Як працюють балансувальні клапани і як їх правильно підбирати?
«Як працює балансувальний клапан?»
Напевно, правильніше відповісти на це питання по-одеськи: «А як Вам потрібно?»
Справа в тому, що балансувальний клапан для системи опалення – це загальна назва досить широкої групи обладнання, яка призначена як для гідравлічної ув’язки системи (забезпечення розрахункового розподілення потоків теплоносія при максимальному навантаженні), так і для забезпечення оптимальних умов її роботи при частковому навантаженні (зниженні витрати внаслідок роботи терморегуляторів).
Існує два основних типи балансувальних клапанів: ручні (статичні) та автоматичні.
Іноді можна почути досить суперечливе ствердження, що ручні балансувальні клапани призначені для систем зі сталою витратою теплоносія, а автоматичні – для систем з динамічною зміною витрати. Але не все настільки просто…
Вибір балансувальних клапанів залежить не лише від гідравлічного режиму роботи системи (постійний або змінний), але й від її виду (однотрубна або двотрубна), ступеня розгалуженості магістральних трубопроводів і, навіть, кількості опалювальних приладів.
Підбір балансувальних клапанів є досить кропітким інженерним розрахунком, результатом якого має бути не лише підбір необхідних моделей і діаметрів клапанів, але й визначення розрахункового налаштування для всіх балансувальних клапанів системи. Для цього інженер має враховувати розрахункові витрату теплоносія та перепад тиску в кожному контурі системи, знати гідравлічний опір і наявний тиск, проконтролювати необхідну ступінь налаштування для забезпечення визначеної пропускної здатності тощо.
Розглянемо типи балансувальних клапанів, зробивши акцент на сфері їх застосування.
Ручні (статичні) балансувальні клапани – багатофункціональна арматура, яку у системах опалення застосовують для гідравлічної ув’язки контурів циркуляції, перекриття трубопроводів, підключення вимірювальних приладів та спуску води (за наявності дренажних кранів).
Ручні балансувальні клапани при гідравлічній ув’язці систем опалення виконують функцію дросельних шайб: під час наладки системи на кожному клапані слід встановити таке налаштування (площу прохідного отвору), при якому наявний тиск буде знижений до розрахункового значення перепаду тиску в стояку/вітці при одночасному забезпечені відповідної витрати теплоносія.
Наладка розгалуженої системи опалення з ручними балансувальним клапанами є дуже складним і трудомістким процесом, який потребує залучення висококваліфікованих фахівців та застосування спеціальних вимірювальних пристроїв. Встановлені точні налаштування клапанів після наладки системи обов’язково слід зафіксувати шляхом обмеження ходу штоку – не зафіксоване налаштування клапана буде втрачено під час використання його як запірної арматури, а зміна налаштування лише на одному клапані призведе до зміни витрати в інших. Також до перетоків теплоносія між контурами призводить і робота радіаторних терморегуляторів. Тому ручні балансувальні клапани, як правило, застосовують для балансування нерозгалужених статичних систем (з постійною витратою теплоносія).
Але існують винятки з цього правила – згідно вимог будівельних норм, ручні балансувальні клапани допускається використовувати в системах опалення одноквартирних житлових будинків, в чергових або фонових системах, а також в системах з кількістю опалювальних приладів менше восьми.
Ще одним «нормованим винятком» є встановлення ручних балансувальних клапанів на окремі приладові вітки, які об’єднанні в групу, за умови наявності групового регулятора перепаду тиску і сумарній кількості опалювальних приладів у цих вітках не більше восьми штук.
В сучасних двотрубних системах опалення ручні балансувальні клапани найчастіше використовують як клапани-супутники для підключення імпульсної трубки від регулятора перепаду тиску, якщо в регульованій ділянці системи необхідно не лише стабілізувати перепад тиску, але ще й обмежити максимальну витрату теплоносія.
До автоматичних балансувальних клапанів відносять регулятори перепаду тиску та обмежувачі максимальної витрати. Ці регулятори прямої дії при наладці системи слід лише виставити на розрахункове значення налаштування, яке відповідає необхідному значенню регульованої величини (перепаду тиску або витраті теплоносія). Підтримання саме заданих значень при будь-яких змінах у системі буде відбуватися автоматично.
Комбі-клапани – обмежувачі витрати – автоматична балансувальна арматура, що призначена для підтримання встановленого рівня витрати незалежно від коливань тиску в системі.
Згідно ДБН їх встановлюють для стабілізації витрати теплоносія в стояках/вітках однотрубних і двотрубних системах опалення з постійним гідравлічним режимом.
Зверніть увагу!
Навіть у системах з постійним гідравлічним режимом рекомендованими до застосування є саме автоматичні обмежувачі витрати, а не ручні балансувальні клапани.
В системах водяного опалення обмежувачі витрати найчастіше застосовують при термомодернізації однотрубних систем – обладнання кожного стояка автоматичним комбі-клапаном не тільки забезпечує оптимальне гідравлічне балансування, але є основою подальшого підвищення ефективності експлуатації системи.
В новому будівництві комбі-клапани часто встановлюють на стояках, що обслуговують місця загального користування (наприклад: сходова клітка, ліфтовий хол тощо) за умови відсутності на опалювальних приладах цих систем радіаторних терморегуляторів. Наладка системи опалення з обмежувачами витрати значно простіше у порівнянні з системами з ручними балансувальними клапанами – достатньо один раз встановити на комбі-клапані розрахункове значення налаштування. Внесення змін в налаштування окремого клапана не призводить к змінам витрати в інших.
Регулятори перепаду тиску є ключовим елементом у автоматичному балансуванні двотрубних систем опалення із змінним гідравлічним режимом, в яких слід не лише забезпечити розрахунковий розподіл теплоносія між стояками, приладовими вітками та теплообмінними приладами при максимальному тепловому навантаженні, але й енергоефективно регулювати роботу системи в усіх режимах її експлуатації та забезпечувати оптимальні умови для якісної і безшумної роботи радіаторних терморегуляторів.
Регулятори перепаду тиску підтримують на постійному рівні встановлений розрахунковий перепад тиску у стояку чи приладовій вітці, а при виникненні надлишкового тиску конус регулятора переміщується в бік сідла, внаслідок чого його зайва частина «спрацьовується» на клапані та не впливає на роботу терморегуляторів.
Регулятор перепаду тиску застосовують спільно з клапаном-супутником (ручний балансувальний або запірний клапан), з’єднавши їх імпульсною трубкою. Клапан-супутник встановлюють на подавальному трубопроводі, а регулятор перепаду тиску – на зворотному.
Навіть дуже розгалужена система опалення за допомогою регуляторів перепаду тиску може бути розділена на незалежні одна від одної підсистеми, в кожній з яких після проведення наладки будуть забезпечені номінальні параметри, необхідні при роботі саме цієї підсистеми в розрахунковому режимі. Під час зміни теплового навантаження, наприклад, внаслідок регулювання температурних параметрів приміщень, регулятори перепаду тиску в динамічному режимі будуть забезпечувати енергоефективну роботу системи в цілому.
Можливість розділення розгалуженої системи опалення на окремі підсистеми значно спрощує її проєктування, пусконалагоджувальні роботи та подальшу експлуатацію. Також застосування регуляторів перепаду тиску запобігає перевищенню максимально допустимого тиску на клапанах терморегуляторів і, відповідно, унеможливлює утворення шуму на них.