Ручні балансувальні клапани при гідравлічному балансуванні виконують функцію дросельних шайб для зменшення надлишкового тиску і відповідного регулювання витрати в системах опалення, вентиляції, кондиціонування, холодопостачання, а також у геліосистемах. Ручні балансувальні клапани, як правило, застосовують для балансування статичних систем (з постійною витратою).
Ручні (статичні) балансувальні клапани – багатофункціональна арматура, яку у системах опалення/охолодження застосовують для гідравлічного балансування та перекриття трубопроводів, підключення вимірювальних приладів та спуску води (при наявності дренажних кранів). Також деякі моделі ручних балансувальних клапанів застосовують в якості клапанів-супутників для підключення імпульсної трубки від регуляторів перепаду тиску та обмеження максимальної витрати.
Для прикладу розглянемо систему опалення багатоквартирного житлового будинка.
Циркуляційні кільця, що проходять через різні квартири, мають різний гідравлічний опір внаслідок різних довжин і діаметрів труб, різного навантаження, різних втрат тиску на арматурі, лічильниках, терморегуляторах тощо. Якщо система не збалансована, то теплоносій буде циркулювати через найближчі квартирні приладові вітки («шлях найменшого супротиву»), а для більш віддалених квартир теплоносія буде не вистачати. Тобто, виникають численні проблеми: деякі квартири будуть перегріватися, в той час як інші залишаться холодними. Може також виникнути нестача тиску у квартирних приладових вітках, які мають найбільший гідравлічний опір (найбільш навантажені та віддалені від насоса, наприклад, на верхніх поверхах). В такому випадку, намагаючись вирішити ці проблеми, обслуговуюча організація зазвичай підвищує тиск на насосному обладнанні. Нажаль, таке рішення призводить до зростання енерговитрат і до неефективної роботи всієї системи опалення, оскільки при збільшенні тиску витрата теплоносія у найближчих квартирах ще збільшиться, може з’явитися шум, а теплоносій при надмірній витраті не буде встигати остигнути, повертаючись до теплового пункту із завищеною температурою. Тому для усунення описаних вище проблем слід використовувати саме балансувальні клапани.
Існують два основних типи балансувальних клапанів: ручні та автоматичні.
Клапан балансувальний ручний, про який йдеться в цій статті, дозволяє за допомогою вимірювального обладнання провести наладку системи, вручну відрегулювавши витрату теплоносія для кожного контуру. Встановлені точні налаштування клапанів після наладки системи слід зафіксувати, оскільки зміна налаштування лише на одному клапані призведе до зміни витрати в інших.
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.
Ручні балансувальні клапани використовують як додатковий регульований гідравлічний опір, який налаштовують на розрахункову витрату теплоносія для стояка, приладової вітки або споживача. Слід зазначити, що при зміні наявного тиску у системі витрата через ручні балансувальні клапани також зміниться.
По типу з’єднання клапана з трубопроводам розрізняють муфтові (з внутрішньою різзю), штуцерні (із зовнішньою різзю) і фланцеві клапани, а також клапани зі з’єднанням під пайку.
Існують різновиди ручних балансувальних клапанів, які розроблені для певних систем або мають технічні та функціональні відмінності:
- Клапани з вимірювальними ніпелями – дозволяють проводити вимірювання перепаду тиску на клапані, що дозволить визначити миттєву витрату через клапан, враховуючи його типорозмір й встановлене налаштування. Ця функція є обов’язковою для проведення наладки системи за допомогою вимірювального обладнання. Також вимірювальні ніпелі використовують для контролю витрати у стояках, приладових вітках, відгалуженнях та споживачах системи.
- Клапани з вбудованою вимірювальною діафрагмою – наявність вимірювальної діафрагми (звужувального пристрою з отвором фіксованого діаметру, з обох сторін якого встановлені вимірювальні ніпелі) забезпечує більш високу точність вимірювання витрати навіть при меншому перепаді тиску.
- Клапани з можливістю підключення імпульсної трубки – використовують у розгалужених двотрубних системах, гідравлічне балансування яких неможливо виконати без застосування регуляторів перепаду тиску. В конструкції ручного балансувального клапана передбачений наскрізний отвір в корпусі або в спеціальному патрубку на вимірювальному ніпелі, до якого підключають імпульсну трубку від регулятора перепаду тиску. Правильний відбір імпульсу тиску є дуже важливим для забезпечення коректної роботи регулятора перепаду тиску.
- Клапани балансувальні для геліосистем – використовують в обв’язці сонячних колекторів для регулювання витрати. Розраховані на більш високу робочу температуру (до 200 °С). Мають патрубки під пайку для з’єднання з трубами.
- Клапани для систем кондиціонування – спеціально розроблені для використання в системах кондиціонування повітря з фанкойлами. У порівнянні з стандартними ручними балансувальними клапанами мають підвищену пропускну здатність при аналогічному типорозмірі.
Також, балансувальні клапани однієї моделі і одного типорозміру можуть суттєво відрізняються за пропускною здатністю, що дозволяє більш точно їх підбирати і налаштовувати. Крім стандартних моделей, випускають клапани, що призначені для використання при малих витратах позначають літерами LF (Low Flow – низька витрата). Також існують клапани з позначеннями MF (Middle Flow – середня витрата) і HF (Hight Flow – висока витрата).
Основною перевагою ручних балансувальних клапанів у порівнянні з автоматичними є низька вартість. Але наладка розгалужених систем з ручними балансувальними клапанами є досить складним і трудомістким процесом, який потребує залучання висококваліфікованих фахівців та застосування спеціальних вимірювальних пристроїв.
Саме тому у діючих державних будівельних нормах Україні вказано, що навіть у системах з постійним гідравлічним режимом слід забезпечити стабілізацію витрати за допомогою автоматичних балансувальних клапанів – обмежувачів витрати. Виключеннями є системи опалення одноквартирних житлових будинків, системи з кількістю опалювальних приладів менше восьми та встановлення ручних балансувальних клапанів на окремі приладові вітки, які об’єднанні в групу, при умові наявності групового регулятора перепаду тиску.
