка

По своей сути термостатические головки являются регуляторами прямого действия, не нуждающиеся в электропитании для осуществления своих функций. Основной рабочий элемент термостатической головки - сильфон, заполненный веществом с большим коэффициентом теплового расширения (заметно меняющим свой объем даже при незначительном нагреве или охлаждении). Сам сильфон — герметично запаянная тонкостенная металлическая колба цилиндрической формы, с гофрированной боковой поверхностью, способная сжиматься и разжиматься вдоль своей оси, подобно гармошке при сжатии или расширении заполняющего ее термочувствительного вещества.

При повышении температуры воздуха, сильфон расширяется и давит на шток регулирующего клапана, который перекрывает подачу теплоносителя в отопительный прибор. При охлаждении сильфон сжимается, перестает давить на шток клапана, и возвратная пружина приводит его в первоначальное положение. Теплоноситель снова начинает поступать в прежнем объеме в отопительный прибор. На рукоятку термостатической головки нанесена температурная шкала. Выставляя по шкале нужную температуру, пользователь поворачивает рукоятку и воздействует на сильфон через пружину, изменяя температуру срабатывания устройства.

Сегодня на рынке присутствуют термостатические головки с сильфоном трех типов: газонаполненные, жидкостные и твердотельные (обычно парафиновые). Самым коротким временем срабатывания устройства характеризуются газонаполненные термостатические головки (при изменении температуры воздуха на 1°C термостатические головки Danfoss RA с газонаполненным сильфоном срабатывают в течение 8 мин). Время срабатывания термостатических головок с жидкостными сильфонами — 20-25 мин. Для термостатических головок с твердотельным сильфоном время срабатывания составляет 40-60 мин.

Некоторую проблему для успешной эксплуатации термостатической головки могут составлять особенности размещения отопительного прибора, на котором установлен термостатический вентиль. Например, ниша, в которой он расположен, может отсекаться от пространства остального помещения шторой или отгораживаться мебелью. В таком случае в непосредственной близости радиатора и установленного на нем термостата может создаваться микроклимат с температурой отличной от температуры воздуха во всем отапливаемом помещении. В таких условиях термостатическая головка не сможет адекватно реагировать на изменения температуры в помещении.


Рис. 2 Термостатические вентили, термостатическая головка одного из них с дистанционным регулятором.

Проблема решается применением выносных термостатических головок или термостатических головок с выносным датчиком температуры. В первом случае термостатическая головка монтируется не на клапане отопительного прибора, а на некотором расстоянии, где работа термостата адекватно отражает изменения температуры в помещении, и соединяется с клапаном капиллярной трубкой. Во втором случае дистанционный регулятор с датчиком, устанавливается в месте удобном для определения изменений температуры воздуха и связывается капилляром с термостатической головкой, размещающейся непосредственно на клапане прибора.


Рис. 3. Радиатор оборудованный термостатическим вентилем

Многие радиаторы водяного отопления, как правило, от ведущих производителей данного типа приборов - Kermi (Германия), Korado (Чехия), Purmo (Финляндия), Stelrad (Голландия) и др., поставляются на рынок уже с термостатическими головками или со встроенными клапанами, на которые можно установить термостатическую головку от разных производителей. Термостатические вентили, а также термостатические головки и регулирующие клапаны поставляются на российский рынок многие компании, среди которых такие лидеры в сфере производства автоматики, как: Danfoss (Дания), Herz Armaturen (Австрия), Honeywell (США), Oventrop (Германия) и др.

Балансировочные клапаны

Работа термостатических вентилей, особенно в многоквартирных домах, может существенно сказываться на давлении теплоносителя на разных участках трубопровода. Поддерживать гидравлический режим системы отопления в соответствии с проектными расчетными параметрами позволяет работа балансировочных клапанов, которые устанавливаются на стояках и горизонтальных ветвях системы.

Существуют ручные балансировочные клапаны (вентили) и автоматические. Ручные балансировочные клапаны устанавливаются вместо дросселирующих диафрагм (шайб) и используются для наладки трубопроводной сети, если где-либо отсутствуют автоматические регулирующие устройства, или эти регуляторы не позволяют ограничить предельный (расчетный) расход перемещаемой среды. Они снабжены либо расходомером, либо штуцерами для подключения измерительного прибора и позволяют провести точную наладку расхода теплоносителя в системах отопления и ГВС (или холодоносителя в системах охлаждения, кондиционирования) в соответствии с проектом с точностью до 5-10 %.

Автоматические балансировочные клапаны поддерживают постоянный перепад давления в стояках или горизонтальных ветвях двухтрубных систем или постоянный расход в стояках однотрубных систем в соответствии с расчетным гидравлическим режимом независимо от работы отдельных отопительных приборов. Правильное распределение теплоносителя позволяет получить равномерный прогрев либо охлаждение помещений, избежать шумов на регулирующих клапанах, сэкономить энергию и избежать преждевременного выхода оборудования из строя.

Особенно важно использование балансировочных клапанов в многоквартирных домах с большим количеством подъездов, где в квартирах подъезда ближнего к входу в дом трубопровода теплоснабжения происходят перетопы, а в самом дальнем могут возникнуть проблемы с нехваткой тепла. В таком случае для наладки и регулировки расчетного гидравлического режима системы отопления, помимо общего ИТП на каждый подъезд, как правило, устанавливают отдельный узел регулирования, а на каждый стояк — балансировочный клапан.

Современные балансировочные клапаны позволяют решить и еще одну проблему, характерную для однотрубных систем отопления в многоэтажных домах. Одним из недостатков такой системы является как раз постоянный расход теплоносителя по стоякам, не зависящий от того, сколько отопительных приборов включено в данный момент. Это несколько снижает эффективность использования радиаторных терморегуляторов. Ведь, даже при отключенных радиаторах проходящие через помещение стояки, куда неизрасходованный теплоноситель сбрасывается по байпасу, продолжают топить его с прежней интенсивностью. Более того, температура воды в стояках растет, ведь проходя через байпасы и минуя батареи, теплоноситель не остывает. Оснащение автоматических балансировочных клапанов термостатическими головками позволяет избежать этого - при перегреве стояка устройство прикрывает клапан, уменьшая расход теплоносителя в контуре.

По отзывам специалистов в загородных домах и коттеджах небольшой площади (до 800 м2) применение балансировочных клапанов не столь актуально. Там для настройки гидравлического режима часто удается обойтись одними дросселирующими шайбами, но при большей отапливаемой площади и наличии значительного числа запроектированных отопительных приборов установка балансировочных клапанов благоприятно сказывается на работе системы отопления. Установка балансировочных клапанов обеспечивает оптимальный режим работы радиаторных терморегуляторов, исключая шумы и продлевая сроки их безремонтной эксплуатации.
Балансировочные клапаны поставляют на рынок: Danfoss (Дания), Tour Andersson (Швеция), Oventrop (Германия) и др.
© ООО «Арзис», 2010 — 2016
 Разработка сайта — Made in BY