Балансувальні клапани для систем опалення застосування та принцип роботи
Незалежно від конфігурації та масштабів системи опалення (далі – СО), вона потребує збалансованого розподілу потоків водяного теплоносія по всіх теплозабезпечувальних приладах. Одним із сучасних способів балансування є застосування балансувального клапана для системи опалення.
Цілі та завдання балансування СО
Неефективність роботи опалювальних систем виявляє себе в неоднаковому прогріванні житлових приміщень, коли в одних кімнатах люди замерзають, а в інших – знемагають від спеки.Основною причиною такого розходження температур є неправильний розподіл теплоносія в СО:
- недостатня витрата гарячої води у системі не прогріває повітря до комфортної температури;
- Перевитрата теплоносія призводить до перегріву повітря в приміщенні.
При цьому надлишки тепла в одних приміщеннях однозначно призводять до нестачі тепла в інших кімнатах.
Метою балансування є диференційована подача тепла для рівномірного обігріву всіх приміщень будівлі.
Принцип роботи з балансування за допомогою балансувальних клапанів полягає в гідравлічному налаштуванні системи шляхом регулювання пропускної здатності кожного радіатора окремо. Тим самим відпадає необхідність зміни обсягів опалювальної системи в кожній кімнаті, наприклад, збільшення кількості секцій в батареї опалення.
Завданням балансування за допомогою балансувальних клапанів (далі – БК) є перерозподіл потоків теплоносія по всіх ділянках СО таким чином, щоб через радіатор опалення проходив об'єм (витрата) гарячої води, який можна порівняти з тепловою потужністю зжитловою площею, що обігрівається.
Встановлення ручного або автоматичного БК дозволяє зменшити навантаження на опалювальні котли. У незбалансованих СО нерідко задля підвищення температури в кімнатах всього на 1 градус доводиться перевитратити теплову енергію до 6%. Проте при використанні БК економиться від 25 до 40% теплової потужності.
На малюнку нижче умовно показані відмінності у подачі тепла на точки теплоспоживання без встановлених БК та з їх використанням. Відтінками червоного кольору відображені нагріті радіатори і гарячий котел, синього – недогріті радіатори та котел, що працює в економному режимі.
Пристрій та принцип функціонування
Пристрій БК нагадує конструкцію ручного регулюючого вентиля, яким користуються з метою зміни витрати гарячого теплоносія. При цьому збільшуючи чи зменшуючи прохідний переріз приладу. На малюнку нижче показано функціональні елементи БК.
Головна відмінність БК від регулювальних і запірних пристроїв полягає в наявності двох вимірювальних штуцерів, службовців для вимірювання тиску робочого середовища до і після механізму регулювання витрати, і оснащення регулюючого механізму маховиком-рукояткою з цифровою цифровою шкалою.
Принцип роботи регулюючої витрати механізму полягає у зміні прохідного перерізу в посадковому сідлі під час робочого руху золотника.
Конструктивні виконання БК можуть бути різними. Шток регулювального пристрою розташовується перпендикулярно або під кутом до осі напрямку потоку теплоносія, золотники зустрічаються плоскою, конусною або сферичною формою, відповідно до якоївиконується посадкова поверхня сідла.
Скошене розташування штока краще, оскільки забезпечує клапану малий гідравлічний опір.
Принцип роботи БК, що має в конструкції прямий шток і пару плоского золотника з сідлом, показаний на малюнку нижче.
Вісь трубопроводу і вісь напрямку потоку теплоносія, що збігається з нею, паралельні ущільнюючої поверхні золотника. Плоский золотник і різьбовий шпиндель, що повідомляє золотнику робочий рух, встановлені перпендикулярно осі потоку.
При обертанні рукоятки, яка працює як маховик, що крутить момент через гвинтову пару, що складається з нерухомої різьбової гайки та шпинделя, повідомляє золотнику робочий поступальний рух (так званий робочий хід).
У процесі роботи золотник переміщається в інтервалі від крайнього нижнього до верхнього крайнього положення. Якщо перемістити золотник у крайнє нижнє положення, відбудеться щільне сполучення золотника з поверхнею сідла, що герметично перекриває рух водяного потоку.
Відповідно до зміни розміру прохідного перерізу змінюється пропускна здатність пристрою, чисельно рівна витраті, вираженому в куб. м/год.
Як технічну характеристику БК вказується його витратна характеристика, що відображає залежність відносної витрати теплоносія від відносного робочого ходу штока (затвора) БК при фіксованому перепаді тиску.
За інструкцією, що додається до БК, визначається параметр робочого ходу штока та підраховується кількість обертів регулювальної рукоятки, необхідні для формування потрібної витрати теплоносія. На ручці є цифрова шкала, що показує кількість повних обертів відкриття затвора.
Принцип налаштування клапана полягає у викручуванні або закручуванні рукоятки-маховика, що піднімає або опускає шток із золотником. На рукоятці є обмежувач для фіксації виставленої витрати та запобігання збиванню налаштувань при маніпуляціях із клапаном. Наприклад, при використанні як запірного вентиля для повного перекриття руху теплоносія.
На малюнку нижче показаний клапан для балансування Ду25 виробництва CIMBERIO (Італія).
Звертають на себе увагу зручні для користування дві цифрові шкали на спільній рукоятці:
- основна кругова шкала показує кількість повних обертів від 0 до 8 (показ 0 відповідає положенню «повністю закритий», показання 8 – «повністю відкритий»), що характеризують ступінь відкриття затвора клапана;
- додаткова кругова шкала показує десяті частки (від 0 до 9) кожного обороту.
Типи балансувальних клапанів
Клапани для балансування виробляються двох типів:
- Ручні БК допомагають настроювати робочі характеристики при постійному тиску робочого середовища. Вони оснащуються двома штуцерами, через які вимірюється перепад тиску на БК для більш точного налаштування клапана під конкретні робочі умови.
- Автоматичні БК працюють парами при їх встановленні у двотрубних опалювальних контурах. На малюнку нижче показано пару автоматичних балансувальних вентилів, пов'язаних між собою капілярною трубкою.
Виробники
Найбільш відомими виробниками балансувальних пристроїв є:
- Компанії Broen та Danfoss (Данія);
- Giacomini(Італія);
- Vexve (Фінляндія);
- Oventrop (Німеччина);
- ADL (Україна).
Монтаж системи опалення. Відео
Необхідність балансування опалювальної системи викликають численні фактори, починаючи від помилок проектувальників, ще на етапі розробки проекту будівлі та закінчуючи заміною чавунних радіаторів на біметалічні. Збої в роботі системи опалення, що виникають, усуваються за принципом гідравлічного регулювання, встановленими балансувальними клапанами. Незважаючи на свою порівняно високу вартість клапани швидко окупаються за рахунок економії тепла.
