Функції і призначення двох-, трьох- та чотириходового клапана.

Дво-, три- та чотириходові клапани характеризуються змінною пропускною здатністю в залежності від положення конуса клапана. Цей вид запірно-регулюючої арматури може виконувати запірну, регулюючу, розподільчу, розподільну та змішувальну функцію. Управління реалізується за допомогою приводу, який може мати гідравлічну, електричну, пневматичну або електромагнітну природу. Для управління двох-, трьох- та чотириходовими клапанами може використовуватися дискретний та аналоговий тип управління. Сигнал про зміну положення конуса подається мікро контролером, у результаті клапан приймає задане положення. Розберемо, для чого потрібен триходовий клапан в системах опалення? І коли його замінюють чотириходовим.

За допомогою трьох- та чотириходових клапанів можна вирішувати складні завдання автоматизації процесу опалення, підкачування води в систему опалення та інші. Вони використовуються, як правило, у проектних системах, але розібравшись в установці та специфіці, такі клапани суттєво покращать функціонал систем опалення приватного будинку.

Конструкційні особливості двох-, трьох- та чотириходового клапана.

Незважаючи на спочатку однаковий принцип дії, через різної конструкції і функціональних особливостей двох-, трьох- та чотириходові клапани мають різне призначення та застосування.

Двоходовий клапан.

Двоходовий клапан працює за одним принципом з кульовим регулюючим клапаном. Внутрішній конус змінює комунікаційні здібності клапана, та відповідно, витрату проходячої через нього рідини. Але цей вид клапанів застосовується не тільки в опаленні, робочим середовищем може бути будь-яка термодинамічна середа.

Двоходові клапани особливо показали високу ефективність у системах теплопостачання та вентиляції. Вони використовуються для зміни та управління параметрами теплових контурів, використовуються як змішувальні, що регулюють, запірні, розподільні пристрої, що змінюють умови робочого середовища.

Триходовий клапан.

Триходовий клапан має інше конструктивне рішення, хоча по факту є два Двоходові клапана в одному. Він використовується для поділу і змішання потоків з потрібним ступенем проникнення середовищ в один одного. Завдяки триходовому клапану забезпечується підмішування сирої води у системах опалення та ГВП. За аналогією з двоходовим клапаном робочим середовищем може бути повітряна, рідинна або газоподібне середовище. Управління клапаном здійснюється мікроконтролером та сервоприводом. Спосіб регулювання аналогічний Двоходовому клапану.

Найбільш часто триходові клапани використовуються в системах опалення як регулюючий вузла для контрольованих змін тепловіддачі приладів опалення, вентиляції, теплообмінників. Триходовий клапан має три патрубка, два - вхідних, один - вихідний. Робоче середовище подається у вхідні патрубки, де змішується в залежності від попередніх та положення конуса. Тепер стає більш зрозумілим, для чого потрібен триходовий клапан.

В окремих випадках триходові клапани поєднують функції зворотного запірного пристрою, що запобігає зворотний потік рідини. За характером можливостей арматурний вузол може мати змішувальні, розділові і переключають функції. Триходові клапани широко застосовуються в автоматичних системах. Важливою характеристикою та показником якості є герметичність клапана, що забезпечується внутрішніми ущільненнями.

Види триходових клапанів.

На практиці часто використовуються наступні аналогові пристрої на основі триходового клапана:

• змішувальний вентиль для гідравлічно-коректного змішування теплоносія з різними показниками температури. Захищає контури опалення від перегріву;
• термостатичний вентиль підтримує постійний рівень температури в теплих підлогах та радіаторах. Часто встановлюється на вході в котел, щоб гарантувати стабільні температурні показники теплоносія. Застосовується в різних змішувальних та роздільних вузлах;
• клапан теплої підлоги, використовується для зниження температури теплоносія і утримання його в заданому діапазоні значень. Якщо використовується електронна версія, то з'являється можливість регулювання параметрів в кожній кімнаті. Це стосується тільки стабільної температури теплоносія, тепловіддача у розрахунок, в даному випадку, не береться.

Для чого потрібен триходовий клапан, можно розібратися на прикладі конкретної системи опалення, добре розуміючи його функції та принципи вибору цього виду запірної арматури.

Вилочний клапан.

У споживачів часто виникає питання доцільності використання три- або чотириходового клапана в системі. Найчастіше вони застосовуються у разі автоматизації та підтримки в контурі опалення та ГВП особливих параметрів. Чотириходові клапани застосовуються, наприклад, для регулювання роботи твердопаливних казанів.

У деяких випадках для цих цілей достатньо звичайного клапана.

Порівняння застосування три- та чотириходового клапана.

Наприклад, для чого потрібен триходовий клапан, та коли застосовується вилочний:

• для отримання стабільної температури на вхідний та вихідний лінії котла. Принцип роботи триходового клапана полягає в підмішування теплоносія з «звертання». Показники температурних датчиків передаються контролеру, який керує «перегрівом» контуру опалення та регулює стан ходового клапану, його положення та пропускну здатність;
• триходові клапани деяких виробників підтримують додаткові керуючі сигнали та бувають, наприклад, дво- та трипозиційні. У разі двопозиційного регулювання клапан або відкритий (тобто підмішування), або закритий (немає підмішування). У цих клапанів недолік в неможливості проміжного положення з невеликим підмішуванням. Такі клапани не використовуються в системах зі стабільною температурою на прямому і зворотному контурі. Так як ефективність змішування залежить від ряду параметрів (діаметра труби, швидкості потоку, опору теплоносія), то потрібно більш точне регулювання, що забезпечується трипозиційним триходовим або чотириходовим клапаном.
• трипозиційні триходові клапани застосовуються для газових котлів з модуляційним пальником або в аналогічних випадках, в тому числі, в пелетних твердопаливних котлах (включаючи каскадне підключення котлів), коли автоматика плавно знижує потужність горіння та безпечно для обладнання вимикає котел з підтримкою роботи насоса та іншого супутнього обладнання;
• триходові клапани застосовуються для підтримки температури на вході в твердопаливний котел. Наприклад, регулятор FR124 (Honeywell) твердопаливного котлу дозволяє автоматизувати процес, але не дає можливості утримувати температуру. Для цього використовуються триходові клапани. Відзначимо, що перепадах температур спостерігається також випадання конденсату, що загрожує корозією теплообмінного контуру та збільшується осад накипу. У чавунних теплообмінниках можуть з'явитися тріщини, а також в стиках зварних швів котлогенератору.

Триходовий замінюємо на вилочний.

Замість триходового клапана на вході в котел в останньому випадку може використовуватися чотириходовий клапан. У його завдання входить не лише модулювання параметрів роботи клімат-контролю, а й внутрішніх фізичних характеристик роботи котлового контуру та супутньої системи опалення. На малюнку показано типову теплову схему включення твердопаливного котла та бака ГВП, вихідний патрубок котла підключається до прямої котлової лінії, де поділяється на ГВП та опалення. Поділ саме здійснюється за допомогою чотириходового клапана, що забезпечує постійну циркуляцію в котловому та опалювальному контурі та регулярну подачу гарячого теплоносія в бак ГВП для підтримки температури.

Типові теплові схеми.

Мал. 1. Теплова схема підключення твердопаливного котлу до системи опалення з примусовою циркуляцією та чотириходовим клапаном.

Умовні позначення:

1 - котел; 2 - блок автоматики управління котлом; 3 - датчик температури теплоносія; 4 - кімнатний термостат; 5 - циркуляційний насос; 6 - споживач тепла; 7 - диференційний клапан; 8 - чотириходовий змішувальний клапан; 9 - розширювальний бак; 10 - бойлер ГВП; 11 - насос бойлера; 12 - запірна арматура; 13 - фільтр.

Мал. 2. Принципова схема використання термостатичного триходового клапана для твердопаливних котлів з метою вирівнювання температури.

Умовні позначення:

ТК - твердопаливний котел; ГК – газовий котел; 1 – чотириходовий клапан; 2 – датчик температури; 3 – котлові насоси; 4 – споживач тепла; 5 – циркуляційний насос; 6 – контролер.

Приклади, для чого потрібен триходовий клапан та щільна схема роботи чотириходового клапану, розглядається у статті «Автоматика для системи опалення».

Зверніть увагу, що для керування роботою триходового клапана потрібно мікроконтролер PLUM для твердопаливних котлів із ручним завантаженням.