Содержание
Трехходовой кран для отопления — с электроприводом, терморегулятором и другие, принцип действия
Система отопления, не имеющая возможности регулировки температуры, функционирует в единственном режиме. Настройка микроклимата в помещении недоступна, поэтому нередко бывает слишком жарко или прохладно. Изменение режима работы системы выполняет трёхходовой кран для отопления. Это небольшое универсальное устройство, также подходящее и под другие системы тепловодоснабжения. Его схема проста, но позволяет эффективно и надёжно выполнять настройку температуры теплоносителя как в отдельных узлах, так и во всей конструкции, в зависимости от точки установки.
Содержание
1 Виды
2 Принцип действия трёхходового крана для отопления
3 Как выбрать
4 Установка своими руками
5 Настройка и эксплуатация
Виды
Существует несколько вариантов конструкции трёхходовых кранов, различающихся по параметрам.
По материалу корпуса:
- латунные;
- стальные;
- чугунные.
По форме запорного устройства:
- шар;
- конус;
- цилиндр.
По типу затвора:
- L-образные;
- Т-образные.
По способу установки затвора:
- Сальниковые. Затвор устанавливается сверху, прижимается накидной гайкой и уплотняется сальником. Чувствителен к давлению воды.
- Натяжные. Затвор натягивается гайкой, установленной снизу (с противоположной от регулировочного штока стороны). Этот вариант считается более прочным и надёжным.
По выполняемым функциям:
- запорные;
- регулирующие.
По типу управления:
- Ручной. Настройка выполняется с помощью поворота рукоятки, для чего приходится подходить к устройству и настраивать режим по собственным ощущениям.Это простая разновидность старого образца
- Автоматический терморегулятор (другое название — пневмопривод).
Представляет собой специальную насадку на шток, имеющую ёмкость с газом. При повышении температуры газ расширяется и начинает давить на мембрану, которая соединена с поворотным механизмом. Последний, под нажимным воздействием, вращает (в других типах конструкции — перемещает вверх или вниз) шток крана, снижая или повышая температуру теплоносителя на выходе. Пределы нагрева или охлаждения устанавливаются заранее, для чего надо подходить к крану и производить настройку вручную.Пневмопривод является безопасным механическим устройством, в отличие от электропривода, создающего опасность удара током - Электропривод. Это устройство, оборудованное электрическим или магнитным приводом. Регулировка производится по сигналу с датчика температуры. Это самый современный вид настройки, он позволяет производить корректировку режима дистанционно, не подходя к самому крану. Все действия производятся на блоке (узле) управления, расположенном в удобном месте и соединённом с клапаном и датчиками проводами.
Установка крана с электроприводом как самостоятельного устройства никакого смысла не имеет
Представляет собой специальную насадку на шток, имеющую ёмкость с газом. При повышении температуры газ расширяется и начинает давить на мембрану, которая соединена с поворотным механизмом. Последний, под нажимным воздействием, вращает (в других типах конструкции — перемещает вверх или вниз) шток крана, снижая или повышая температуру теплоносителя на выходе. Пределы нагрева или охлаждения устанавливаются заранее, для чего надо подходить к крану и производить настройку вручную.Пневмопривод является безопасным механическим устройством, в отличие от электропривода, создающего опасность удара током
Несмотря на разницу в управлении, сам затворный механизм и корпус у всех видов одинаковые, изменяются только устройства привода вращения, расположенные на штоке крана.
Принцип действия трёхходового крана для отопления
Корпус трёхходового крана имеет три отводных патрубка, один из которых является выходным, а два других — входными. По ним в корпус поступают горячий теплоноситель, подаваемый системой ЦО или от собственного котла и более холодная рабочая жидкость — обратка, т. е. поток, прошедший весь путь по системе (радиаторам, конвекторам или трубопроводам тёплого пола) и отдавший тепловую энергию.
Затвор, поворачиваясь вокруг своей оси, открывает просвет для одного канала, одновременно с этим перекрывая его на другом. В результате изменяется соотношение между горячим и остывшим теплоносителем. Готовая смесь с нужными температурными параметрами выходит в систему отопления.
Отличие принципов функционирования разных типов затвора невелики и непринципиальны
Диапазон регулировки находится в пределах температур горячего и остывшего потоков. Настройка производится подмешиванием к горячему теплоносителю остывшей обратки, выполняемым вручную или автоматически. Если полностью закрыт один канал, то в систему подаётся поток из другого, не смешанный ни с чем. Это свойство трёхходовых кранов удобно при установке на радиаторах, работающих от системы ЦО, если дальше на линии имеется ещё немало приборов потребления и нельзя перекрывать для них питание.
Трёхходовые клапаны, имеющие разные конструкции затворов (тип Т или L), выполняют смешивание потоков немного по-разному, но общий принцип работы от этого не нарушается.
Как выбрать
Выбор трёхходового крана производится на основе параметров имеющейся отопительной системы, размеров и типов присоединительных устройств трубопроводов, а также других критериев:
- Несоответствие любых элементов вызовет либо полную невозможность установки трёхходового крана, либо потребует использования различных переходников, например, чтобы присоединить штуцерный тип к фланцу. Стандартные присоединительные размеры находятся в диапазоне 20–40 мм, но для систем с высоким давлением, предназначенных для обслуживания крупных зданий с большим количеством приборов потребления, используются трёхходовые краны с фланцевыми соединениями.
- Важно обеспечить соответствие диаметров труб и крана, иначе давление в системе будет изменено, что повлечёт за собой перемену всех расчётных параметров. Для крупных и разветвлённых систем такое изменение может стать причиной отказов или сбоев, падения температуры теплоносителя и прочих проблем. Необходимо также приобретать краны, рассчитанные на давление, существующее в имеющейся системе.
- При покупке надо иметь точное представление, нужен ли сервопривод, пневматический регулятор или настройка режима будет производиться вручную. Это важно, так как замена трёхходового крана во время работы представляет собой непростую задачу, требующую отключения от подачи теплоносителя. В зимнее время это мероприятие может стать причиной размораживания трубопроводов и выхода из строя.
- Рекомендуется приобретать трёхходовые краны в латунных или медных корпусах. Они на практике показали своё превосходство перед стальными и чугунными устройствами в плане долговечности и надёжности.
- Правильнее всего выбирать продукцию известных фирм. Стоимость таких кранов выше, чем у менее знаменитых или китайских образцов, но качество и соответствие рабочих параметров заявленным паспортным значениям будут гарантированы. Трёхходовые краны приобретаются не каждый день, поэтому можно один раз заплатить побольше.
Стандартные присоединительные размеры находятся в диапазоне 20–40 мм, но для систем с высоким давлением, предназначенных для обслуживания крупных зданий с большим количеством приборов потребления, используются трёхходовые краны с фланцевыми соединениями.
Установка своими руками
Принцип монтажа крана прост — надо соединить нужные трубопроводы и соответствующие патрубки крана. Однако, на практике нередко возникает масса проблем, происходящих от неопытности или неосведомлённости мастера. Необходимо разбираться в маркировке патрубков:
- А — прямой ход.
- В — байпас или перпендикулярный ход.
- АВ — объединённый вход или выход.
Кроме того, надо учитывать конструкцию затвора.
Если устройство имеет Т-образный запорный механизм, то входными будут боковые патрубки, а выходом является средний, перпендикулярный им, штуцер. Для L-образных затворов входные патрубки находятся с торца и снизу (сбоку), а выход расположен на противоположном торцевом патрубке.
Для того, чтобы помочь при установке, производители указывают направление движения потока стрелками, нарисованными или нанесенными при отливке на корпус крана
При монтаже трёхходовой кран обязательно надо расположить приводом или рукояткой регулятора вверх. Место установки по возможности выбирается в зоне доступности.
Присоединяя кран, необходимо предварительно убедиться, что внутрь не попал мусор или пыль. Это особенно важно, если соединение выполняется сварным способом. Во время сварки необходимо следить за тем, чтобы не перегреть кран, для чего рекомендуется сделать для него теплоотвод. Подключение выполняется в закрытом положении, в системе должна быть перекрыта подача теплоносителя и слиты остатки.
Настройка и эксплуатация
Настройка крана сводится к выбору такого положения затвора, при котором теплоноситель имеет заданную температуру. В этом случае руководствуются собственными ощущениями, стремясь обеспечить максимально комфортный микроклимат. Положение затвора при этом может быть любым — от полностью закрытого, до открытого, это неважно. При необходимости производится дополнительная регулировка во время эксплуатации (иногда, при автоматической настройке, она выполняется несколько раз в сутки).
Производить изменения параметров потока вручную надо аккуратно, особенно во время регулировки параметров горячего потока. В это время корпус и затвор сильно нагреваются и приобретают излишнюю чувствительность к механическим воздействиям, и даже хрупкость.
Необходима периодическая очистка, смазка и наблюдение за состоянием крана, это поможет продлить срок службы и убережёт от внезапного выхода из строя.
Трёхходовой кран в системе отопления выполняет функции смесителя и регулировщика параметров теплоносителя.
Он обеспечивает максимально комфортную температуру в помещениях. Установка нескольких клапанов позволяет отключить обогрев неиспользуемых участков для экономии или настроить в разных комнатах собственные температурные режимы. Правильная и устойчивая работа устройства зависит от точности выбора, установки и настройки режима, который изменяется по необходимости или желанию жильцов дома.
- Автор: Anycaster
- Распечатать
Оцените статью:
(0 голосов, среднее: 0 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Что такое трехходовой клапан на системе отопления
Трехходовой клапан – разновидность запорно-регулирующей арматуры, применяемой в составе систем отопления. Он обеспечивает изменение давления и расхода теплоносителя в разных ветвях для ручной или автоматической регулировки теплового режима. Поэтому для комплектации отопительной сети нужно иметь представление, что такое, и для чего нужен трехходовой клапан.
Назначение
Трехходовой клапан – арматурное устройство, которое обеспечивает регулировку температуры в ветвях отопительной сети за счет смешения или распределения потоков жидкости. В первом случае производится смешение подачи с обраткой, во втором – часть теплоносителя из подающей магистрали сбрасывается в обратную магистраль. За счет этого выполняется назначение трехходового клапана – регулировка теплового режима.
Основные сферы применения:
- Устройство водяных теплых полов. Применяется при подключении от одного источника с радиаторным отоплением. Температура теплоносителя, подаваемого на радиаторы, может достигать 90 °C и больше. Учитывая, что такой нагрев недопустим для теплого пола, требуется снижение температуры.
- Поддержание температурного баланса между обраткой и подачей с разницей не более 60°C для защиты котельного оборудования от ускоренного износа и поломок.
- Предотвращение образования конденсата на теплообменнике котла.
- Предотвращение перегрева котельного оборудования.
- Выполнение гидравлической обвязки бойлера косвенного нагрева.
- Устройство байпаса.
Учитывая назначение и устройство трехходового клапана, его установка позволяет повысить энергоэффективность отопительной системы и повысить срок эксплуатации ее основных элементов.
Типы трехходовых клапанов
Чтобы понимать, что такое трехходовой клапан на системе отопления, нужно разобраться с классификацией этих арматурных устройств.
В зависимости от принципа действия бывают два типа трехходовых клапанов – смесительные и разделительные.
Трехходовой смесительный клапан применяется для объединения потоков рабочей среды. Конструктивно он представляет собой смесительный узел, который срабатывает при нагреве теплоносителя выше установленного значения. В этом случае клапан открывается и подмешивает в подающую линию воду из обратки, обеспечивая охлаждение теплоносителя. Возможна работа клапана и в обратном направлении – для подогрева жидкости в обратной магистрали.
Распределительный трехходовой клапан имеет один входной патрубок и два выходных. Он распределяет поток рабочей среды между двумя линиями в определенных пропорциях. Например, при перегреве теплоносителя в подающей магистрали его часть может сбрасываться в обратную линию, что уменьшает нагревание радиаторов.
Седельные и поворотные изделия
В зависимости от конструкции запирающего элемента клапаны бывают седельными и поворотными.
В устройствах седельного типа запирающим элементом является конус, посаженный на шток. При его движении по вертикали. В крайнем положении штока конус плотно садится в седло и перекрывает подачу рабочей среды в определенном направлении. Частично или полностью поднимаясь, шток открывает подачу в соответствующем объеме.
Запирающим органом в поворотном трехходовом клапане выступает вращающийся сектор. При перемещении штока приводится в действие шаровая заслонка, которая полностью или частично перекрывает, или открывает подачу рабочей среды.
Поворотные клапаны отличаются повышенной стойкостью к износу, хорошо выдерживают значительные колебания температуры рабочей среды.
Выбор товара
Перед тем, как выбрать трехходовой клапан , необходимо определить, какие характеристики устройства необходимы для эксплуатации в конкретных условиях. Подбор оборудования осуществляется по ряду основных параметров.
Материал корпуса
Трехходовые клапаны изготавливают из различных сплавов. Самыми распространенными видами материала являются:
- Углеродистая сталь. При сравнительно малой цене обладает высокой прочностью. Минус – слабая коррозионная стойкость.
- Нержавеющая сталь – сочетает прочностные характеристики и стойкость к коррозии. Широкий температурный диапазон эксплуатации. Высокая цена.
- Бронза и латунь. Сплавы не подвергаются коррозии, обладают достаточной прочностью. Клапаны этого типа эксплуатируются при температуре до 200°C, что позволяет использовать их без ограничений в бытовых сетях.
Способ управления
По способу управления трехходовые клапаны бывают таких видов:
- Ручной. Недорогой тип устройств. Отличается энергонезависимостью. Регулировку приходится выполнять вручную.
- Термостатический. Управление осуществляет термостат, который автоматически открывает и закрывает его при достижении установленных температурных значений. Не зависит от электроснабжения.
- С сервоприводом. Шток приводится в действие электроприводом, управляемым электроникой. Самый дорогой тип устройство, обеспечивающий максимальную степень точности регулировки. Не работает без электроснабжения.
Для бытовых условий чаще всего используют термостатические клапаны.
Рабочее давление и температура
При выборе трехходового клапана обязательно учитывают эти характеристики. Они должны соответствовать рабочим параметрам обслуживаемой устройством отопительной системы.
Узнайте больше о трехходовых клапанах HVAC
В отрасли HVAC используются трехходовые клапаны двух типов: смесительные клапаны и отводные клапаны.
Во избежание недоразумений, связанных с терминологией, мы будем считать, что смесительные клапаны имеют два входа и один выход, а отводные клапаны имеют один вход и два выхода.
Рисунок 1.
Многие называют все трехходовые клапаны смесительными клапанами. Трехходовые клапаны также могут называться перепускными клапанами, клапанами постоянного расхода и многими другими терминами.
Примечание. Неправильное использование одного элемента вместо другого может привести к вибрации, гидравлическому удару, вибрации и повреждению системы. |
Смесительные клапаны чаще используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Смесительные клапаны являются хорошими регулирующими клапанами, хотя их можно использовать как двухпозиционные клапаны, передавая полный поток от одного или другого входа к общему выходу.
Клапаны отводные обычно используются как двухпозиционные.
Поток полностью отклоняется либо в ту, либо в другую сторону. Вообще говоря, отводные клапаны не являются хорошими регулирующими клапанами, хотя некоторые производители клапанов вставляют характерные заглушки в трехходовые отводные клапаны, чтобы их можно было использовать для регулирования. Производители клапанов обычно указывают в своих каталогах, предназначен ли клапан для смешивания или отвода.
После того, как было принято решение о том, с каким трехходовым клапаном вы имеете дело, смесительным или отводящим, регулирующим или двухпозиционным, выбор должен происходить так же, как и с двухходовыми клапанами. Найдите коэффициент CV. Как и прежде, вам нужно знать полный расход и DP.
Трехходовые клапаны используются во многих закрытых системах. Примеры:
1. Изменение температуры потока
2. Изменение объема потока
3. Первичные/вторичные насосные системы
4. Двух/четырехтрубные распределительные системы
Не существует «эмпирических» способов определения расхода или доступного давления для трехходового клапана.
Для определения расхода трехходового клапана необходимо знать все технические характеристики.
Рис. 2.
На рис. 2 показан трехходовой клапан, изменяющий температуру потока. Обратите внимание, что количество воды в системе (показанной здесь как змеевик) не меняется. В этом случае желателен низкий DP. Используйте 20% доступного давления. В этом примере доступно 20 фунтов на квадратный дюйм. 4 фунта на квадратный дюйм будет DP для поиска CV.
Рисунок 3.
На рисунке 3 мы изменяем количество потока через змеевик. В этом случае желателен высокий перепад давления на клапане. Используйте 50 % доступного давления, минимум 5 фунтов на квадратный дюйм, если это возможно. В примере доступно 18 фунтов на квадратный дюйм, поэтому 9 фунтов на квадратный дюйм — это перепад давления, используемый для поиска CV. Если доступное давление упало ниже 10 фунтов на квадратный дюйм, скажем, 8 фунтов на квадратный дюйм, используйте 5 фунтов на квадратный дюйм в качестве DP.
Как и в случае двухходовых клапанов, если выбранный трехходовой клапан меньше размера линии, не забывайте о коэффициенте FP. Измените размер клапана, применяя коэффициент FP, чтобы найти новый CV.
Для трехходовых клапанов, используемых в режимах холодная вода-горячая вода, переключения лето-зима, смесительных двухпозиционных или отводящих клапанов, используйте клапан размера линии. Это приложение с низким DP. Желателен полный сток.
Чтобы определить статическое давление, на которое должен быть рассчитан клапан, используется следующая формула:
Номинальное статическое давление (в фунтах на кв. дюйм изб.) = [(HFP + HT) + (HP — HF)] / 2,31
Где HFP = давление наполнения в нижней точке системы в футах водяного столба.
HT = Расстояние от клапана до нижней точки системы.
л.с. = общий напор насоса в футах водяного столба.
And HF = потери на трение в трубопроводе между клапаном и насосом в футах водяного столба.
К сожалению, не вся информация может быть известна для определения номинального статического напора (SHPR). Метод может быть использован для определения аппроксимации SHPR. Возьмите давление наполнения и добавьте давление напора самого большого насоса в системе. Убедитесь, что номинальное статическое давление корпуса клапана равно или превышает эту сумму. Вам нужны эти две части информации.
Номинальные значения давления закрытия для трехходовых клапанов в замкнутом контуре должны быть равны или превышать общую разницу давлений, которая может возникнуть на любом из портов, когда этот порт закрыт.
Рисунок 4.
На рисунке 4 максимальное давление, при котором клапан должен закрыться, будет равно сумме перепадов давления в змеевике, патрубках насоса змеевика и клапане с полным потоком из Б к АБ. Это связано с тем, что при отсутствии потока через байпас от X к A давления в точках X и A одинаковы. Максимальный перепад давления, при котором клапан должен закрыться, равен только перепаду давления от X до того контура (A или B), который имеет наибольшее сопротивление максимальному потоку плюс падение давления на клапане.
Рисунок 5.
На рисунке 5 ситуация такая же. Клапан должен закрываться при максимальном перепаде давления от X до AB. К сожалению, в реальном мире размеров клапанов практически никогда не известно значение перепада давления, необходимого для проверки давления закрытия трехходового клапана. Обычно, можно даже сказать, к счастью, клапан, выбранный по расходу и перепаду давления, будет иметь достаточно высокие значения закрытия, чтобы работать.
Трехходовые клапаны, используемые на градирнях, создают особые проблемы. Мы имеем дело уже не с замкнутыми циклами, а с открытыми циклами. Системы с открытым контуром — это системы, открытые для атмосферы в некоторой части системы.
Если конденсатор находится на том же уровне или выше градирни, рекомендуется использовать трехходовой отводной клапан в байпасной секции. Трехходовой смесительный клапан не рекомендуется использовать в точке А, так как он будет находиться на стороне всасывания насоса и будет создавать условия вакуума, а не поддерживать атмосферное давление.
См. Рисунок 6.
Рисунок 6.
Когда конденсатор находится ниже уровня градирни, рекомендуется использовать байпас с помощью двухходового клапана.
DP от A до B при полном расходе должен равняться напору C-D. См. рис. 7.
Рисунок 7.
Характеристика этого ресурса?:
3-ходовые регулирующие клапаны или клапаны, независимые от давления?
Трехходовой регулирующий клапан перекрывает поток воды в одной трубе и открывает поток воды в другой трубе. В модулирующем или 3-точечном плавающем применении клапан также может смешивать воду из двух разных труб в одну или отводить воду из одной трубы в две разные трубы. Подключенный к системе автоматизации здания и термостатам, расположенным в каждой зоне, трехходовой клапан направляет воду для отопления или охлаждения через змеевик, если требуется отопление или охлаждение. Если зона не нуждается в обогреве или охлаждении, поток направляется через байпасную линию в обратный трубопровод.
Это означает, что расход останется прежним, если вы используете 3-ходовые клапаны в системе. Для сравнения, двухходовой клапан может перекрыть поток воды в змеевик, когда нет необходимости в нагреве или охлаждении. Это означает, что расход будет меняться, если вы используете 2-ходовые клапаны в системе.
Исторически сложилось так, что 3-ходовые клапаны использовались в насосных системах с постоянным расходом для поддержания одного и того же расхода в любое время, независимо от того, требуется обогрев/охлаждение или нет. Большинство современных систем используют двухходовые клапаны для систем с регулируемой скоростью, потому что скорость потока может колебаться, когда клапаны открываются и закрываются. Когда 2-ходовой клапан закрывается, перепад давления увеличивается, и работа насоса замедляется (снижается подача), что позволяет экономить энергию.
Большинство экспертов сходятся во мнении, что насосные системы с переменным расходом предпочтительнее, потому что они могут значительно сэкономить владельцам зданий затраты на электроэнергию насосов.
Некоторые переключили свою систему с постоянной скоростью на переменную скорость, но они не получают экономии энергии, потому что они оставляют свои 3-ходовые клапаны или устанавливают 2-ходовые клапаны и имеют проблемы с переливом и недоливом. С 3-ходовыми клапанами в системе с регулируемой скоростью никогда не происходит экономии энергии, потому что 3-ходовые клапаны поддерживают постоянный расход независимо от изменений нагрузки, а насос никогда не может снизить скорость. При установке простых 2-ходовых клапанов во время запуска могут возникать условия перелива и недостаточного расхода, а также когда клапаны имеют слишком большой размер, что также приводит к нерациональному расходу энергии насоса. Обе эти проблемы могут быть решены путем установки регулирующих клапанов, не зависящих от давления (PIC-V). PIC-V постоянно поддерживает правильный поток через каждый контур или змеевик, даже если давление в системе изменяется. Контур имеет именно тот поток, который необходим при запуске, при расчетной нагрузке и при пониженной нагрузке.
Поток изменяется только тогда, когда система управления требует изменений.
Никакой другой регулирующий клапан не может обеспечивать точный расход независимо от изменений давления. И если вы модернизируете свои 3-ходовые клапаны, выберите более низкий расход для змеевика, чтобы обеспечить более высокое значение ΔT на змеевике. Этот уменьшенный расход означает, что насос может снизить скорость и сэкономить энергию.
Возникают проблемы, когда все 2-ходовые клапаны перекрыты в системе с регулируемой скоростью:
- Насос может перегреться, если он продолжает работать при закрытых клапанах даже на минимальной скорости.
- Температура кондиционированной воды в коллекторах и выносных стояках со временем станет температурой окружающей среды. Это означает, что, когда помещение в конечном итоге потребует нагрева/охлаждения, произойдет задержка, поскольку только что нагретая или охлажденная вода циркулирует по системе. Это может вызвать дискомфорт пользователя и вызвать жалобы.
Поэтому при переходе от 3-ходовой системы к 2-ходовой рекомендуется оставить самый удаленный 3-ходовой клапан на месте на каждом стояке, чтобы вода для охлаждения/нагрева могла рециркулировать, даже если все остальные клапаны закрыты. .
Другая проблема с использованием 3-ходовых клапанов в любом типе применения заключается в том, что они способствуют синдрому низкого ΔT. 3-ходовые клапаны перепускают подогретую/охлажденную подаваемую воду в обратную линию. Температуры смешиваются, и ΔT в чиллере или котле уменьшается, потому что подаваемая вода смешивается с обратной.
Как в вашей системе работает независимый от давления регулирующий клапан? PIC-V сочетает в себе диафрагму, регулирующую перепад давления, с двухходовым регулирующим клапаном для подачи определенного расхода независимо от колебаний давления в системе. Клапан выполняет функцию балансировочного клапана и регулирующего клапана в одном блоке. Привод модулирует PIC-V до требуемого фиксированного расхода в зависимости от нагрузки или требований зоны, независимо от давления.