Содержание
- Схема установки смешивающего трёхходового клапана
- Схема установки разделяющего трёхходового клапана
- Схемы установки смешивающего трёхходового клапана на разделение
- Назначение трехходового клапана
- Особенности конструкции клапана с электроприводом
- Принцип действия
- Преимущества
- Модели устройств с приводом
- Принцип работы трёхходового клапана
- Трёхходовой клапан с электроприводом
- Привод трёхходового клапана с импульсным управлением
- Привод трёхходового крана с аналоговым управлением
- Контроллер управления трёхходовым клапаном
Схемы с трёхходовыми клапанами применяют в узлах управления:
- Подключенных к безнапорному коллектору;
- С низким перепадом давлений на вводе от источника тепла;
- Температурным режимом источника тепла идентичным температурному режиму потребителя;
- С необходимостью поддержания постоянной циркуляции в одном из контуров;
- С необходимостью качественного регулирования за счёт смешения двух потоков теплоносителя;
- С необходимостью количественного регулирования за счёт разделения потока теплоносителя.
В тепловых пунктах присоединённых к сетям централизованного теплоснабжения, схемы установки смесительных трёхходовых клапанов не нашли широкого применения, из-за невозможного ограничения расхода теплоносителя c одновременным сохранением коэффициента смешения, а разделительные трёхходовые клапаны, из-за перепуска теплоносителя из подающего трубопровода в обратный.
Схема установки смешивающего трёхходового клапана
Обеспечивает качественное регулирование у потребителя. При этом расход теплоносителя у потребителя постоянный, а расход через источник может быть полностью перекрыт. Применяется в котельных для управления системой отопления присоединённой к безнапорному коллектору или гидравлическому разделителю (гидравлической стрелке). Насос во вторичном контуре обеспечивает циркуляцию через потребителя и через источник.
Важно! – В случае прямого присоединения к источнику тепла на байпасном трубопроводе трёхходового клапана, подключённому к порту B, следует установить балансировочный клапан с гидравлическим сопротивлением, равным сопротивлению источника тепла. В противном случае расход теплоносителя в патрубке AB может существенно изменяться в зависимости от хода штока. Также следует иметь ввиду, что данная схема не исключает полного прекращения циркуляции теплоносителя через источник тепла, при подключении без гидравлического разделителя и собственного циркуляционного насоса в контуре источника.
Важно! – Не рекомендуется подключение трёхходового клапана по данной схеме к напорному коллектору или тепловым сетям, без устройств дросселирующих избыточный напор. В противном случае расход теплоносителя через патрубок AB может изменяться в широком диапазоне.
Если по условиям работы источника допускается или даже приветствуется перегрев обрата, избыточный напор устраняют устройством перемычки параллельной подмесу трёхходового клапана в контуре источника.
Схема установки разделяющего трёхходового клапана
Обеспечивает количественное регулирование у потребителя – за счёт изменения расхода теплоносителя. Применяется, если по условиям эксплуатации источника тепла допускается перепуск теплоносителя в обратный трубопровод и не допускается прекращение циркуляции в контуре источника.
Данная схема установки трёхходового клапана, получила широкое применение в узлах нагрева воды и воздуха, подключённых от автономной котельной.
Для увязки гидравлических контуров, потери напора на балансировочном клапане в байпасной линии, должны равняться потерям напора у потребителя.
Данная схема установки трёхходового клапана предназначена для подключения к трубопроводу с избыточным напором. Циркуляция теплоносителя в контуре потребителя обеспечивается за счёт избыточного напора созданного циркуляционным насосом в контуре источника тепла.
Схемы установки смешивающего трёхходового клапана на разделение
Обеспечивает количественное регулирование у потребителя с использованием смесительного трёхходового клапана. Применяется если по условиям эксплуатации не допускается прекращение расхода в контуре источника, а перепуск теплоносителя из подающего трубопровода в обратный – допустим.
Подобные схемы подключения трёхходовых клапанов получили широкое распространение в обвязке воздухонагревателей и воздухоохладителей, а также в узлах подогрева воды установленных в автономных котельных.
На подмешивающем патрубке трёхходового клапана рекомендуется установить балансировочный клапан с гидравлическим сопротивлением равным, сопротивлению потребителя. Циркуляция через потребителя и байпас осуществляется за счёт избыточного напора в контуре источника. При правильном подборе клапана и гидравлической увязке байпаса с контуром потребителя, расход через источник тепла постоянный, а в контуре потребителя – переменный.
Важно! Так как, поток воды движется в направлении противоположном направлению потока в смешивающем клапане, на некоторых клапанах возможно увеличение шума и вибрации, а также снижение допустимого перепада давлений на клапане.
При подключении узла с разделяющим трёхходовым клапаном к источнику тепла непосредственно или безнапорному коллектору, в подающем или обратном трубопроводе необходимо установить циркуляционный насос. Насос может быть общим для нескольких контуров.
Читайте так же: Реконструкция системы отопления многоквартирного дома
Схему подключения трёхходового клапана разделяющего поток, с дополнительным байпасом в контуре потребителя, параллельным подмешивающей линии, используют при условии превышения температурного режима источника над температурным режимом потребителя. Особенность данной схемы в том, что расходы в контуре источника и потребителя будут постоянными, а к потребителю не поступит перегретый теплоноситель. У потребителя будет обеспечено качественное регулирование. Для работы данной схемы необходима установка насоса в контуре потребителя и в контуре источника.
В инженерных системах горячего водоснабжения и отопления используется большое количество регулирующих устройств, помогающих поддерживать стабильные гидравлические параметры — температуру и давление воды. Среди них — трехходовой клапан с терморегулятором, т.е устройством, контролирующим работу системы, состоящей из двух контуров.
Назначение трехходового клапана
Трехходовой клапан внешне похож на латунный или чугунный тройник, но имеет другое предназначение и конструкцию. Функция устройства — разделение или смешивание потоков воды из двух контуров отопления, а также переключение потока между двумя контурами. На этом основывается основная классификация трехходовых клапанов:
- разделительные;
- смесительные;
- переключающие.
Трехходовой клапан разделительный предназначен для изменения количественного изменения гидравлических показателей в системе. Например, если это квартира в многоэтажном доме, то у собственников нет возможности регулировать температуру радиаторов в комнатах, поскольку источник тепла — нагревательный котел — находится вне зоны доступа.
В этом случае помогает установка трехходового клапана, который позволяет изменять не качественные параметры (температуру воды на выходе), а количественные параметры путем изменения объема горячей воды, поступающей из общего стояка в квартиру.
Смесительный трехходовой клапан объединяет два потока воды в один и также регулирует температуру теплоносителя, но уже по другому принципу. Клапан подключен к подающему и отводящему патрубкам замкнутой системы. На один поступает нагретая вода из бойлера, во второй — уже остывший теплоноситель, сделавший круг по системе. Смешивая два потока в один, клапан регулирует температуру воды в рамках установленного предела. Жидкость по достижению нужных значений поступает во второй контур (например, в теплый пол).
Переключающие трехходовые клапаны позволяют изменять направление потока воды в системе. Например, в частном доме, где установлен теплый пол, всегда возникает необходимость на время отключить один из контуров. Например, при потеплении можно уже обойтись без радиаторов отопления, но без подогрева пола в доме все еще некомфортно. За счет переключающего клапана можно не перезапускать бойлер, а просто переключить систему на любой из контуров.
Внимание! Трехходовые клапаны по способу регулировки делятся на ручные и автоматические. Вторая категория устройств оснащена электроприводом, который позволяет устанавливать и поддерживать заданные параметры системы автоматически.
Особенности конструкции клапана с электроприводом
Конструкция клапана с электроприводом у разделительных, смешивающих и переключающих моделей отличается. Все виды регулирующей арматуры имеют металлический корпус, который внутри разделен на три части, между которыми располагается регулирующее устройство — шток. Именно по его форме и принципу действия различаются конструкция трехходового клапана.
Электропривод — деталь, объединяющая все три типа трехходовых клапанов. При помощи встроенного привода с контроллером осуществляется автоматическая регулировка температуры воды за счет реагирования устройства на изменения температуры воды. Электропривод, который еще называют сервоприводом — это двигатель, но он не вращается вокруг своей оси, как обычные приборы, а делает поворот в ограниченном радиусе.
Внимание! Внешне трехходовой клапан с электроприводом можно узнать по наличию поворотного рычага из пластика, на котором находится метка для обозначения скалярной величины.
Принцип действия
Сервопривод получает сигнал с контроллера, который настроен на определенный температурный диапазон воды. Контроллер воспринимает и реагирует на изменения температуры, посылая сигнал на сервопривод, который делает поворот и заставляет двигаться шток. Последний, в свою очередь, открывает и/или закрывает поток одного из контуров.
У смешивающих клапанов шток состоит из двух плоских дисков круглого сечения или одной сферы со сквозным отверстием. Запорный элемент разделяет устройство на два патрубка, соответствующих контурам отопления. Регулирование происходит за счет движения штока, который может подниматься/опускаться либо делать неполный оборот вокруг своей оси, перекрывая один и открывая другой патрубок.
Читайте так же: Русская печь названия элементов
Работа разделительных клапанов происходит практически по тому же принципу, что и у смешивающих, но в нем два потока разделяются между собой качественный и количественный потоки. Качественный — это поток с постоянными гидравлическими и температурными показателями, которые регулируются непосредственно водонагревательным устройством. Они необходимы для поддержания стабильной работы основного контура (например, системы отопления). Количественный поток регулируется основывается на увеличении или уменьшении подачи воды за счет движения штока, например, в системе “теплый пол”.
Преимущества
Ключевое преимущество устройств с электроприводом — автономность. Привод можно отрегулировать один раз, указав необходимую температуру на обоих контурах, после чего прибор будет сам контролировать параметры работы системы, увеличивая или уменьшая приток горячей воды в систему. При этом датчик температуры может иметь более широкие настройки и реагировать на изменения показателя окружающей среды. Например, если на улице потеплеет, терморегулятор снижает температуру воды в контуре “теплого пола” или в радиаторах отопления.
Есть и другие преимущества:
- автоматические устройства позволяют избежать перегрева теплоносителя в системе и предотвратить перерасход топлива;
- трехходовые клапаны решают проблему отвода конденсата во время запуска твердотопливного котла;
- при помощи устройства можно подключить к одному котлу контуры системы горячего водоснабжения и отопления.
Современные инженерные системы в частных домах и на предприятиях работают на одном источнике тепла, который нагревает воду и для отопления, и для ГВС.
Обратите внимание! Чтобы сэкономить на энергоносителе и повысить эффективность системы, желательно купить конденсационный котел, который использует не только тепло сгорания топлива, но и энергию горячего конденсата. На его основе можно сделать двухконтурную систему отопления и ГВС.
Модели устройств с приводом
Электроприводы у трехходовых клапанов могут подключаться к автономному источнику питания (батарейке, аккумулятору) и к общей электрической сети. Существует несколько производителей клапанов с приводом, из них можно назвать наиболее популярные имена:
- ESBE (Швеция);
- Danfoss (Дания);
- Navien (Южная Корея).
Фирма ESBE выпускает трехходовые клапаны шарового типа, у которых вместо дискового затвора находится сферический затвор по типу шаровых кранов. Модели отличаются простотой конструкции и доступной стоимостью. Нюанс — у большинства устройств привод с контроллером продается отдельно от клапана, который нужно после покупки установить в верхнюю часть штока. Для установки и подключения клапанов в системы отопления, соединенные с теплым полом, рекомендуется выбирать модели VTA 270, VTA 310, DN25. Например, VTA 270 — термосмесительный клапан, который чаще всего выбирают для установки теплого пола в помещениях, площадь которых составляет не меньше 100 м².
Датские модели клапанов Danfoss производят на основе латуни, нержавеющей стали и чугуна. В продаже представлены четыре модели трехходовых клапанов с приводом — VF3, VMV, VRB3 и VRG3. Первая модель VF3 оснащена фланцевым соединением, остальные три — резьбовым. Продукция данного бренда отличается высоким качеством в сочетании с умеренной стоимостью. Их можно использовать не только в системах водоснабжения и отопления, но и кондиционирования, в том числе в промышленных условиях. Еще одно важное преимущество клапанов Данфосс — возможность установки на трубе в любом положении.
Корейские трехходовые клапаны Navien — это доступные по цене и функциональные модели, которые чаще всего используются в системах, где контуры отопления и горячего водоснабжения подключены к одному источнику.
Обратите внимание! Чтобы двухконтурная система работала исправно, рекомендуется устанавливать в систему регулирующие элементы (терморегуляторы, контроллеры, трехходовые клапаны, конденсатоотводчики) одного производителя.
Трёхходовой клапан (кран) — устройство смешения или разделения потоков рабочей среды (жидкости или газа). В быту чаще всего он используется в системах вентиляции, отопления, ГВС и тёплых полов. С помощью трёхходового крана можно плавно менять расход воды через теплообменник, регулируя тем самым температуру в системе.
Проще говоря, трёхходовой кран применяют тогда, когда нужно перераспределять поток рабочей среды, а не просто открывать или закрывать, как в случае с обычным краном. Это позволяет поддерживать постоянную циркуляцию в системе, улучшить теплосъём и оптимизировать работу отопительных приборов.
Читайте так же: Декоративные кольца для труб отопления
Принцип работы трёхходового клапана
Трёхходовые клапаны бывают двух видов: смесительные и разделительные.
Как понятно из названия, первые смешивают два потока, а вторые, наоборот разделяют один поток на два. При этом они имеют схожий принцип работы: внутренний клапан перекрывает два отверстия в определённой пропорции. В этой же пропорции смешиваются или разделяются потоки.
Трёхходовой клапан с электроприводом
Для того чтобы управлять трёхходовым краном автоматически, на него устанавливают электропривод, который позволяет позволяет поворачивать кран на необходимый угол.
Сигналы управления формирует интеллектуальное устройство (контроллер или регулятор), примеры которых будут рассмотрены ниже.
Привод крана может управляться напряжением 220 В или 24 В.
По типу сигнала управления различают два вида приводов трёхходовых клапанов:
- привод с импульсным управлением
- привод с управлением аналоговым сигналом 0-10 В или 4-20 мА
Привод трёхходового клапана с импульсным управлением
Этот тип привода управляется с помощью электрических импульсов разной длительности. Электронная плата привода имеет два дискретных входа, один из которых отвечает за закрытие, а другой — за открытие.
При подаче напряжения на один из дискретных входов клапан начинает открываться или закрываться( в зависимости от того, на какой вход подано напряжение), и делает это до тех пор, пока управляющее напряжение не будет «снято» со входа. Подача напряжения на другой вход приведёт к началу вращения привода в противоположном направлении.
Таким образом, чем дольше подавать управляющее напряжение на вход, тем на больший угол привод успеет повернуть клапан. Подача на дискретные входы импульсов различной длительности позволяет открывать (или закрывать) клапан «по чуть-чуть». Полное время закрытия/открытия клапанов сильно различается и может составлять от нескольких секунд до нескольких минут.
Приводы с импульсным управлением чаще всего имеют датчик положения, для определения текущей степени открытия клапана. Сигнал с этого датчика может использоваться в контроллере для улучшения качества управления или визуализации положения клапана.
Привод трёхходового крана с аналоговым управлением
Электроника такого привода «принимает» на вход унифицированный аналоговый сигнал. Это либо токовый сигнал 4-20 мА, либо сигнал напряжения 0-10 В, либо может управляться любым из этих сигналов.
Принцип управления в данном случае достаточно прост: чем больше ток управляющего сигнала в диапазоне от 4 до 20 мА — тем больше открыт клапан. При сигнале тока 4 мА, он будет полностью закрыт, а при 20 мА — полностью открыт.
С управляющим сигналом по напряжению (0-10 В) всё аналогично.
В таких приводах датчик положения не так важен, поскольку по значению поданного управляющего напряжения можно однозначно определить его положение.
Контроллер управления трёхходовым клапаном
Для того чтобы управлять трёхходовым клапаном по температуре в системе, используют интеллектуальное устройство (контроллер или регулятор).
Для примера рассмотрим систему отопления. В качестве регулятора возьмём «ТРМ12» компании «ОВЕН».
Датчик температуры измеряет температуру в помещении и передаёт показания на регулятор, который управляет трёхходовым клапаном.
Если клапан будет полностью открыт, вся горячая вода от котла потечёт через теплообменник (показано красным цветом на схеме) и мощность нагрева будет максимальной. При полностью закрытом клапане вода будет циркулировать по малому кругу (показан синим цветом) через теплообменник, постепенно остужаясь. При понижении температуры в помещении регулятор будет приоткрывать трёхходовой вентиль, подмешивая горячую воду от котла в поток теплоносителя, циркулирующий через радиатор.
В результате регулятор «подберёт» такое положение вентиля, при котором количество подмешиваемой горячей воды обеспечит заданную температуру в помещении.
ТРМ12 работает по принципу ПИД-регулятора (о нём можно почитать тут ). Пользователь задаёт необходимое значение температуры в помещении с управляющей панели прибора. По текущему значению температуры, полученному от датчика, и заданию пользователя контроллер вычисляет, на сколько нужно открыть трёхходовой кран, и посылает управляющие импульсы необходимой длительности.
Для управления приводом клапана с аналоговым входным сигналом ТРМ12 не подходит. Вместо него можно выбрать, например ТРМ10. Вот его функциональная схема:
Как видите, этот регулятор имеет универсальный аналоговый выход (о-10 В или 4-20 мА).
Источник: