Как работает трехходовой клапан. Трехходовой клапан: принцип работы, конструктивные особенности и типы приводного механизма

Оптимальной будет функционировать система отопления, в которой клапан обладает хорошей пропускной способностью. Чтобы правильно определить эту техническую характеристику, следует сопоставить коэффициенты, указанные на клапане, с пропускной способностью водопроводной системы.

Трехходовой клапан: принцип работы, конструктивные особенности и типы приводного механизма

В системе обвязки для отопления трехходовой клапан используется для контроля температуры, позволяя как смешивать, так и разделять потоки горячей и холодной воды, что в свою очередь обеспечивает комфортный температурный климат в помещении. Применение трехходового клапана особенно актуально в отопительных системах, где установлены автоматические котлы или термостаты, осуществляющие управление температурным режимом для достижения наилучших условий.

Немного исторической справки:

Трехходовой клапан был изобретен в начале XX века шведским инженером Густавом Лавалем. Исходно он предназначался для систем центрального отопления и охлаждения и служил для регулирования температуры воды, подводимой к радиаторам. Лаваль заметил, что традиционная система с двумя трубами, в одной из которых идет горячая вода, а в другой — охлажденная, не обеспечивает стабильную температуру в помещениях. Это произошло из-за того, что климатические изменения вокруг одного из трубопроводов приводят к изменениям в уровне тепла, что, соответственно, вызывало колебания температуры в помещениях.

Чтобы устранить эту проблему, Лаваль предложил внедрить трехходовой клапан, который обеспечивает смешивание горячей и холодной воды в нужных пропорциях, что помогает поддерживать стабильную температуру воды на выходе. Это устройство стало первопроходцем, открывшим путь для модернизации систем отопления и охлаждения с автоматическим регулированием.

Что такое трехходовой клапан

Трехходовой клапан — это тип регулирующей арматуры, который оснащен тремя отверстиями или каналами. Через эти каналы возможен как проход, так и блокировка потока жидкости или газа.

Фундаментальная работа трехходового клапана заключается в изменении пропорции смешивания двух потоков рабочей среды, что позволяет поддерживать необходимые параметры температуры или давления в системе. Трехходовые клапаны бывают как ручные, так и автоматические, в зависимости от конкретных условий эксплуатации и потребностей системы управления.

Основные характеристики трехходовых клапанов:

Конструкция: состоит из трех основных элементов: двух входных отверстий и одного выходного; это позволяет клапану выполнять задачи по смешению или разделению потока.
Материалы: может быть изготовлен из разнообразных материалов, включая латунь, нержавеющую сталь, чугун и другие. Выбор материала обусловлен условиями эксплуатации и требованиями к клапану. На практике, наибольшую долговечность демонстрируют устройства из латуни и стали.
Типы приводов: трехходовые клапаны могут иметь различные типы приводов, такие как ручные, пневматические, гидравлические и электрические. Подбор типа привода основывается на необходимом уровне автоматизации системы.

Устройство и принцип работы трехходового клапана для твердотопливного котла

Смесительные. Эти клапаны включают два потока, различающихся по температуре, которые смешиваются до требуемого уровня. На корпусе обычно обозначается стрелка, указывающая на «вход».
Распределительные. Рабочая жидкость, входя в клапан, направляется и разделяется на два регулируемых потока в заранее заданных пропорциях. Такие устройства маркируются стрелками, указывающими направление выхода.

Это интересно: Битва за тепло. Обогреватель или конвектор — что лучше и мощнее

Обращаем ваше внимание! Клапаны, созданные производителями, могут иметь и другие конструкции, предназначенные для двухконтурных газовых котлов. Эти попеременные устройства, работающие с электроприводом, могут переключать поток рабочей жидкости между системой отопления и контуром горячего водоснабжения.

Приобрести твердотопливный котел отопления и сопутствующие компоненты можно в нашем интернет-магазине.

термоголовка;
сервопривод;
термоэлемент.

натяжной или сальниковый затвор;
различные варианты подключения системы;
конфигурация заглушки;
геометрия затвора.

гидравлические;
механические;
электромеханические (как головчатые, так и термостатические);
пневматические.

Режим постоянной нагрузки. Эти устройства обеспечивают подачу горячей воды заранее установленного объема и температуры.
Переменное давление. Температура рабочей жидкости может варьироваться, однако объем остается строго заданным.

Критерии выбора трехходового клапана для твердотопливного котла

Необходимо регулировать нагрев рабочего контура водяной системы.
Требуется защита твердотопливного котла от образования конденсата, который может образовываться на топке из-за попадания холодной воды в водяную рубашку при нагреве оборудования. В противном случае капли конденсата могли бы смешиваться с пеплом, создавая плотный слой, который препятствует обмену теплом и снижает коэффициент полезного действия.
Нужен контроль над температурой нагрева системы теплых полов.

мощность твердотопливного котла;
расход рабочей жидкости, от которого зависит выбор по пропускной способности;
параметры теплоносителя;
схема обвязки, которая в свою очередь влияет на выбор типа привода;
диаметр подключений;
схема подключения сервопривода;
материал корпуса устройства;
диапазон рабочих температур, который, как правило, составляет от +45 до +50 градусов Цельсия;

Общая информация будет указана в паспорте трехходового теплосмесителя и проектной документации системы отопления.

Важно! Важно провести проверку работы крана перед началом монтажа обвязки. Тестирование может быть проведено следующим образом: нужно установить наименьшую температуру, а затем в третье отверстие налить горячую воду. Исправно работающий механизм должен будет через определенное время закрыть патрубок. Тестирование также можно провести и в уже готовой системе. Для этого измеряют температуру среды в обратном трубопроводе рядом с твердотопливным котлом, которая должна совпадать с параметрами, указанных на термостате.

Для чего нужен трёхходовой клапан в газовом котле

Установка трехходового клапана необходима для предотвращения попадания холодного теплоносителя в котел. Это предотвращает выпадение конденсата на внутренних стенках топки, что также может повредить структуру самого котла. С помощью трехходового смесительного клапана можно контролировать теплоноситель по температуре, что является важной задачей из-за сложности системы отопления и различных требований по температурным условиям для каждого конкретного контура.

Трехходовой клапан обеспечивает качественный контроль температуры теплоносителя, в частности это особенно важно для контуров с тёплыми полами, где оптимальная температура обычно не превышает 50 °C.

Оптимальная схема врезки трехходового клапана подбирается, основываясь на особенностях отопительной системы. Монтаж как смешивающих, так и разделяющих кранов выполняется по направлению от источника тепла к подающей трубе, в том месте, где происходит соединение арматуры с байпасом. Такой способ подключения позволяет обеспечивать циркуляцию теплоносителя по малым кругам или дополнительно смешивать его с охлажденной водой. В некоторых случаях, для разделения потоков в контуре устройства клапан устанавливается на трубу обратки, в месте соединения с перемычкой байпаса. Монтаж трехходового клапана в каждом из этих случаев осуществляется совместно с циркуляционным насосом.

Это интересно: Как выбрать газовый котел: важные параметры и лучшие модели

Виды трёхходового клапана

Существует два основных вида трехходовых клапанов: термостатический и термосмесительный.

Первый тип представляет собой модель, работающую в автоматическом режиме при помощи насоса. Он поддерживает нужный уровень температуры без необходимости ручного вмешательства. Наиболее современные модели могут быть дополнительно оснащены системами безопасности, которые позволяют отключить движение теплоносителя заданной температуры в случае пропадания циркуляции в каком-либо из входящих труб, что предотвращает закипание в радиаторах.

Термосмесительный трехходовой клапан, являющийся аналогом распределительной арматуры, комплектуется системами как автоматического, так и ручного управления. Это означает, что потребует регулярной проверки состояния, что позволит избежать перегрева системы отопления.

Все устройства данного типа можно классифицировать на две основные категории: смесительные и распределительные. Первые незаменимы в системах с низкотемпературным отоплением, так как они обеспечивают максимально точную настройку температуры, вплоть до десятых долей градуса. Смесение потоков теплоносителя прямо зависит от выбранного сечения такого оборудования.

Распределительные модели ориентированы на перераспределение газов и жидкостей в нескольких направлениях одновременно. Это позволяет эффективно управлять теплоотдачей в системе отопления для радиаторов, к примеру, при создании систем водоснабжения и теплых полов.

Трехходовые клапаны также подразделяются на ручные и электрические. Первые используются довольно часто, их визуально можно спутать с классическими шаровыми кранами, однако отличаются наличием трех выходных патрубков для подключения к трубопроводам.

Электрические трехходовые клапаны характеризуются полностью автоматизированным управлением и чаще всего используются в частных домах. Такое оборудование обеспечивает равномерное распределение тепла, а продуманная система управления предоставляет возможность регулирования микроклимата в каждом отдельном помещении.

Трехходовой клапан и его применение

Трехходовой клапан в современных системах отопления используется достаточно часто, поскольку представляет собой эффективное средство регулирования теплоносителя, а именно по температуре, а не по расходу. Подача в радиаторы оптимально подогретой воды — это один из ключевых способов для экономии энергии. У термосмесительных кранов есть и другие функции, которые помогут вам понять всю полезность этого устройства.

Но прежде всего, необходимо разобраться, как работает трехходовой клапан, а также изучить его внутреннее устройство.

Разновидности и назначение термостатических трехходовых клапанов

Сначала следует указать, что термостатические трехходовые клапаны делятся на несколько категорий в зависимости от принципа действия:

Каждый из трех видов устройства можно охарактеризовать по его назначению. Первые смешивают два потока теплоносителя, которые имеют разные температуры; вторые — разделяют потоки, а третьи переключают воду между различными направлениями. Внешний вид каждой из разновидностей также различается, и на корпусах обычно указывают принципы работы, обозначая их рисунком. На этом изображении представлен трехходовой смесительный клапан для отопительных систем:

Аналогичное обозначение присутствует на разделительных элементах. В то же время, переключающие краны могут и не иметь такого изображения, однако имеют выраженные внешние отличия.

Это интересно: Отличительные особенности и критерии выбора дизельных тепловых пушек.

Разделительный (слева) и переключающий (справа) клапаны

Смешивание или разделение потоков позволяет достичь оптимальной температуры теплоносителя, что востребовано в разных контурах системы отопления. Переключение используется в газовых двухконтурных котлах, для регулировки направления горячей воды в разные теплообменники.

Устройство и принцип работы трехходовых клапанов

Чтобы углубиться в вопрос о конструкции и работе термосмесительного трехходового крана, самыми популярными являются модели седельного типа. Для этого стоит изучить схему, представленную ниже. Внутри латунного корпуса с тремя патрубками посредством литья созданы три камеры, проходы между которыми регулируются тарельчатыми клапанами. Эти элементы крепятся на одной оси — штоке, который выходит из корпуса с четвертой стороны.

Принцип функционирования таков: при нажатии на шток открывается проход для одного потока и закрывается для другого, в результате чего в камере смешивания клапана образуется вода нужной температуры, которая покидает корпус через третий патрубок. Регулировка силы нажатия осуществляется термоголовкой, оборудованной выносным датчиком температуры, который установлен в соответствии со схемой.

Процесс работы можно объяснить подробнее. Представьте, что к подаче горячей воды поступает недостаточно прогретый теплоноситель. В этом случае механизм пропускает его дальше, в то время как третий патрубок остается закрытым. Выносной датчик, наполненный термочувствительной жидкостью, через капиллярную трубку соединен с резервуаром (сильфоном) внутри термоголовки.

По мере увеличения температуры датчика жидкость расширяется, ее объем растет, что приводит к увеличению давления в трубке и сильфоне. Как следствие, он начинает нажимать на шток трехходового клапана. Момент, когда это давление достигает, регулируется на термостатической головке, которая настроена на нужную температуру. После этого к потоку нагретой воды присоединяется холодная из третьего патрубка, что позволяет поддерживать стабильную температуру на выходе термоклапана, даже если на входе теплоноситель продолжает нагреваться.