Штоковые, трех- и четырехходовые краны-смесители
Современные тенденции развития систем отопления все более склоняются к низкотемпературным напольным и радиаторным системам, при которых температура подачи теплоносителя значительно ниже температуры, выдаваемой котлом. Как же добиться гибкого регулирования температуры теплоносителя в условиях постоянно меняющейся уличной температуры?
Для низкотемпературных систем отопления и системы «теплый пол» нужно принимать такие технические решения, в которых в трубу подачи подмешивается охлажденная вода из обратки. Этот процесс называется качественным регулированием системы отопления, то есть регулирование, при котором расход теплоносителя остается прежним, а температура его меняется в нужную нам сторону и при этом мы никоим образом не вмешиваемся в работу котла и его циркуляционного насоса. Количественное регулирование системы отопления отличается от качественного тем, что при нем температура теплоносителя не меняется, а меняется его расход, то есть на трубе попросту устанавливается вентиль, закрытие которого увеличивает гидравлическое сопротивление и циркуляция притормаживается либо совсем останавливается, уменьшается соответственно и расход теплоносителя через отопительные приборы.
Качественное регулирование производят с помощью трехходового крана и байпаса или четырехходового крана, расположенных непосредственно перед кольцом низкотемпературного отопления (рис. 26).
Рис. 26. Принципиальная схема качественной регулировки температуры теплоносителя
Поворот рукояти трехходового крана в определенное положение открывает байпас, и циркуляционный насос втягивает охлажденную воду из обратки в подачу, где происходит смешивание с горячей водой подачи. Таким образом, температуру подачи теплоносителя можно отрегулировать до нужного значения. Трехходовой кран может работать очень гибко, он «умеет» перекрывать байпас или трубы подачи либо работать на смешивание обратной охлажденной воды с горячей водой подачи. Другими словами, если трехходовой кран закрывает байпас, то горячая вода подачи полностью попадает в кольцо отопления, если кран закрывает подачу, то кольцо отопления работает «на себя», теплоноситель будет крутиться в нем через байпас, пока не остынет, если кран открыт в промежуточном положении, то охлажденная вода через байпас попадает в кран и смешивается с водой подачи, далее в отопительный контур она попадает нужной нам температуры. Трехходовой кран, устанавливаемый для регулирования температуры теплоносителя, в данном случае, называют трехходовым смесителем (рис. 27). Температуру подачи горячей воды в систему отопления можно отрегулировать вручную по шкале на смесителе или с помощью датчика температуры и электрического сервопривода.
Рис. 27. Трехходовые смесители
Применение четырехходовых кранов позволяет обойтись без трубы байпаса, но в работе эти краны различаются: одни, например, с Х-образными заслонками, могут только закрывать и открывать подачу и обратку, но не умеют смешивать воду, другие, например, с роторными заслонками, воду смешивают. При применении кранов с Х-образными заслонками горячая вода попадает в кольцо отопления и кран закрывается, а насос гоняет теплоноситель по внутреннему кольцу, как только теплоноситель остывает, кран открывается и во внутреннее кольцо из котла попадает новая порция горячей воды, а охлажденная сбрасывается в обратку. Четырехходовой кран такой конструкции делит каждый контур на две части, его работа напоминает регулировку температуры теплоносителя включением-выключением циркуляционного насоса. Но в отличие от насосной регуляции (включения и выключения насоса), регулирование здесь происходит в более мягком режиме, так как насос не выключается и циркуляция теплоносителя не останавливается. Разумеется, что применение четырехходовых кранов с Х-образными заслонками возможно только в автоматическом режиме, поскольку ручной поворот крана при каждом остывании теплоносителя во внутреннем контуре просто невозможен.
Рис. 28. Четырехходовые роторные смесители
Четырехходовые смесители с роторными заслонками (и некоторыми другими) обеспечивают постоянный и одинаковый расход горячего и охлажденного теплоносителя и при этом позволяют устанавливать желаемую температуру теплоносителя как в ручном, так и в автоматическом режиме (рис. 28). Такая система отопления не нуждается в применении дифференциального байпаса, смеситель автоматически пропускает требуемое количество воды, иначе говоря, суммарное количество воды, поступающей в систему отопления, и воды, протекающей обратно, будет постоянным. Представленная система регулирования является одной из самых простых: в зависимости от положения клапана четырехходовой смеситель пропускает определенное количество воды, поступающей от котла в первичный контур; ровно столько же теплоносителя вытесняется в обратную магистраль.
Рис. 29. Пример решения узла подключения «теплых полов» и работы штокового смесителя
Обычно системы низкотемпературного отопления снабжаются автоматическими контроллерами, измеряющими температуру теплоносителя или температуру воздуха отапливаемого помещения, и отдающими команды на электрические сервоприводы, которые «крутят» вентили трех- или четырехходовых смесителей. Кроме смесителей «на поворотных заслонках» существует и другая управляющая арматура, основанная на штоковых (рис. 29) трех- и четырехходовых вентилях. Регулирование (закрытие и открытие каналов смесителя) происходит благодаря опусканию и подниманию штока с конусной заслонкой. Управляется смеситель датчиком, основанным на термическом расширении некоторых материалов, например, парафина. Капсула с парафином помещается на трубу системы отопления, парафин при нагревании от трубы расширяется и замыкает или размыкает контакты термопары, то есть капсула работает как выключатель, который передает импульс на сервопривод, передвигающий шток трех- или четырехходового смесителя. Потом температура в трубе отопления снижается, парафин уменьшается в объеме и размыкает контакты — шток смесителя занимает прежнее положение.
Рис. 30. Пример системы отопления, выполненной по классической схеме
1. Котел
2. Горелка
3. Система регулирования
4. Датчик наружной температуры
5 Блок дистанционного управления с датчиком комнатной температуры
6. Датчик температуры теплоносителя в подаче после трехходового смесителя
7. Предохранительный клапан
8. Манометр
9. Термостатический вентиль
10. Радиатор
11. «Теплый пол»
12. Трехходовой смесительный вентиль
13. Циркуляционный насос
14. Расширительный бак
16. Запорный вентиль
17. Дымоход
18. Вентиляция котельной
Таким образом, система отопления с низкотемпературным контуром «теплых полов» и радиаторным высокотемпературным контуром может выглядеть следующим образом (рис. 30). Теплоноситель, нагреваясь в котле, поступает в коллектор горячей воды, откуда он распределятся по двум разводящим стоякам: радиаторного отопления и «теплых полов». Радиаторные стояки доставляют воду к отопительным приборам, где она охлаждается и поступает в коллектор охлажденной воды соединенный с трубой обратки котла. Теплоноситель побуждаемый циркуляционным насосом, постоянно циркулирует, в этом контуре и через котел. В отопительном контуре «теплых полов» происходит несколько иное движение теплоносителя. Циркуляционный насос закачивает теплоноситель из коллектора подачи не постоянно, а периодически, по мере того, как трехходовой смеситель открывает подачу. Все остальное время насос «крутит» по кольцу «теплых полов» собственную охлажденную воду. Здесь необходимо заметить, что при ручной регулировке трехходового смесителя насос будет постоянно подмешивать воду из коллектора подачи, а при регулировании смесителя автоматикой возможны два варианта работы: с полным отключением «теплых полов» от котла и с подмешиванием горячей воды. Дело в том, что производителями трехходовых смесителей выпускаются два варианта этих вентилей, в большинстве случаев, трехходовые смесители настраиваются таким образом, что ручное закрытие вентиля, показывающее на шкале прибора «подача горячей воды закрыта», на самом деле горячую воду полностью не закрывает, а оставляет чуть-чуть приоткрытой. Это так называемая защита «от дурака». Например, смонтировав систему радиаторного отопления с ошибкой, пользователь полностью перекрывает подачу в систему отопления «теплых полов», а котел в это время работает и нагревает воду, выталкивая ее в систему. И куда ей течь, если трехходовой вентиль закрыт? В системе создается избыточное давление и перегрев теплоносителя — возможен разрыв теплообменника котла или трубопровода. Трехходовой смеситель, имеющий маленькое отверстие, при, казалось бы, полном закрытии подачи, позволяет не останавливать циркуляцию и пропускать теплоноситель по низкотемпературному контуру отопления.
Источник: «Отопление дома. Расчет и монтаж систем » 2011. Савельев А.А.
mainstro.ru
Четырехходовой клапан для отопления: принцип работы, схема
Тот, кто хоть раз пытался изучить различные схемы отопительных систем, наверняка сталкивался с такими, где подающий и обратный трубопроводы чудесным образом сходятся воедино. В центре этого узла стоит некий элемент, к которому с четырех сторон подключаются трубы с теплоносителем разной температуры. Этот элемент — четырехходовой клапан для отопления, о назначении и работе которого пойдет речь в данной статье.
О принципе работы клапана
Как и его более «скромный» трехходовой собрат, четырехходовой клапан изготавливается из качественной латуни, но вместо трех присоединительных патрубков имеет целых 4. Внутри корпуса на уплотнительной втулке вращается шпиндель с цилиндрической рабочей частью сложной конфигурации.
В ней с двух противоположных сторон сделаны выборки в виде лысок, так что посередине рабочая часть напоминает заслонку. Сверху и снизу в ней сохранена цилиндрическая форма, чтобы можно было выполнить уплотнение.
Шпиндель со втулкой прижимается к корпусу крышкой на 4 винтах, снаружи на конец вала насаживается регулировочная рукоятка либо устанавливается сервопривод. Как выглядит весь этот механизм, поможет хорошо представить показанная ниже детальная схема четырехходового клапана:
Шпиндель вращается во втулке свободно, поскольку не имеет резьбы. Но при этом выборки, сделанные в рабочей части, могут открывать проток по двум проходам попарно либо позволять смешиваться трем потокам в разных пропорциях. Как это происходит, показано на схеме:
Для справки. Существует и другая конструкция четырехходового клапана, где вместо вращающегося шпинделя задействован нажимной шток. Но подобные элементы не могут смешивать потоки, а только перераспределять. Они нашли свое применение в газовых двухконтурных котлах, переключая поток горячей воды с отопительной системы на сеть ГВС.
Особенность нашего функционального элемента состоит в том, что поток теплоносителя, подведенный к одному из его патрубков, никогда не сможет пройти к другому выходу по прямой. Поток всегда будет поворачивать в правый или левый патрубок, но никак не попадет в противоположный. При определенном положении шпинделя заслонка позволяет теплоносителю проходить сразу вправо и влево, смешиваясь с потоком, идущим из противоположного входа. В этом и заключается принцип работы четырехходового клапана в системе отопления.
Следует отметить, что управление клапаном может осуществляться двумя способами:
вручную: требуемого распределения потоков добиваются путем установки штока в определенное положение, ориентируясь по шкале, находящейся напротив рукоятки. Способ используется редко, поскольку эффективная работа системы требует периодической корректировки, постоянно производить ее вручную невозможно;
автоматически: шпиндель клапана вращается сервоприводом, получающим команды от внешних датчиков либо контроллера. Это позволяет придерживаться заданных температур воды в системе при изменении внешних условий.
Практическое применение
Везде, где нужно обеспечить качественное регулирование теплоносителя, могут применяться клапаны четырехходового типа. Качественное регулирование – это управление температурой теплоносителя, а не его расходом. Добиться необходимой температуры в системе водяного отопления можно лишь одним способом – смешиванием горячей и остывшей воды, получая на выходе теплоноситель с нужными параметрами. Успешное выполнение данного процесса как раз и обеспечивает устройство четырехходового клапана. Приведем пару примеров установки элемента для таких случаев:
- в системе радиаторного отопления с твердотопливным котлом в качестве источника тепла;
- в контуре нагрева теплых полов.
Как известно, твердотопливный котел в режиме разогрева нуждается в защите от выпадения конденсата, от которого стенки топки подвергаются коррозии. Традиционная схема с байпасом и трехходовым смесительным клапаном, не позволяющим холодной воде из системы проникать в котловой бак, может быть усовершенствована. Вместо байпасной линии и смесительного узла ставится четырехходовой клапан, как это изображено на схеме:
Возникает закономерный вопрос: какая польза от такой схемы, где придется ставить второй насос, да еще и контроллер для управления сервоприводом? Дело в том, что здесь работа четырехходового клапана подменяет собой не только байпас, но и гидравлический разделитель (гидрострелку), буде в таковом есть нужда. В результате мы получаем 2 отдельных контура, обменивающихся между собой теплоносителем по мере необходимости. Котел дозировано получает охлажденную воду, а радиаторы – теплоноситель с оптимальной температурой.
Поскольку вода, циркулирующая по греющим контурам теплых полов, нагревается максимум до 45 °С, то запускать в них теплоноситель напрямую от котла недопустимо. С целью выдержать такую температуру перед распределительным коллектором обычно ставится смешивающий узел с трехходовым термостатическим краном и байпасом. А вот если вместо этого узла установить четырехходовой смесительный клапан, то в греющих контурах можно использовать обратную воду, идущую от радиаторов, что и показано на схеме:
Заключение
Нельзя сказать, что установка четырехходового крана проста и не требует финансовых вложений. Наоборот, реализация подобных схем выльется в ощутимые финансовые затраты. С другой стороны, они не настолько велики, чтобы отказаться от преимуществ таких систем – эффективности работы и в результате – экономичности. Важное условие – наличие надежного электроснабжения, так как без него перестанет работать привод клапана.
cotlix.com
принцип работы термостатического смесительного в системе, установка и подключение, как работает
Трехходовой клапан — это вид запорной арматуры.
Она предназначена для смешивания или перенаправления потоков для достижения нужной температуры теплоносителя.
Устройства применяются для создания разделительных или смесительных узлов магистралей отопления вне зависимости от их вида и температурных условий.
Google+
Vkontakte
Odnoklassniki
Трехходовые клапаны для отопления: что это такое?
Термовентиль подготавливает теплоноситель с заданными параметрами и применяется:
- для управления системой подогреваемого пола;
- с целью регуляции и контроля отопления в комнатах одного здания, в том числе между этажами;
- для создания отопительных систем в нескольких отдельных зданиях.
Приборы выполняют регулировку выделения тепла, изменяя количество, а не температуру теплоносителя. Благодаря этому можно выполнять обогрев помещений разной интенсивности, не меняя размер радиаторов.
Конструкция
Трехходовой клапан — металлический тройник с тремя патрубками, сверху оснащённый шайбой регулировки. В смесительном кране два впускных отверстия и одно — выпускное. В разделительном — два выходных патрубка и один входной.
Для изготовления корпуса используются латунные сплавы, чугун, а также другие материалы с антикоррозийным покрытием.
Фото 1. Металлический трехходовой клапан для системы отопления, сверху располагается шайба регулировки.
Регулирующим элементом служит шток или шар, размещённый во внутренней части трехходового клапана. Когда температурные показатели превышают заданные значения, этот элемент снижает поступление жидкости из одного из каналов. Работает при помощи внешнего (гидравлического, электри
ogon.guru
Трёхходовой кран для систем отопления
Трехходовой кран отопления представляет собой тройник, в котором с помощью запорного механизма происходит перераспределение теплоносителя в системе отопления. Трехходовой кран используется там, где необходимо регулировать подачу тепла, уменьшая или увеличивая температуру теплоносителя.
Простой пример: теплоноситель при движении по протяженной системе отопления в начале «пути» имеет более высокую температуру, что приводит к более интенсивному нагреву радиаторов, и, как следствие, перегреву помещений, для устранения которого используют трехходовой кран.
Крана трехходовый — принцип работы
Для этого к крану одновременно подключают горячую и холодную воду. Как правило, схема подключения в виде стрелок с указанием направления движения, располагается на самом кране.
При этом горячая вода это теплоноситель, идущий от котла, называемый также подачей, а холодная вода это уже остывший теплоноситель, называемый также обраткой. При полностью открытом кране в него одновременно поступают подача и обратка и смешиваются. В результате температура воды на выходе из крана имеет некое усредненное значение.
Если кран полностью открыт, то к приборам отопления поступает теплоноситель, идущий напрямую от котла и обеспечивающий максимальный нагрев радиаторов. При закрытом кране, напротив, к приборам отопления поступает только обратка.
При не полностью открытом кране происходит смешивание обратки и подачи и получение теплоносителя с температурой усредненного значения.
Типы трехходовых кранов в системах отопления
В зависимости от конструктивных особенностей различают 2 вида трехходовых кранов: запорные и регулировочные. Принципиальной различия между ними нет: и тот и другой могут использоваться для полного перекрытия движения подачи и для регулирования температуры теплоносителя. Однако с помощью запорных кранов сделать это намного сложнее. Их конструкция в большей степени подходит для переключения движения потока воды из одной трубы в другую и не предусматривает плавного изменения потока. В большинстве случаев запорные краны оснащены шаровым механизмом.
Для регулирования применяют трехходовые краны, в конструкции которых имеется шток, управление движением которого может быть ручным или автоматическим.
От трехходового крана к трехходовому клапану
Трехходовой кран отопления позволяет вручную регулировать температуру теплоносителя в отопительных системах. Для автоматического регулирования предназначен трехходовой клапан отопления, в котором дополнительно установлено электромеханическое устройство, меняющее положение штока. Его подключают к термостату, с помощью которого выбирают нужный температурный режим в помещении.
Установка трехходовых клапанов в системе отопления позволяет эффективно управлять работой теплого пола, регулировать распределение тепла по комнатам и этажам, а также между отдельными строениями, если речь идет об отоплении нескольких отдельных объектов, например, теплицы и жилого дома.
В зависимости от принципа действия различают 2 вида трехходовых клапанов отопления:
Смесительный трехходовой клапан, в котором два входа и один выход. Его принцип действия такой же, как у трехходового крана отопления. Основное назначение смесительного клапана этого вида состоит в смешивании подачи и обратки для получения теплоносителя требуемой температуры, которое достигается изменением соотношения горячей и холодной воды.
Разделительный трехходовой клапан, в котором один вход и два выхода. При его работе происходит распределение потока теплоносителя на два русла, что бывает необходимо при включении в систему отопления бойлеров, конвекторов и т.д
Независимо от типа трехходового клапана (смесительный или разделительный) его установка и использование обеспечивает постоянный тепловой поток в системе отопления и не перекрывает движения теплоносителя, что особенно важно при отрицательных температурах.Меняться может только температура в сети. В этом основное отличие трехходового клапана отопления от двухходового клапана отопления.
Иными словами, система отопления с трехходовым клапаном никогда не разморозится.
aquagroup.ru
