Funktionen und Zweck des Zwei-, Drei- und Vierwegeventils

Zwei-, Drei- und Vierwegeventile haben je nach Stellung des Ventilkegels variable Durchflussmengen. Diese Art von Absperr- und Regelventilen können Absperr-, Regel-, Trenn-, Verteilungs- und Mischfunktionen übernehmen. Die Steuerung erfolgt über einen Antrieb, der hydraulischer, elektrischer, pneumatischer oder elektromagnetischer Natur sein kann. Die diskrete und analoge Steuerung kann zur Steuerung von Zwei-, Drei- und Vierwegeventilen verwendet werden. Das Signal über eine Positionsänderung des Kegels wird vom Mikrocontroller gegeben, dadurch nimmt das Ventil eine vorgegebene Position ein. Werfen wir einen Blick darauf, warum braucht man in Heizungsanlagen ein Dreiwegeventil? Und wenn es durch einen Vierwege ersetzt wird.

Mit Hilfe von Drei- und Vierwegeventilen können komplexe Probleme der Automatisierung des Heizvorgangs, des Pumpens von Wasser in das Heizsystem und anderer gelöst werden. Sie werden in der Regel in Projektsystemen verwendet, aber wenn sie die Installation und Besonderheiten verstanden haben, werden solche Ventile die Funktionalität von Heizsystemen in einem Privathaus erheblich verbessern.

Konstruktionsmerkmale des Zwei-, Drei- und Vierwegeventils

Trotz des zunächst identischen Funktionsprinzips haben die Zwei-, Drei- und Vierwegeventile aufgrund der unterschiedlichen Konstruktions- und Funktionsmerkmale unterschiedliche Einsatzzwecke und Anwendungen.

Zweiwegeventil

Das Zweiwegeventil funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie der Kugelhahn. Der Innenkegel verändert die Kommunikationsfähigkeit des Ventils und dementsprechend die Durchflussmenge des durch ihn hindurchtretenden Fluids. Aber diese Art von Ventilen wird nicht nur beim Heizen verwendet, jedes thermodynamische Medium kann das Arbeitsmedium sein.

Zweiwegeventile haben sich in Heizungs- und Lüftungsanlagen als besonders effizient erwiesen. Sie werden verwendet, um die Parameter von Wärmekreisläufen zu ändern und zu steuern, sie werden als Misch-, Regel-, Absperr- und Verteilungsgeräte verwendet, die die Bedingungen der Arbeitsumgebung ändern.

Dreiwegeventil

Das Dreiwegeventil hat eine andere konstruktive Lösung, obwohl es eigentlich zwei Zweiwegeventile in einem sind. Es dient zum Trennen und Mischen von Strömen mit dem gewünschten Mediendurchdringungsgrad ineinander. Dank Dreiwegeventilen wird Rohwasser in Heizungs- und Warmwassersystemen gemischt. Das Arbeitsmedium kann analog zu einem Zweiwegeventil Luft, flüssiges oder gasförmiges Medium sein. Das Ventil wird von einem Mikrocontroller und einem Servoantrieb gesteuert. Die Regelungsmethode ist ähnlich wie beim Zweiwegeventil.

Am häufigsten werden Dreiwegeventile in Heizungsanlagen als Regelgerät für kontrollierte Änderungen der Wärmeübertragung von Heizgeräten, Lüftung und Wärmetauschern verwendet. Das Dreiwegeventil hat drei Abzweigrohre, zwei Einlass- und einen Auslass. Das Arbeitsmedium wird den Einlaufdüsen zugeführt und dort je nach Voreinstellung und Kegelstellung gemischt. Jetzt wird klarer, wozu ein Dreiwegeventil dient.

In einigen Fällen kombinieren die Dreiwegeventile die Funktionen einer Rücklaufsperre, um einen Flüssigkeitsrückfluss zu verhindern. Durch die Art der Fähigkeiten kann die Ventilanordnung Misch-, Trenn- und Schaltfunktionen haben. Dreiwegeventile werden häufig in automatischen Systemen verwendet. Ein wichtiges Merkmal und Qualitätsindikator ist die Dichtheit des Ventils, die durch die internen Dichtungen gewährleistet wird.

Arten von Dreiwegeventilen

In der Praxis kommen häufig folgende analoge Geräte auf Basis eines 3-Wege-Ventils zum Einsatz:

• Mischventil zum hydraulisch korrekten Mischen von Wärmeträgern mit unterschiedlichen Temperaturwerten. Schützt Heizkreise vor Überhitzung;
• Das Thermostatventil hält das Temperaturniveau in warmen Böden und Heizkörpern konstant. Es wird häufig am Kesseleintritt installiert, um stabile Temperaturanzeigen des Kühlmittels zu gewährleisten. Es wird in verschiedenen Misch- und Teilanlagen verwendet;
• Fußbodenheizungsventil, um die Temperatur des Heizmediums abzusenken und im angegebenen Wertebereich zu halten. Wenn die elektronische Version verwendet wird, ist es möglich, die Parameter in jedem Raum zu regulieren. Dies gilt nur für die stabile Temperatur des Kühlmittels, die Wärmeübertragung wird dabei nicht berücksichtigt.

Warum ein Dreiwegeventil benötigt wird, können Sie am Beispiel eines bestimmten Heizsystems herausfinden, seine Funktionen und die Prinzipien der Auswahl dieser Art von Absperrventilen gut verstehen.

Vierwegeventil

Verbraucher haben oft die Frage, ob es sinnvoll ist, ein Drei- oder Vierwegeventil im System zu verwenden. Am häufigsten werden sie bei der Automatisierung und Unterstützung im Heiz- und Warmwasserkreis von speziellen Parametern verwendet. Vierwegeventile werden beispielsweise zur Regelung des Betriebs verwendet Festbrennstoffkessel.

In manchen Fällen reicht für diese Zwecke ein herkömmliches Ventil aus.

Vergleich von 3- und 4-Wege-Ventilanwendungen

Was ist zum Beispiel ein Dreiwegeventil für und wann wird ein Vierwegeventil verwendet:

• um eine stabile Temperatur an den Einlass- und Auslassleitungen des Kessels zu erhalten. Das Funktionsprinzip des Dreiwegeventils besteht darin, das Kühlmittel aus dem "Rücklauf" zu mischen. Die Messwerte der Temperatursensoren werden an den Regler übermittelt, der die „Überhitzung“ des Heizkreises steuert und den Zustand des Dreiwegeventils, seine Position und den Durchsatz regelt;
• Dreiwegeventile einiger Hersteller unterstützen zusätzliche Steuersignale und sind beispielsweise Zwei- und Dreistellungsventile. Bei der Auf-Zu-Regelung ist das Ventil entweder geöffnet (es liegt Gemisch vor) oder geschlossen (es liegt kein Gemisch vor). Diese Ventile haben den Nachteil, dass sie nicht mit einer geringen Beimengung zwischenschalten können. In Anlagen mit stabilen Vorlauf- und Rücklauftemperaturen werden diese Ventile nicht eingesetzt. Da die Mischleistung von einer Reihe von Parametern (Rohrdurchmesser, Durchflussmenge, Wärmeträgerwiderstand) abhängt, ist eine genauere Einstellung erforderlich, die durch ein Drei-Wege-Dreiwege- oder Vierwegeventil gewährleistet wird.
• Dreistellungs-Dreiwegeventile werden für Gaskessel mit modulierendem Brenner oder in ähnlichen Fällen verwendet, auch in Pellet-Festbrennstoffkesseln (einschließlich Kaskadenschaltung von Kesseln) wenn die Automatisierung die Verbrennungsleistung sanft reduziert und den Kessel für die Ausrüstung sicher abschaltet, wodurch der Betrieb der Pumpe und anderer zugehöriger Ausrüstung unterstützt wird;
• Dreiwegeventile werden verwendet, um die Temperatur am Eintritt in den Festbrennstoffkessel zu halten. Mit dem Regler FR124 (Honeywell) eines Festbrennstoffkessels können Sie beispielsweise den Prozess automatisieren, die Temperatur jedoch nicht halten. Dazu werden Dreiwegeventile verwendet. Beachten Sie, dass bei Temperaturabfällen auch Kondensatniederschlag beobachtet wird, der die Korrosion des Wärmetauscherkreislaufs bedroht und die Kalkablagerungen erhöht. In Gusseisen-Wärmetauschern sowie in den Schweißverbindungen des Kesselgenerators können Risse auftreten.

Wir ersetzen den Dreier durch einen Vierer

Anstelle eines Dreiwegeventils am Kesseleintritt kann im letzteren Fall auch ein Vierwegeventil verwendet werden. Zu seinen Aufgaben gehört es, nicht nur die Parameter der Klimatisierung zu modulieren, sondern auch die inneren physikalischen Eigenschaften des Kesselkreises und der dazugehörigen Heizungsanlage. Die Abbildung zeigt ein typisches thermisches Anschlussdiagramm. Festbrennstoffkessel und einem Warmwasserspeicher wird der Kesselausgang an eine direkte Kesselleitung angeschlossen und dort in Warmwasser und Heizung aufgeteilt. Die Trennung erfolgt lediglich über ein Vierwegeventil, das für eine ständige Zirkulation in den Kessel- und Heizkreisen und eine regelmäßige Zufuhr von heißem Kühlmittel in den Warmwasserspeicher zur Temperaturerhaltung sorgt.

Typische Wärmekreisläufe

Reis. 1. Wärmeschema zum Anschluss eines Festbrennstoffkessels an eine Heizungsanlage mit Zwangsumlauf und Vierwegeventil.

Legende:

1 - Kessel; 2 - Automatisierungseinheit für die Kesselsteuerung; 3 - Kühlmitteltemperatursensor; 4 - Raumthermostat; 5 - Umwälzpumpe; 6 - Wärmeverbraucher; 7 - Differentialventil; 8 - Vierwege-Mischventil; 9 - Ausdehnungsgefäß; 10 - Warmwasserboiler; 11 - Kesselpumpe; 12 - Absperrventile; 13 - filtern.

Reis. 2. Schematische Darstellung der Verwendung eines thermostatischen Dreiwegeventils für Festbrennstoffkessel zum Temperaturausgleich

Legende:

TC - Festbrennstoffkessel; GK - Gaskessel; 1 - Vierwegeventil; 2 - Temperatursensor; 3 - Kesselpumpen; 4 - Wärmeverbraucher; 5 - Umwälzpumpe; 6 - Controller.

Beispiele dafür, wofür ein Dreiwegeventil benötigt wird, und ein detailliertes Diagramm der Funktionsweise eines Vierwegeventils werden im Artikel besprochen "Automation für die Heizungsanlage".

Bitte beachten Sie, dass Sie zur Steuerung des Betriebs ein Dreiwegeventil benötigen PLUM-Mikrocontroller für Festbrennstoffkessel mit manueller Beladung.