Зональный клапан для отопления (5 видео)

Содержание

Зональное регулирование с помощью зональных клапанов.
Автоматическое регулирование напольного отопления. Часть 2
Зональные клапаны для отопления
Зональный клапан для отопления
📺 Видео

Видео:Двухходовой зональный клапан TECHNO серии ZPСкачать

Зональное регулирование с помощью зональных клапанов.

Системами с зональным регулированием называются системы, в которых производится автоматическое регулирование климатических параметров позонно, в зависимости от управляющего органа управления зоны (контроллера или термостата). Каждая зона может быть активной или неактивной независимо от других зон. С помощью такого принципа легко добиться деления помещения на зоны дневного и ночного использования, либо на зоны которые используются время от времени, а также зоны постоянного использования. При этом каждая зона снабжена своим контроллером или комнатным термостатом с таймером, на котором устанавливается желаемая температура в тот или иной отрезок времени в указанном помещении.

Наиболее простая схема представляет собой комнатный термостат, связанный с регулирующим зональным клапаном при помощи электропривода. Клапан открывает, либо закрывает поток теплоносителя в пределах одной зоны отопления. Таким образом достигается требуемый тепловой поток в помещении, что в свою очередь, ведет к достижению наибольшего температурного комфорта и экономии тепла.

Зональный клапан, без сомнения, является наиболее часто используемым контролирующим устройством в системе коммунального и промышленного тепло и водоснабжения. Обычно несколько таких клапанов устанавливаются после (со стороны подачи) циркуляционного насоса системы, как показано на рис. 1

Согласно расчетным условиям нагрузки, все отапливаемые зоны теоретически должны нуждаться в тепле и, таким образом, все зональные клапаны должны открываться одновременно.

В соответствии с потребностями системы существует три типа зональных клапанов:

1 Двухходовые линейные клапаны
2 Трехходовые клапаны с L-образным проходом, предназначенные для переключения потока снизу направо или налево, а также справа или слева вниз.
3 Трехходовые клапаны с байпасом.

Схема с зональным регулированием, в которой применяются исполнительные механизмы различного типа (рис.2):

Приведенная здесь схема представляет собой пример регулирования двух независимых зон, на разных этажах здания. Принцип регулирования данных зон одинаков, однако, реализация этого принципа разная:

Зона A. Представляет собой ветку с небольшой нагрузкой. Она снабжена двухходовым клапаном, который ограничивает проток теплоносителя первичного контура, вызванный работой циркуляционного насоса (данная схема характеризуется пологой регулировочной кривой); для уменьшения влияния данной зоны на поток теплоносителя через другие зоны необходимо устанавливать дифференциальный клапан, который в данном случае играет роль автоматического байпаса.

Зона В. Является более нагруженной и имеет большее гидравлическое сопротивление. В этом случае опытный инсталлятор устанавливает на вторичный контур трехходовой клапан. Это решение позволяет поддерживать постоянный проток через данную часть системы отопления при переменном напоре насоса. Это особенно важно, когда рабочая кривая насоса очень крутая и гидравлическое сопротивление системы высоко.

С точки зрения надежности более оправдано применение двухходовых зональных клапанов.

Однако, необходимо учитывать следующие моменты:

1) избегайте ситуаций когда, остается только одна зона с открытым клапаном; в этом случае весь поток теплоносителя протекает через эту единственную зону, что приводит к возрастанию скорости теплоносителя на данном участке системы отопления, и как следствие, к возникновению гидравлического шума.

2) используйте зональные трехходовые клапаны с коротким временем закрытия; в этом случае сводится к минимуму риск разбалансировки системы и возникновения гидравлического шума.

3) автоматика системы должна прекращать работу насоса в момент когда зональный клапан закрывается; в этом случае также практически полностью отсутствуют гидравлические шумы, и наблюдается небольшая разбалансировка системы, которая происходит в момент остановки циркуляционного насоса.

На рисунке 3 представлена электрическая схема подключения зональных клапанов. В этом случае используется контроллер, регулирующий работу насоса для поддержания фиксированного падения температуры в распределительной системе. При закрытых зональных клапанах распределительная система выделяет меньше тепла, а следовательно, снижается температура на участке от подающего коллектора к возвратному. Температурные датчики контроллера насоса чувствуют это изменение в процессе его образования и снижают скорость насоса в соответствии со снижением температуры. Преимущество данной системы состоит в том, что насос работает только тогда, когда зональные клапаны находятся в открытом состоянии. Когда зональные клапаны находятся в процессе закрытия, микровыключатель отсекает питание от насоса, до тех пор, пока клапан окончательно не перейдет в закрытое положение.

Зональные клапаны с управлением от термостатов (рис.4) (без микропереключателей) обычно устанавливаются на двунаправленном коллекторе, данный коллектор предназначен для панельных систем отопления, эти клапаны ограничивают проток теплоносителя во избежание превышения его допустимой температуры. Данное решение, безусловно, позволяет избежать проблемы перегрева помещения при отключенном комнатном термостате (режим паразитной циркуляции), когда при закрытом зональном клапане возникает проток теплоносителя в указанную зону.Кроме того, используя трехходовые зональные клапаны, мы можем избежать установки дифференциального клапана байпаса с его последующей калибровкой на открытие и обеспечение минимального протока насоса, в момент, когда все зональные клапаны закрыты.

Особенности применения схем с зональным регулированием:

Любое вмешательство в работу каждой из зон приводит к нарушению стабильных условий работы системы в целом и к изменению величин напора и протока в каждой из зон.

Расход воды через каждую зону должен оставаться постоянным в любых условиях для обеспечения стабильных условий теплоотдачи
Расход воды через котел должен оставаться постоянным, для обеспечения его нормального функционирования.
Дифференциальный клапан байпаса должен быть подобран и отрегулирован таким

Остались вопросы? Не стесняйтесь задавать их: ФОРМА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Список литературы:

1.В.И.Манюк Справочник по наладке и эксплуатации тепловых сетей. Москва:Стройиздат, 1982.
2.Автоматизация производства и промышленная электроника. Энциклопедия. Под ред. А. И. Берга. и В. А. Трапезника. М.1962-1965гг.
3. Дж. ЗИГЕНТАЙЛЕР. Когда закрыты зональные клапаны. Архив СОК.Рубрика: ОТОПЛЕНИЕ И ГВС, 2005г.№12
4. Системы с зональным регулированием. http://teplo-faq.net
5. Поговорим об арматуре. Р.Ф.Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
6. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С.И.Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.

Подпишитесь на нашу емей рассылку и всегда будьте в курсе последних поставок и новостей

Видео:Трехходовой зональный клапан TECHNO серии ZPСкачать

Автоматическое регулирование напольного отопления. Часть 2

Если рассмотреть классическую схему простого автоматического управления комбинированной системой отопления (рис. 1), в которой комнатные термостаты управляют сервоприводами термостатических клапанов коллекторных блоков, то возникает вопрос: что случится, когда все клапаны окажутся закрытыми?

Рис. 1. Регулирование комбинированной системы отопления с помощью комнатных термостатов и сервоприводов

Очевидно, что в этой ситуации откроются перепускные клапаны на контурах и теплоноситель будет циркулировать по малым циркуляционным кольцам через байпасы. При этом насосы будут расходовать электроэнергию впустую. Если же контуры не оборудованы байпасами с перепускными клапанами, то циркуляционные насосы будут работать «на закрытую задвижку», тратя энергию только на нагрев самих себя и теплоносителя в ограниченном пространстве. Циркуляционные насосы VT.RS оборудованы встроенными датчиками перегрева, которые отключат насос при нагреве обмотки статора свыше 150 °С, однако это является аварийным режимом, и его регулярное повторение всё-таки приведёт к межвитковому замыканию обмоток.

В насосно-смесительном узле VT.DUAL на этот случай предусмотрен предохранительный термостат, который отключает насос при достижении заданной пользователем температуры (от 30 до 90 °С), но у остальных узлов такого термостата нет.

Для предотвращения работы насоса «вхолостую» и «на закрытую задвижку», а также для удобной увязки работы сервоприводов с остальным оборудованием системы отопления разработан зональный коммуникатор VT.ZC8 (рис. 2).

Рис. 2. Зональный коммуникатор VT.ZC8

К коммуникатору подводятся провода от каждого комнатного термостата, и он передаёт принимаемые сигналы на соответствующий сервопривод или группу сервоприводов. При отсутствии запроса на отопление (все термостатические клапаны коллектора находятся в закрытом положении), коммуникатор отключает циркуляционный насос или теплогенератор (в зависимости от тепломеханической схемы системы).

Коммуникаторы выпускаются двух типов: для сервоприводов с питающим напряжением 24 и 220 В.

Рис. 3. Пример схемы подключения коммуникатора VT.ZC8

Назначение клеммных пар, переключателей и светодиодов в коммуникаторе следующее (рис. 3):
К1 – подача электропитания (220 В или 24 В в зависимости от модификации коммуникатора;
К2–K9 – подключение комнатных термостатов. К одному коммуникатору можно подключить восемь термостатов;
J1–J8 – переключатели передачи сигнала. В положении OFF управляющий сигнал передаётся на клеммную пару управления сервоприводами, расположенную напротив (K2–K13–C1; K3–K14–C2 и т.д.). В положении ON сигнал на клеммную пару управления сервоприводами передаётся от соседнего (расположенного cлева) термостата. Это позволяет одним термостатом управлять сразу несколькими сервоприводами. Например, на рисунке 3 сервоприводами С2, С3 и С4 управляет один термостат Т2 через клеммную пару К3, а сервоприводами С5, С6 и С7 управляет термостат Т3 через клеммную пару К6;
К10 – передаёт питание на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
К11 – при объединении нескольких коммуникаторов принимает информацию о состоянии сервоприводов от соседнего коммуникатора для управления циркуляционным насосом;
К12 – управление циркуляционным насосом. При подаче команды закрытия сервоприводов на всех клеммных парах насос отключается;
К13–K20 – подключение сервоприводов термостатических клапанов коллектора;
J9–J16 – переключатели типа сервопривода. В положении OFF подключаются нормально закрытые приводы, в положении ON – нормально открытые;
К21 – передача информации о состоянии сервоприводов на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
G1 – переключатель принудительного отключения насоса (ON – насос включён для управления коммуникатором; OFF – насос принудительно выключен);
S1–S8 – индикаторы горят при подаче питания на привод;
S9 – индикатор горит при подаче питания на клеммную пару K1;
S10 – индикатор горит при включённом циркуляционном насосе.

Читайте также: Виды клапанов для омывателя

Рис. 4. Схема соединения двух коммуникаторов

Видео:Трёхходовой клапан. Зачем он нужен. ВидеоинструкцияСкачать

Зональные клапаны для отопления

В частных домах, где нет централизованного теплоснабжения и люди ставят собственную котельную, можно использовать зональные клапаны, которые будут помогать теплоносителю (воде) циркулировать по всему зданию и сохранять определенную температуру в каждом помещении по отдельности.

Обычно, при работе системы центрального отопления температура во всём здании одинаковая, однако это не всегда требуется, так как кому то надо похолоднее, а кому то погорячее. Разумеется можно вручную менять температуру, регулируя проходное сечение на радиаторе, но процесс можно автоматизировать. Для этого потребуются термостат и зональный клапан. Создание зон в вашем здании — это способ повысить эффективность и уровень температурного комфорта, поскольку это дает вам лучший контроль над тем, где и когда горячая вода проходит через радиаторы.

Чтобы лучше понять, как работают эти системы, взгляните на рисунок ниже:

Изображен двухэтажный частный дом с зоной А и зоной Б. Они управляются отдельными термостатами и по расписанию индивидуально задают желаемую температуру на своих этажах. Когда настройки термостата определяют, что пора нагреть комнату, он посылает электрический сигнал на запорную арматуру с электроприводом, чтобы открыть поток горячей воды в эту зону. Затем вода протекает через систему, нагревая зону, пока не будет достигнута температура для соответствующего термостата. После чего термостат посылает ещё один электрический сигнал на зональный клапан и он закрывается.

Часто, вместо зональных клапанов используют шаровые краны с электроприводом, так как они долговечны, медленно закрываются (предотвращают гидравлический удар), характеризуются низким энергопотреблением и высокой надежностью. Или даже электромагнитные клапаны. Но это уже как кому больше нравится, в отоплении могут применяться любые технические решения.

Рекомендуемое установочное положение зонального клапана сразу после котла и циркуляционного насоса (горячая сторона) или в конце контура зоны (холодная сторона). А для индивидуального термостата рекомендуемое установочное положение вдали от непосредственного источника тепла в этой зоне. При таких установках ваша система будет работать максимально эффективно.

Видео:Клапан Термостатический Регулирующий Настроечный для отопления подключение радиатораСкачать

Зональный клапан для отопления

Регулирование количества тепла, подводимого к системе водяного отопления, – важная задача, обуславливающая экономичную работу системы, ее способность поддерживать в помещении комфортные условия. В настоящий момент разработан и применяется ряд схемных и аппаратных решений, обеспечивающих такое регулирование. Одним из таких решений является раздельное регулирование зон отопления.

Системами с зональным регулированием называются системы отопления, в которых производится автоматическое регулирование климатических параметров позонно, в зависимости от управляющего сигнала контроллера зоны.

Сделать в качестве врезки

Различают несколько типовых схем построения систем с зональным регулированием, однако все они имеют в качестве приводного механизма электромагнитные клапаны или циркуляционные насосы. Данные элементы управляются с помощью комнатного термостата дискретного типа, принцип действия которого «включено- выключено».

Каждая зона может быть активной или неактивной независимо от других зон. С помощью такого принципа легко добиться деления помещения на зоны дневного и ночного использования либо зоны которые используются время от времени, и зоны постоянного использования.

При этом каждая зона снабжена своим комнатным термостатом с таймером, на котором устанавливается желаемая температура в тот или иной отрезок времени в указанном помещении.

Наиболее простая схема представляет собой комнатный термостат связанный с электромагнитным клапаном, который открывает либо перекрывает поток теплоносителя в пределах одной зоны отопления. Таким образом, достигается требуемый тепловой поток в помещении, что в свою очередь, ведет к достижению большего температурного комфорта и экономии тепла.

Термостатический клапан представляет собой двухпозиционное устройство (все или ничего открыто – закрыто), и позволяют значительно уменьшить тепловую инерцию помещения.

Зональное регулирование с помощью циркуляционных насосов.

В предыдущие годы особенно часто использовались схемы зонального регулирования, в которых основными управляющими элементами были нормально открытые клапаны с управлением от комнатного термостата.

Однако, в наше время, особо популярными становятся «авангардные» системы распределения тепла, в которых особое внимание уделяется автоматизации и уменьшении нагрузки на окружающую среду, при сохранении высоких требований к комфортному микроклимату в помещении.

Основным слабым местом термостатических клапанов – была их высокая чувствительность к мелкодисперсным частицам (взвеси), которые всегда присутствуют в системе отопления. При скоплении таких частиц на седле термостатического клапана, сигнал закрытия от комнатного термостата, не закрывал полностью проток теплоносителя. То есть зона продолжала прогреваться выше заданного значения, что приводило к перегреву зоны, и как следствие перерасходу тепла и снижению уровня комфорта в помещении. Данного недостатка лишены схемы с зональными насосами, в которых подача теплоносителя в зону, осуществляется с помощью включения соответствующего зонального насоса.

До сих пор существуют проектировщики, которые без колебаний ставят на одну ветку системы отопления и клапаны дискретного типа, и циркуляционные насосы. Такое сочетание парализует распределение тепла.

Рис.1 Принципиальная схема прямого зонального регулирования с помощью насоса.

Как уже говорилось выше, применение циркуляционного насоса зоны позволяет работать в системах с большим количеством взвеси, но проблема вышеприведенной схемы заключается в том, что включение и выключение циркуляционного насоса зоны, приводит к мгновенному и значительному изменению протока теплоносителя через другие зоны. За счет изменения протока теплоносителя резко изменяется количество теплоты, которая поступает в те или иные зоны, возникают колебательные процессы и система в целом становится несбалансированной. Для того что бы сгладить данное явление, применяют обводную линию, так называемый бай-пасс.

Рис.2 Принципиальная схема зонального регулирования с помощью насоса с байпасом.

Более эффективное подключение вторичного контура к первичному, достигается с помощью использования обводной линии. В данном варианте построения системы, клапан, запирающий обводную линию, открывается, когда циркуляционный насос вторичного контура выключен.

Таким образом, достигается равновесие потоков теплоносителя, при различных режимах работы отдельных контуров. Для того, что бы не было самопроизвольной циркуляции во вторичном контуре, необходимо установить два обратных клапана.

Дифференциальный клапан R, который стоит на обводной линии, необходимо отрегулировать таким образом, что бы он реагировал на перепад давлений во вторичном контуре при выключенном насосе зоны.

Продолжая аргументировать применение схемы зонального регулирования с использованием циркуляционных насосов, мы приходим к выводу о необходимости наличия обратного клапана на каждой зоне (данная схема хорошо зарекомендовали себя в старых системах большого объема, в которых находится большое количество взвешенных частичек).

Давайте рассмотрим пример типичной системы отопления, в которой зональное регулирование построено на базе циркуляционных насосов.

Рис. 3 Схема установки с зональным регулированием с помощью насосов

Схема состоит из трех контуров отопления, каждый из которых имеет свой насос зоны, управляемый комнатным термостатом дискретного типа. Контуры отопления подключены к общим коллекторам подачи и обратки, между которыми находится обводная линия байпаса с регулируемым дифференциальным клапаном. После каждого насоса зоны установлен обратный клапан, который необходим для правильной циркуляции теплоносителя.

В случае залипания обратных клапанов, возможна непроизвольная («паразитная») циркуляция теплоносителя, даже при выключенном насосе зоны, по следующим причинам:

Естественная циркуляция, за счет разницы температур теплоносителя в подающей и обратной магистрали.

Циркуляция по типу термосифона (когда разница давлений теплоносителя в соседних контурах, заставляет его перетекать из одного контура в другой).

Данная циркуляция является нежелательной и может привести к локальному перегреву системы отопления и к ее разбалансировке.

К недостаткам данной схемы можно отнести ее громоздкость, дороговизну капитальных затрат, при ее инсталляции, и высокие эксплуатационные расходы, за счет высокого расхода электроэнергии на привод насосов зон.

Зональное регулирование с помощью зональных клапанов.

Зональные клапаны, отключают определенные контуры системы отопления, путем уменьшения протока теплоносителя

Читайте также: Пескоструй клапанов скорлупой ореха

Основной аспект на который необходимо обращать внимание, при построении такой системы, это отсутствие шумности потока теплоносителя в следствии его высокой скорости .

Рис.4 Принципиальная схема прямого зонального регулирования с помощью электромагнитного клапана

Зональные клапаны бывают различных видов. На данный момент наиболее распространенными являются зональные клапаны штокового и шарового типов.

Зонный клапан состоит из двух компонентов:

сервопривода, содержащего редукционный двигатель, который поворотом на 90° полностью открывает или закрывает кран.

шарового крана, предназначенного для пропускания или перекрывания потока жидкости

Кран снабжен шаровым затвором, расположенным на тефлоновых прокладках. В клапане предусмотрен сферический ограничительный упор, расположенный непосредственно на уплотнительных прокладках PTFE, вместе с антиблокировочным устройством, препятствующим блокировке или механическому повреждению клапана в случае, если система долгое время не эксплуатируется.

В соответствии с потребностями системы существует три типа зонных вентилей:

1 Двухходовой вентиль с прямым проходом

2 Трехходовой вентиль с L-образным проходом, предназначенный для переключения потока снизу направо или налево, а также справа или слева вниз.

3 Трехходовой вентиль с байпасом, специально разработанный для зонных систем с параллельными коллекторами, позволяющий избежать установки в системе вентилей дифференциального давления, поддерживающих проектные параметры. Вентиль с байпасом удобен также для присоединения подающих и обратных труб зонной системы.

При использовании байпаса в основной системе циркулирует то же самое количество жидкости, что и в зонной части. Гидравлические характеристики системы в целом не изменяются, что позволяет сохранить ее проектные параметры.

Учтите, что зональные клапаны должны устанавливаться горизонтально, при этом приводной механизм должен быть сверху, во избежание его повреждения.

Давайте рассмотрим схему с зональным регулированием, в которой применяются исполнительные механизмы различного типа.

Рис. 5 Схема установки с зональным регулированием с помощью различных исполнительных механизмов.

Вышеприведенная схема представляет собой пример регулирования двух независимых зон, на разных этажах здания. Принцип регулирования данных зон одинаков, однако, реализация этого принципа разная:

Представляет собой ветку с небольшой нагрузкой. Она снабжена двухходовым клапаном, который ограничивает проток теплоносителя первичного контура, вызванный работой циркуляционного насоса (данная схема характеризуется пологой регулировочной кривой); для уменьшения влияния данной зоны на поток теплоносителя через другие зоны необходимо устанавливать дифференциальный клапан, который в данном случае играет роль автоматического байпаса.

Определение понятия напора
Повышение давления насосом называется напором. Под напором насоса (H) понимается удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости.

E = механическая энергия [Н•м]

G = вес перекачиваемой жидкости [Н]

При этом напор, создаваемый насосом, и расход перекачиваемой жидкости (подача) зависят друг от друга. Эта зависимость отображается графически в виде характеристики насоса. Вертикальная ось (ось ординат) отражает напор насоса (Р), выраженный в метрах [м]. Возможны также другие масштабы шкалы напора. При этом действительны следующие соотношения:

10 м в.ст. = 1 бар = 100 000 Па = 100 кПа

На горизонтальной оси (ось абсцисс) нанесена шкала подачи насоса (G), выраженной в кубометрах в час [м3/ч]. Возможны также другие масштабы шкалы подачи, например [л/с]. Форма характеристики показывает следующие виды зависимости: энергия электропривода (с учетом общего КПД) преобразуется в насосе в такие формы гидравлической энергии, как давление и скорость. Если насос работает при закрытом клапане, он создает максимальное давление. В этом случае говорят о напоре насоса H0 при нулевой подаче.

Когда клапан начинает медленно открываться, перекачиваемая среда приходит в движение. За счет этого часть энергии привода преобразуется в кинетическую энергию жидкости. Поддержание первоначального давления становится невозможным. Характеристика насоса приобретает форму падающей кривой. Теоретически характеристика насоса пересекается с осью подачи. Тогда вода обладает только кинетической энергией, то есть давление уже не создается. Однако, так как в системе трубопроводов всегда имеет место внутреннее сопротивление, в реальности характеристики насосов обрываются до того, как будет достигнута ось подачи

Рис.6 Пример различных вариантов кривых работы циркуляционного насоса.

ΔH представляет собой потерю напора в зависимости от величины расхода G. Пологая характеристика работы насоса говорит о большей эффективности его работы.

Форма характеристик насоса
На рисунке 6 показаны различные варианты крутизны характеристик насоса, которая может зависеть, в частности, от частоты вращения мотора.

Различное изменение подачи и давления

При этом крутизна характеристики и смещение рабочей точки влияет также на изменение подачи и напора:
• пологая кривая
– большее изменение подачи при незначительном изменении напора
• крутая кривая
– большое изменение подачи при значительном изменении напора

Является более нагруженной и имеет большее гидравлическое сопротивление. В этом случае опытный инсталлятор устанавливает на вторичный контур трехходовой клапан. . Это решение позволяет поддерживать постоянный проток через данную часть системы отопления при переменном напоре насоса.

Это особенно важно когда рабочая кривая насоса очень крутая и когда гидравлическое сопротивление системы высоко.

Система с трехходовым клапаном, предпочтительнее чем система с двухходовым клапаном и байпасом, потому что:

Позволяет избежать операций по регулировке и сделать наладку системы более простой
Данная система не может быть разбалансирована
Нет риска возникновения гидравлического шума, как в системах с регулируемым дифференциальным клапаном.

Когда некто заметил что конструкция его автомобиля Форда достаточно проста, Генри Форд парировал: — то что отсутствует, то не может быть повреждено.

С этой точки зрения более оправдано применение двухходовых зональных клапанов под управлением комнатных термостатов.

Однако, необходимо учитывать следующие моменты:

На рисунке 7 представлена электрическая схема подключения зональных клапанов.

Преимущество данной системы состоит в том, что насос работает только тогда, когда зональные клапаны находятся в открытом состоянии, в противном случае, когда зональные клапаны находятся в процессе закрытия, микровыключатель отсекает питание от насоса, до тех пор, пока клапан окончательно не перейдет в закрытое положение.

Рис.7 Схема электрического подключения блока микропереключателей (активация циркуляционного насоса)

Для полноты картины, можем напомнить также о клапанах с термостатическим управлением (без микропереключателей) которые обычно устанавливаются на двунаправленном коллекторе, данный коллектор предназначен для панельных систем отопления, эти клапаны ограничивают проток теплоносителя во избежание превышения его допустимой температуры.

Рис. 8 Электрическая схема коммутации термостатов зон, реле и циркуляционного насоса.

Рис.9 Схема установки с зональным регулированием с помощью трехходовых клапанов

Данное решение, безусловно, позволяет избежать проблемы перегрева помещения при отключенном комнатном термостате (режим паразитной циркуляции), когда при закрытом зональном клапане возникает проток теплоносителя в указанную зону.

Кроме того, используя трехходовые зональные клапаны, мы можем избежать установки дифференциального клапана байпаса с его последующей калибровкой на открытие и обеспечение минимального протока насоса, в момент, когда все зональные клапаны закрыты.

Работа дифференциального клапана байпаса.

Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой жидкости по всей длине системы. Кроме этого, потеря давления зависит от температуры и вязкости перекачиваемой жидкости, скорости потока, свойств арматуры и агрегатов, а также сопротивления, обусловленного диаметром, длиной и шероховатостью стенок труб.
Потеря давления отображается на графике в виде характеристики системы. Для этого используется тот же график, что и для характеристики насоса.

Предварительно, прежде чем мы можем сделать какие либо выводы; нам необходимо рассмотреть следующее утверждение:

Говорят, что насос подвержен большему риску, когда все зональные клапаны закрыты, и рабочая точка насоса находится максимально высоко на рабочей характеристике системы, чем в случае когда, уменьшается расход теплоносителя в системе и повышается давление (напор); в предельном случае, это может случиться, тогда когда все зональные клапаны закрыты и насос работает с максимальным напором при нулевом расходе теплоносителя.

Рис. 10 Пример наложения рабочих кривых системы отопления и насоса

Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы, является рабочей точкой системы и насоса. Это означает, что в этой точке имеет место равновесие между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой трубопроводной сетью. Напор насоса всегда равен сопротивлению системы. От этого зависит также подача, которая может быть обеспечена насосом.

Читайте также: Блок управления клапаном отсечки

При этом следует иметь в виду, что подача не должна быть ниже определенного минимального значения. В противном случае, это может вызвать слишком сильное повышение температуры в насосной камере и, как следствие, повреждение насоса. Во избежание этого следует неукоснительно соблюдать инструкции производителя насосного оборудования.

Рабочая точка за пределами характеристики насоса может вызвать повреждение его двигателя. По мере изменения подачи в процессе работы насоса также постоянно смещается рабочая точка. Найти оптимальную расчетную рабочую точку в соответствии с максимальными эксплуатационными требованиями и входит в задачи проектировщика

При работе системы в нормальных условиях (все отсекающие клапаны полностью открыты) кривая насоса пересекается с кривой системы в точке А, которую называют рабочей точкой системы при нормальном функционировании.

Когда первый клапан закрывается, рабочая точка смещается из точки А в точку А1 (соответственно и напор в системе изменяется с Р0 на Р1), а когда закрывается и второй клапан, то рабочая точка переходит в положение А2 (напор Р2). В случае когда все зональные клапаны закрыты, напор в системе становится равным величине Рmax при нулевом расходе теплоносителя в системе.

Каждый циркуляционный насос имеет свою рабочую кривую, более или менее пологую, форма которой определяется его конструкционными особенностями.

Также и система отопления имеет свою рабочую кривую, определяемую сопротивлением системы при различных режимах протока теплоносителя.

Если же мы устанавливаем обводную линию между подающей и обратной магистралями, то у нас появляется еще и рабочая кривая дифференциального клапана. Через который, при определенных условиях, протекает некая часть теплоносителя. Рабочая кривая дифференциального клапана пересекает рабочую кривую насоса в точке Ax с давлением Px и расходом Qx.

При нормальных условиях работы системы отопления мы имеем при расходе Q0 напор P0, при этом дифференциальный клапан байпаса полностью закрыт и напор циркуляционного насоса P0 равен гидравлическому сопротивлению системы; весь расход теплоносителя системы отопления Q0 циркулирует по системе.

Когда закрывается зональный клапан первой зоны, рабочая точка системы смещается из позиции A в позицию A1 напор в системе возрастает до величины Р1 и дифференциальный клапан начинает открываться.

Закрытие второго зонального клапана приводит к перемещению рабочей точки в позицию А2; в этой точке открывается дифференциальный клапан байпаса и система уже не может пропускать расход Q1 расход теплоносителя в обратной магистрали будет определятся как Q ₂ — Q 1 ₂ .

Со всеми закрытыми термостатическими клапанами, рабочая точка переместится в позицию Ax и, как видно из диаграммы, значение напора будет иметь величину Px, дифференциальный клапан байпаса будет полностью открыт и проток теплоносителя через него будет равен величине Qх.

Рис.12 Режимы работы дифференциального клапана давления

Конструктивно Дифференциальный клапан представляет собой нормально закрытый проходной кран с настраиваемым усилием открытия. Как правило, производители выпускают как прямые, так и угловые клапаны. С помощью регулировочного винта на головке клапана можно устанавливать расход через клапан.

Рассмотрим один практический пример:

• расход теплоносителя = 1200 л/час

• напор в точке установки байпаса = 3 м. вд. ст. (0,3 бар)

• максимальное избыточное давление = 0,4 м. вд. ст. (0,04 бар)

• расход через байпас = 1200 л/час x 0,3 = 400 л/час

• калибровочное давление = 0,3 бар

• максимальный напор при номинальном протоке через байпас 400 л/час = 0,3 бар + 0,04 bar = 0,34 бар

Практические схемы зонального регулирования

Любое вмешательство в работу каждой из зон приводит к нарушению стабильных условий работы системы в целом и к изменению величин напора и протока в каждой из зон..

Расход воды через каждую зону должен оставаться постоянным в любых условиях для обеспечения стабильных условий теплоотдачи
Расход воды через котел должен оставаться постоянным, для обеспечения его нормального функционирования.
Дифференциальный клапан байпаса должен быть подобран и отрегулирован таким образом, что бы время его работы было минимальным.

Рис.13 Трехзонная схема с поэтажным регулированием (дискретные клапаны)

Расход теплоносителя через котел зависит от количества работающих зон отопления. Байпас должен обеспечивать минимальный уровень протока, достаточный для работы котла при всех закрытых зонах отопления.

Применение подобной схемы уместно в небольших системах отопления с ограниченным количеством зон.

Рис. 14 Трехзонная схема с поэтажным регулированием (с использованием трехходовых клапанов)

В данном случае, намеренно установлены два трехходовых седельных клапана и один трехходовой клапан без третьего штуцера.

В этом случае умышленно установили два седельных трехходовых клапана и один трехходовой клапан шаровой (зона C; подключена только к подаче но не к обратке);

Для балансировки в автоматическом режиме в данной схеме также применяются автоматические стабилизаторы протока которые постоянно регулируют проток теплоносителя независимо от того открыты зональные клапаны или закрыты. Таким образом, через зональные клапаны первого этажа всегда протекает минимально необходимое количество теплоносителя (эквивалент расхода через байпас); в данном случае нет необходимости в установке байпаса.

Рассмотрим типичную схему с различными типами отопительных приборов:

В данном случае для радиаторного кольца применяется погодозависимая регуляция температуры теплоносителя с качественной регулировкой. Регулировка количества теплоты, отдаваемой радиаторами производится за счет изменения температуры теплоносителя. Аппаратно данный принцип осуществляется с помощью датчика температуры наружного воздуха, контроллера и трехходового клапана.

Фен-койлы используются в тех случаях, когда требуется оперативное изменение температуры в помещении (зоны с непостоянным присутствием людей). Естественно, что основным регулирующим устройством в данном случае будет хронотермостат, который позволяет поддерживать необходимую температуру воздуха в помещении на заданных промежутках времени.

Рис. 15 Смешанная схема регулирования (радиаторы и фен-койлы)

Так как в данной схеме установлены трехходовые клапаны то поток теплоносителя распределяется между первичным и вторичным контуром, в зависимости от потребности в тепле соответствующих зон, расход через байпас нулевой.

Терморегуляция схем с зональным регулированием

Итальянское законодательство предусматривает эквитермическое регулирование систем отопления, в случае, когда их суммарная мощность превышает 35 кВт, с программным отключением теплогенератора (в случае автономной системы отопления), что требует применения привода отключения теплогенератора, по команде комнатного термостата и регулирующего микропроцессора с функциями таймера и несколькими уровнями температуры воздуха в помещении.

В случае применения централизованной системы отопления, необходимо предусмотреть установку отсекающего зонального клапана.

Хорошим правилом есть разделение системы отопления на несколько противоположных по своим свойствам зон (зона север – зона юг, дневная зона – ночная зона и т.д.) в данном случае возможно более грамотно организовать терморегулирование системы отопления и добиться, таким образом, значительной экономии энергоресурсов.

При таком разделении системы на две зоны, значительно упрощается процесс первоначальной отладки системы, и мы можем обойтись одним терморегулятором и термостатическими клапанами на радиаторах.

Если установка состоит из нескольких зон регулирования, то погодозависимое регулирование является желаемым решением для каждой из зон.

Рис.16 Терморегулирование с двумя датчиками наружной температуры

Датчик температуры наружного воздуха (север-юг)
Контроллер зоны с функцией погодозависимого регулирования
Датчик температуры теплоносителя в подающей магистрали
Трехходовой клапан с электроприводом
Датчик температуры теплоносителя в обратной магистрали (антиконденсационный)
Рециркуляционный насос (работает при снижении температуры в обратной магистрали)
Термостат рециркуляционного насоса.

В свете всего вышесказанного, в системе оборудованной двухходовыми электроклапанами, необходимо устанавливать бай-пасс, который служит для выравнивания протоков теплоносителя, и гарантирует, что даже при всех закрытых зонах отопления через котел будет идти минимально необходимый проток теплоносителя.

Также допустимо, в небольших системах отопления, в которых у нас присутствуют две или три зоны использовать в качестве обводной линии небольшую ветку радиаторов (например, ванную комнату и кухню), данные радиаторы подключаются напрямую к котлу и обеспечивают минимально необходимый проток теплоносителя.

В каждом современном котле, как правило, уже есть встроенный клапан дифференциального давления (бай-пасс), однако необходимо убедится в его работоспособности и в том, что его пропускная способность находится на уровне минимально необходимого для работы котла протока.

Рис.17 Двухзонная схема без байпаса

В данном случае, возможно, обойтись без дифференциального клапана давления байпасной линии, при этом нерегулируемая часть системы отопления (ванная и кухня) берет на себя функции перепускного клапана (при небольшой системе это позволяет избежать излишних «дерганий»).

На рисунке 18 представлена система отопления большого дома, в которой в качестве исполнительных механизмов использованы двухходовые клапаны под управлением комнатных хронотермостатов. Для обеспечения минимально допустимого протока теплоносителя, используется дифференциальный клапан байпаса.