Ювелирное обозрение

Трёхходовой клапан (кран) — устройство смешения или разделения потоков рабочей среды (жидкости или газа). В быту чаще всего он используется в системах вентиляции, отопления, ГВС и тёплых полов. С помощью трёхходового крана можно плавно менять расход воды через теплообменник, регулируя тем самым температуру в системе.

Проще говоря, трёхходовой кран применяют тогда, когда нужно перераспределять поток рабочей среды, а не просто открывать или закрывать, как в случае с обычным краном. Это позволяет поддерживать постоянную циркуляцию в системе, улучшить теплосъём и оптимизировать работу отопительных приборов.

Принцип работы трёхходового клапана

Трёхходовые клапаны бывают двух видов: смесительные и разделительные.

Как понятно из названия, первые смешивают два потока, а вторые, наоборот разделяют один поток на два. При этом они имеют схожий принцип работы: внутренний клапан перекрывает два отверстия в определённой пропорции. В этой же пропорции смешиваются или разделяются потоки.

Трёхходовой клапан с электроприводом

Для того чтобы управлять трёхходовым краном автоматически, на него устанавливают электропривод, который позволяет позволяет поворачивать кран на необходимый угол.

Сигналы управления формирует интеллектуальное устройство (контроллер или регулятор), примеры которых будут рассмотрены ниже.

Привод крана может управляться напряжением 220 В или 24 В.

По типу сигнала управления различают два вида приводов трёхходовых клапанов:

• привод с импульсным управлением
• привод с управлением аналоговым сигналом 0-10 В или 4-20 мА

Привод трёхходового клапана с импульсным управлением

Этот тип привода управляется с помощью электрических импульсов разной длительности. Электронная плата привода имеет два дискретных входа, один из которых отвечает за закрытие, а другой — за открытие.

При подаче напряжения на один из дискретных входов клапан начинает открываться или закрываться( в зависимости от того, на какой вход подано напряжение), и делает это до тех пор, пока управляющее напряжение не будет «снято» со входа. Подача напряжения на другой вход приведёт к началу вращения привода в противоположном направлении.

Таким образом, чем дольше подавать управляющее напряжение на вход, тем на больший угол привод успеет повернуть клапан. Подача на дискретные входы импульсов различной длительности позволяет открывать (или закрывать) клапан «по чуть-чуть». Полное время закрытия/открытия клапанов сильно различается и может составлять от нескольких секунд до нескольких минут.

Приводы с импульсным управлением чаще всего имеют датчик положения, для определения текущей степени открытия клапана. Сигнал с этого датчика может использоваться в контроллере для улучшения качества управления или визуализации положения клапана.

Привод трёхходового крана с аналоговым управлением

Электроника такого привода «принимает» на вход унифицированный аналоговый сигнал. Это либо токовый сигнал 4-20 мА, либо сигнал напряжения 0-10 В, либо может управляться любым из этих сигналов.

Принцип управления в данном случае достаточно прост: чем больше ток управляющего сигнала в диапазоне от 4 до 20 мА — тем больше открыт клапан. При сигнале тока 4 мА, он будет полностью закрыт, а при 20 мА — полностью открыт.

С управляющим сигналом по напряжению (0-10 В) всё аналогично.

В таких приводах датчик положения не так важен, поскольку по значению поданного управляющего напряжения можно однозначно определить его положение.

Контроллер управления трёхходовым клапаном

Для того чтобы управлять трёхходовым клапаном по температуре в системе, используют интеллектуальное устройство (контроллер или регулятор).

Для примера рассмотрим систему отопления. В качестве регулятора возьмём «ТРМ12» компании «ОВЕН».

Датчик температуры измеряет температуру в помещении и передаёт показания на регулятор, который управляет трёхходовым клапаном.

Если клапан будет полностью открыт, вся горячая вода от котла потечёт через теплообменник (показано красным цветом на схеме) и мощность нагрева будет максимальной. При полностью закрытом клапане вода будет циркулировать по малому кругу (показан синим цветом) через теплообменник, постепенно остужаясь. При понижении температуры в помещении регулятор будет приоткрывать трёхходовой вентиль, подмешивая горячую воду от котла в поток теплоносителя, циркулирующий через радиатор.

В результате регулятор «подберёт» такое положение вентиля, при котором количество подмешиваемой горячей воды обеспечит заданную температуру в помещении.

ТРМ12 работает по принципу ПИД-регулятора (о нём можно почитать тут ). Пользователь задаёт необходимое значение температуры в помещении с управляющей панели прибора. По текущему значению температуры, полученному от датчика, и заданию пользователя контроллер вычисляет, на сколько нужно открыть трёхходовой кран, и посылает управляющие импульсы необходимой длительности.

Для управления приводом клапана с аналоговым входным сигналом ТРМ12 не подходит. Вместо него можно выбрать, например ТРМ10. Вот его функциональная схема:

Как видите, этот регулятор имеет универсальный аналоговый выход (о-10 В или 4-20 мА).

В процессе проектирования отопительной системы производится расчет необходимой мощности тепловых приборов. Так удается обеспечить в помещениях комфортные условия проживания. Однако, могут присутствовать внешние факторы, из-за которых температурные условия в доме могут изменяться. Чтобы поддерживать заданную температуру в помещении, нужно регулировать температуру теплоносителя в отопительном контуре. Для этой цели предназначен трехходовой клапан для отопления. За счет применения терморегулятора управление температурным режимом становится более удобным.

Еще одним предназначение такого клапана является распределение теплоносителя по разным контурам. Например, в отопительные радиаторы должна поступать вода одной температуры, а в системе «теплого пола» температура теплоносителя должна быть другой. Трехходовой клапан не служит для уменьшения потока рабочей среды, а лишь смешивает несколько потоков в один, сообщая ему заданную температуру. Либо разделяет один поток на два, идущие в разные контуры.

Устройство и работа клапана

Конструктивно трехходовой клапан для отопления с терморегулятором или без него состоит из металлического корпуса с тремя патрубками. Внутри корпуса находится механизм, который осуществляет управление потоками теплоносителя в автоматическом режиме. Данный механизм бывает двух типов:

1. Седельный. Управляется рабочим штоком, который двигается вверх и вниз. Конец штока выполнен в виде конуса. Внутри клапана имеется седло, которое перекрывается частично или полностью конусным наконечником штока в процессе его перемещения.
2. Поворотный. Регулятором у него служит шар или сектор, имеющий проем для прохода жидкости. Данный шар поворачивается, открывая или перекрывая поток теплоносителя. Принцип работы такой же, как и у обычного шарового крана.

Кратко рассмотрим, как работает трехходовой клапан, имеющий терморегулятор. Температура теплоносителя удерживается краном в заданных пределах. При изменении температуры относительно такого предела происходит изменение объема расширяющейся жидкости (газа), которая находится в терморегуляторе. Жидкость давит на шток, который приоткрывает магистраль с холодной или горячей жидкостью. Тем самым температура вновь выравнивается до заданных показателей.

Виды клапанов

По принципу работы данная арматура подразделяется на 2 типа:

Смесительный клапан. Имеет 2 входных патрубка и 1 выходной. В один из патрубков подается горячий теплоноситель от котла, а вход второго патрубка соединен с «обраткой». Таким образом, смешивая эти два потока в необходимых пропорциях, добиваются на выходе заданной температуры теплоносителя.

Принцип работы смесительного трехходового клапана

Разделительный клапан. Он выполняет прямо противоположную работу, разделяя один поток на два контура. Соответственно, у него имеется только 1 вход, но 2 выхода. Такие краны популярны в системах обвязки водонагревателей. Если необходимо разделить поток теплоносителя на 2 части, то без такой арматуры обойтись просто невозможно. Тем более, что можно регулировать количество поступающей в разные контуры жидкости.

Внутренняя конструкция двух типов клапанов заметно различается. В клапане смесительного типа установлен шток с одним перекрывающим элементом, который двигается между двумя подающими патрубками. В разделительном же кране на одном штоке находятся 2 таких элемента. Когда один клапан открывает первый проход, второй клапан автоматически перекрывает второй патрубок.

Управление трехходовым клапаном

Трехходовой клапан для отопления с установленным терморегулятором может управляться вручную или автоматически:

1. Ручное управление. Такой трехходовой термостатический смесительный клапан практически ничем не отличается от обычного шарового крана. Его предназначение выдают лишь 3 патрубка на корпусе. Хозяева помещения самостоятельно могут регулировать степень нагрева радиаторов и системы «теплого пола», температуру в других контурах. Для этого достаточно просто повернуть ручку в соответствующее положение. Несмотря на то, что такие краны являются недорогими, пользоваться ими не совсем удобно. Необходимо постоянно следить за температурой теплоносителя и регулировать ее.

2. Автоматическое управление. Такой трехходовой клапан работает без постороннего вмешательства. Достаточно лишь единожды выставить ему настройки. Различают следующие разновидности внешних приводов, управляющих работой крана:

Самый простой термостатический элемент — расширяющаяся жидкость (газ), которая находится внутри термоголовки. В зависимости от настроек температуры теплоносителя, она изменяет свой объем и давит на шток, отвечающий за поддержание нужной температуры воды в системе. Для контроля температуры воды применяется датчик на трубе с теплоносителем, который соединен капиллярной трубкой с терморегулятором.

Автоматический трехходовой клапан с термоголовкой
Электропривод (сервопривод) в комплекте со специальным контроллером. Датчик снимает показания температуры теплоносителя и передает их на контроллер. По команде контроллера срабатывает электропривод, изменяющий положение штока внутри крана.

Трехходовой клапан с сервоприводом

Особенности монтажа трехходового клапана

Трехходовой клапан в системе отопления может устанавливаться как при одноконтурном, так и при многоконтурном распределении теплоносителя. Например, такой вариант отлично подойдет для двухконтурной системы, в которой теплоноситель направляется в радиаторы отопления, а также в систему «теплого пола».

Читайте в отдельной статье: Как подключить батареи отопления — различные схемы.

Установка арматуры особой сложности не представляет. На корпусе крана имеется стрелка, показывающая направление потока теплоносителя в системе. Поэтому установить арматуру неправильно практически невозможно. Единственное, на что необходимо обратить внимание, так это на место расположения клапана. Он должен быть врезан в магистраль до циркуляционного насоса. Это гарантирует нормальную работоспособность отопительной системы.

Расположение трехходового клапана в отопительной системе

Когда выполняется установка трехходового клапана, необходимо следить за тем, чтобы внутрь крана не попали посторонние предметы или мусор. Это требование особенно актуально в том случае, если кран устанавливается сварным способом. Кусочек окалины или капля расплавленного металла способны нарушить нормальную работу крана, а то и вовсе привести к его заклиниванию. Именно поэтому предпочтительней выглядит резьбовое соединение.

Читайте также: Расширительный бачок для отопления и его назначение.

Совет: Желательно обеспечить возможность снятия крана с отопительной магистрали для профилактической проверки или ремонта. Такую проверку рекомендуется выполнять перед началом каждого отопительного сезона.

Как выбрать трехходовой клапан

Немаловажным моментом является выбор подходящего трехходового крана. Для того, чтобы сразу выбрать его правильно, не тратя время на последующий обмен, необходимо руководствоваться следующими советами:

1. Предварительно узнайте расход теплоносителя в вашей системе. Это можно взять из документации, прилагаемой к отопительному котлу. Далее можно выбирать клапан по пропускной способности.

2. Способ управления клапаном. Он может управляться вручную или автоматически. Если вам удобнее управлять работой клапана вручную, то выбирайте недорогой трехходовой кран ручного типа. Если предпочитаете автоматику, то определитесь с типом автоматического управления. Например, клапан будет реагировать на температуру теплоносителя или на температуру комнатного воздуха.

Совет: Клапан с автономным терморегулятором обойдется дешевле, нежели модель с электроприводом. Да и безопасность у такого устройства будет выше. Также учтите, что клапан с внешним контроллером — это практически самый дорогой вариант такой арматуры.

3. Диапазон изменяемых температур. Зная температуру теплоносителя, который будет циркулировать в отопительной системе, выбирайте устройство с соответствующими температурными характеристиками.

4. Материал корпуса. Такие краны чаще всего изготавливают из латуни, которая имеет хорошие антикоррозионные свойства. Именно такой материал рекомендован к покупке. Чугунные же краны выпускаются только больших диаметров, поэтому их применение весьма специфично.

5. Диаметр патрубков. Он должен соответствовать диаметру имеющихся в доме отопительных трубопроводов. Тогда не придется дополнительно покупать переходники.

Правильно выбрав и установив трехходовой кран с терморегулятором, вы обеспечите свой дом надежной системой отопления в зависимости от своих потребностей. Тем самым не только будет достигнут максимальный уровень комфорта в доме, но и будут экономиться энергоносители. Такой подход в современном мире является единственно верным во всех отношениях.

В широком ассортименте запорной арматуры, используемой для систем отопления, присутствует элемент, применяемый достаточно редко. Его форма напоминает тройник, хотя функции, которые он исполняет, совершенно иные. Мы говорим про трехходовой клапан, принцип работы которого будет рассмотрен в данной статье.

Принцип работы трехходового клапана

Что собой представляет данное приспособление, для чего оно вообще нужно?

Как это работает

Трехходовой клапан монтируется на тех участках магистралей, где требуется разделить поток циркулирующей жидкости на 2 контура:

• с переменным гидрорежимом;
• с постоянным.

В большинстве случаев постоянный поток требуется тем, для кого подается жидкость высокого качества и в обозначенных объемах. Его регулируют в соответствии как раз с показателями качества. Что же касается переменного потока, то он применяется для объектов, где показатели качества не являются основными. Там большое значение имеет коэффициент количества. Проще говоря, подача теплоносителя там осуществляется по необходимому количеству.

Обратите внимание! К запорной арматуре относится и аналог описываемого в статье прибора – двухходовой клапан. Чем он отличается? Дело в том, что трехходовой вариант работает по совершенно другому принципу. Шток, входящий в его конструкцию, неспособен перекрывать поток жидкости, который имеет постоянные гидравлические показатели.

Шток все время открыт, он настраивается на тот или иной объем жидкости. Следовательно, пользователи смогут получить нужный им объем как в плане количества, так и в плане качества. В целом, данный прибор неспособен прекратить подачу жидкости на сеть, в которой гидравлический поток постоянен. При этом поток переменного типа он вполне может и перекрыть, благодаря чему, собственно, и возникает возможность регулировки расхода/давления.

И если соединить пару устройств двухходового типа, то можно получить один, но трехходовой. Но нужно, чтобы оба работали на реверсе, другими словами, при закрытии одного клапана должен открываться следующий.

Видео – Трехходовой клапан принцип работы

Классификация клапанов

Без длительных введений отметим, что устройство может быть двух типов по принципу функционирования. Оно может быть:

Особенности действия каждого типа ясны уже из их названия. Смесительное устройство состоит из двух выходов и входа. Другими словами, оно необходимо для смешивания потоков жидкости, что может потребоваться в целях снижения ее температуры. К слову, это наиболее оптимальный вариант для того, чтобы задавать нужный режим в «теплом полу».

Сама процедура регулировки температурного режима предельно проста. Нужно лишь знать о текущих показателях температуры входящих потоков жидкости, с точностью просчитать требуемые пропорции каждого из них так, чтобы на выходе получить нужные показатели. Кстати, данное устройство при условии грамотного монтажа и регулировки способно функционировать и на разделение потока.

А вот разделительный клапан разделяет один поток надвое, следовательно, он оснащен одним входом и двумя выходами. Данное устройство применяется преимущественно для того, чтобы разделять поток горячей воды в системах ГВС. Хотя достаточно часто он встречается и в обвязке воздухонагревателей.

Внешне оба варианта практически идентичны. Но если ознакомиться с их чертежом в разрезе, то их основное отличие видно сразу. Шток, который установлен в устройстве смесительного типа, имеет один шаровой кран. Он располагается по центру и перекрывает основной проход.

Что же касается разделительных приборов, то в них шток имеет два таких клапана, которые устанавливаются на выходах. Они функционируют по следующему принципу: один из них придавливается к седлу, закрывая проход, а другой параллельно с этим открывает проход №2.

По методу управления современные модели могут быть:

В большинстве случаев используется ручной прибор, который внешне напоминает обыкновенный шаровой кран, но оснащен тремя выходными патрубками. А вот электрические модели, имеющие автоматическое управление, применяются преимущественно в частных домах, а именно для того, чтобы распределять тепло. Например, пользователь может настроить температурный режим по комнатам, а рабочая жидкость будет поступать в соответствии с удаленностью комнаты от отопительного прибора. Как вариант – можно совместить его с «теплым полом».

Видео – Прибор в бойлерной группе

Трехходовые клапаны, равно как другие приборы, определяются в соответствии с давлением в системе и диаметром подвода. Все это регламентируется ГОСТом. И если требования последнего не будут соблюдаться, это будет расценено как грубое нарушение, в особенности, если речь идет о показателе давления в магистрали.

Латунные фитинги и трубопроводы из полиэтилена низкого давления

Советуем вам ознакомиться с нашим руководством по выбору и монтажу латунных фитингов для ПНД труб, все подробности тут

Сферы применения

Трехходовой клапан, принцип работы которого был рассмотрен выше, обладает достаточно широкой сферой применения. Так, такие его разновидности, как электромагнитное устройство или же прибор с термоголовкой, часто встречаются в современных магистралях, где требуется корректировка пропорций при смешивании двух разделенных потоков жидкости, но без снижения мощности или объема.

Что же касается использования в быту, то самым популярным здесь считается термостатический смесительный прибор, с помощью которого, как уже отмечалось выше, можно регулировать температуру рабочей жидкости. Эта жидкость может подаваться как в трубопровод «теплого пола», так и в отопительные радиаторы. А если клапан еще и имеет автоматическое управление, то контролировать температуру в жилище можно будет без каких-либо проблем!

Обратите внимание! Применение трехходового клапана в отопительной системе в целях уравновешивания перепадов температуры крайне выгодно не только в плане комфорта и удобства, но и в плане экономии средств.

Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно. В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений.

Подобного рода регулирующие устройства также используются в системах водоподачи в целях получения перманентного потока с требуемой температурой. Простейшим примером является обыкновенный смеситель, при котором можно сделать воду горячее/прохладнее открытием/закрытием холодного крана.

Предохранительный клапан для бойлера

Ранее мы описывали как выбрать и подключить предохранительный клапан для бойлера, рассказывали о сферах его применения и внутреннем устройстве. В дополнение к этой статье рекомендуем ознакомится: все подробности тут

Регулировка потоков рабочей жидкости. На что обращать внимание при покупке?

Ручная регулировка производится посредством обычного шарового крана. Визуально он очень похож на простой вентиль, но имеет дополнительный выход. Арматура подобного рода применяется для принудительного ручного управления.

Что же касается автоматической регулировки, то здесь применяется специальный трехходовой клапан, оснащенный электромеханическим прибором для изменения положения штока. Его следует подключать к термостату, дабы иметь возможность регулировки температурного режима в помещении.

Помните, что при покупке клапана необходимо в обязательном порядке принимать во внимание технические параметры прибора, к которым относится следующие.

• Диаметр подсоединения к отопительной магистрали. Зачастую данный показатель варьируется в пределах от 2 до 4 сантиметров, хотя многое зависит от особенностей самой системы. Если прибор подходящего диаметра найти не удалось, то придется воспользоваться специальными переходниками.
• Возможность установки сервопривода на трехходовой клапан, принцип работы рассмотрен в начале статьи. Благодаря этому прибор сможет работать на автомате. Данный момент очень важен, если прибор подбирается для эксплуатации в «теплых полах» водяного типа.
• Наконец, это пропускная способность трубопровода. Под этим понятием подразумевается объем жидкости, который сможет пройти через него за определенное время.

Популярные производители

На отечественном рынке присутствует множество изготовителей трехходовых клапанов. Выбор той или иной модели зависит, прежде всего, от:

• вида механизма (а он, напомним, может быть механическим либо электрическим);
• сферы использования (ГВС, ХВС, «теплый пол», отопление).

Самым популярным прибором по праву считается Esbe – шведский клапан от компании, существующей уже более сотни лет. Это надежный, качественный и долговечный продукт, отлично зарекомендовавший себя во многих сферах. Сочетание европейского качества и современных технологий.

Другой популярной моделью является американский Honeywell – истинное детище высоких технологий. Простой управление, удобство и комфорт, компактность и надежность – вот отличительные особенности этих клапанов.

Наконец, относительно «юными», но перспективными приборами являются клапаны линейки Valtec – результат совместного сотрудничества инженеров Италии и России. Все изделия качественны, продаются с гарантийным сроком в семь лет. Отличаются тем, что имеют вполне доступную стоимость.

Как установить смешивающий клапан своими руками

Данная схема установки используется преимущественно в котельных тех отопительных систем, которые подсоединены к гидроразделителю или же к безнапорному коллектору. А насос, расположенный в контуре №2, обеспечивает требуемую циркуляцию рабочей жидкости.

Обратите внимание! Если трехходовой клапан будет подключаться напрямую к источнику тепловой энергии на байпасе, подсоединенному к порту В, то потребуется и монтаж клапана с гидросопротивлением, равным аналогичному сопротивлению этого источника.

Если этого не сделать, то расход рабочей жидкости на отрезке А-В будет колебаться в соответствии с движением штока. Отметим также, что данная схема монтажа предусматривает возможное прекращение циркуляции жидкости через источник, если установка была произведена без циркуляционного насоса либо же гидроразделителя в основном контуре.

Нежелательно подключать клапан к теплосетям или напорному коллектору в отсутствие приборов, которые дросселируют чрезмерный напор. Иначе расход жидкости на участке А-В будет колебаться, причем существенно.

В случае если перегревание обрата допускается, от чрезмерного напора избавляются посредством перемычки, установленной параллельно к подмесу клапана в контуре.

Как установить разделяющий клапан своими руками

Обеспечение количественной регулировки за счет изменения затрат жидкости – вот основная функция, которую выполняет такой трехходовой клапан. Принцип работы его предельно прост и был рассмотрен выше. Он применяется там, где возможен перепуск жидкости на «обратку», а прекращение циркуляции, напротив, не допускается.

Обратите внимание! Эта схема подключения обрела широкую популярность в узлах водо- и воздухонагрева, которые подключены от индивидуальных котелен.

В целях увязки гидроконтуров необходимо, чтобы потери напора потребителя были равны потерям на клапане-балансире в байпасе. Приведенная здесь схема предназначается для установки на те трубопроводы, в которых имеет место чрезмерный напор. Жидкость в данном случае перемещается за счет сильного напора, образованного с помощью циркуляционного насоса.

Видео – Трехходовой клапан и принцип его работы