Как регулировать температуру радиатора: обзор современных термостатических устройств. Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны Что такое клапан

Привет всем читателям этого блога! В данной статье будут обсуждаться трехходовые клапаны и сервоприводы. Написана статья на уровне ликбеза, поэтому специалистов попрошу громко не смеяться над обсуждаемыми здесь вопросами. Начнем обсуждение с трехходовых клапанов, а потом перейдем к сервоприводам. Переходим к делу.

Что такое трехходовой клапан и зачем он нужен?

Из названия трехходового клапана понятно, что он имеет три резьбовых или фланцевых соединения. Существуют два вида таких клапанов:

Если вам интересно, то есть отдельная . Читайте и расширяйте свой кругозор.

Внутреннее устройство трехходовых клапанов.

Теперь давайте рассмотрим техническое устройство трехходовых клапанов. Начнем по порядку с устройства термосмесительного клапана. Для того, чтобы иметь наглядное представление о его внутреннем строении, посмотрите на следующий рисунок:

Термочувствительный элемент расширяется или сжимается в зависимости от температуры. Это позволяет выдерживать определенную температуру на выходе подмеса (4). Колебания температуры обычно лежат в пределах двух или трех градусов в зависимости от разности давлений горячей и холодной воды. Наличие в термосмесительном клапане накипи также уменьшает точность его регулировки. Температура воды на выходе клапана может быть задана жестко при изготовлении клапана, либо может изменяться в некоторых пределах. Делается это при помощи вращения регулировочного колеса.

Теперь перейдем к рассмотрению другого вида клапанов — переключателей направления потока. Собственно, такие клапаны могут работать и как смесительные, но управляются они при помощи ручной настройки или сервопривода. Для большей наглядности смотрите рисунок ниже:

По сути своей такой клапан — шаровой кран, у которого отверстия в шаре не находятся на одной линии, а сделаны под прямым углом друг к другу. Для полного переключения потока необходим поворот шара на 90°. Давайте посмотрим вид такого клапана сверху:

Угловая шкала указывает на то в каком положении находится шар внутри клапана. Как я уже говорил, чаще всего такие клапана используют для подключения бойлера косвенного нагрева к котлу. Схема подключения будет выглядеть следующим образом:

В этой схеме теплоноситель будет циркулировать либо через теплообменник бойлера, либо через радиаторы отопления. Сервопривод клапана будет управляться термостатом бойлера. Теперь давайте поговорим о наиболее важных технических характеристиках таких клапанов:

• Диаметр подключения — диаметр резьбы в дюймах.
• Рабочая температура — температура теплоносителя, при которой клапан отработает весь срок эксплуатации.
• Материал корпуса и уплотнений — чаще всего, такие клапаны изготавливаются из латуни, а в качестве уплотнений может быть использован эластомер (резина) типа EPDM.
• Номинальный поток — измеряется в кубических метрах за час и определяет предел пропускной способности клапана. Номинальный поток прямо пропорционален диаметру подключения клапана.
• Рабочая среда — этот параметр определяет то, в какой среде может работать данный узел. Например, это может быть только вода, либо растворы гликолей ().

Что такое сервопривод и как он устроен?

Давайте начнем с определения. Сервопривод — это электродвигаетль, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла. Чтобы наглядно себе представлять сервопривод, смотрите ниже на картинку:

Внутреннее устройство сервопривода.

Как обычно, для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:

• Электрический мотор.
• Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
• Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
• Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
• Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
• Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Управляющий сигнал сервопривода.

Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех, кто не знает о чем идет речь привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал. Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.

Заключение статьи.

В этой статье я рассмотрел (очень кратко) трехходовые клапана и сервоприводы. Главное для чего они нужны — автоматизация управления инженерными сетями (водоснабжением, отоплением и так далее). Они стоят дорого и во многих случаях без них можно обойтись, но все же есть случаи когда без них не обойтись, например при описанной выше схеме подключения бойлера. На этом все, пишите свои вопросы в комментариях и нажимайте кнопки социальных сетей.

Клапаны оснащены сервоприводом и имеют два положения, в зависимости от того запитан привод или нет. По запросу могут быть установлены один или два вспомогательных микропереключателя, которые являются сигнализаторами положения клапана. Клапаны оборудованы ручным дублером для принудительного открытия двухходового клапана; в трехходовом клапане ручной дублер переводит запирающий шар в положение, в котором соединены все три отверстия.

• Характеристики
• Диаграммы
• Размеры
• Заказ

Основные характеристики

• Напряжение питания: 230, 24, 110 VAC
• Потребляемая мощность: 5 - 6 W
• Степень защиты: IP22
• Дополнительные контакты: 3А, 250 VAC
• Номинальное давление: 10 бар
• Температура рабочей среды: +5..110С
• Время открытия: 10 сек (двухходовой клапан); 20 сек (трехходовой клапан)
• Время закрытия: 4сек (двухходовой клапан); 6 сек (трехходовой клапан)
• Стандартная длина кабеля: 1000 мм

Материалы клапанов

• Корпус: латунь
• Запирающий шар: латунь
• Возвратная пружина: нержавеющая сталь
• Крышка привода: негорючий пластик

Гидравлические характеристики

Двухходовой клапан
Трехходовой клапан

Принцип работы (двухходовой клапан)

схеме : клапан закрыт. Когда клапан запитан, сервопривод воздействует на пружину и перемещает шар из положения А в среднее в течении 10 секунд и удерживает его в этом положении пока не будет снято напряжение питания. Когда питание снято, пружина возвращает шар в положение А в течении 4 секунд.

Принцип работы (трехходовой клапан)

Без напряжения питания клапан находится в состоянии на схеме : клапан закрыт. Когда клапан запитан, сервомотор воздействует на пружину и перемещает шар из положения А в положение В в течении 20 секунд и удерживает его в этом положении пока не будет снято напряжение питания. Когда питание снято, пружина возвращает шар в положение А в течении 6 секунд.

Использование ручного дублера

Дублер находится сбоку сервопривода. Он используется для принудительного открытия двухходового клапана; в трехходовом клапане ручной дублер переводит запирающий шар в положение, в котором соединены все три отверстия (схема). Это полезно при заполнении или опустошении обогревающей системы. Сброс переключателя, в состояние «автоматически» из состояния «ручной», происходит автоматически всегда, когда клапан находится под напряжением.

Дополнительные микропереключатели

Все версии могут быть оснащены однопозиционным или двухпозиционным микропереключателем. Существует специальный комплект для установки однопозиционного переключателя на клапаны, которые не были им изначально оборудованы. Комплект с двухпозиционным переключателем не может быть установлен на клапан, не имевший его изначально. Смотреть схему переключателей.

Тип	Dn	A	B	C	D	E
SF3-15	G1/2	92	46	46	84	130
SF3-15C	трубка Ф15	106	53	53	84	137
SF3-16C	трубка Ф16	106	53	53	84	137
SF3-20A	G3/4	92	46	46	84	130
SF3-20B	G3/4	92	46	46	84	130
SF3-20C	трубка Ф22	106	53	53	84	139
SF3-25A	G1	92	46	46	84	130
SF3-25B	G1	92	46	46	84	130
SF3-25C	трубка Ф25	120	60	60	88	148

Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны

В этой статье я расскажу, как понять работу трехходовых клапанов и сервоприводов (электроприводов).

Что такое клапан?

Клапан - это механизм, который служит для того чтобы пропустить или не пропустить жидкость или газ из одного пространства в другое. Причем клапан может быть открыт или закрыт на определенный процент. То есть клапаны могут служить для регулировки прохода жидкостей или газа. Движение жидкости или газа осуществляется за счет разности давления между сторонами клапана.

В системе отопления существуют два самых распространенных вида клапанов:

Седельный (седловой) тип – имеет в себе втулку и непосредственно объемное тело, которое перекрывает проход.

Шаровый (или вращательный) тип – имеет тело, которое за счет вращения его приводит к открытию или закрытию прохода.

Шаровые клапана имеют самую высокую пропускную способность по отношению к седловому типу клапана. То есть в шаровых клапанах достигается меньшее гидравлическое сопротивление.

Клапаны бывают:

Двухходовые клапаны – имеют два соединения по разные стороны от клапана. Например, служат для пропуска жидкости или газа на одном контуре. То есть закрывают или открывают одну ветку системы водоснабжения или отопления.

Трехходовые клапаны – Имеют три соединения. Служат в основном для смешивания или разделения потоков жидкости или газа. Основная работа трехходового клапана необходима или для получения определенной температуры или для перенаправления потоков. В системах отопления контроль температуры нужен для того, чтобы регулировать климат в помещении. Перенаправление потоков служит обычно для перенаправления нагретого теплоносителя из системы отопления в бойлер косвенного нагрева. Существует также множество других задач…

Четырехходовые клапаны – Имеют четыре соединения. Выполняют такую же работу, как и трехходовые клапаны. Но могут быть и другие задачи.

Связь между сервоприводами и клапанами

В системе отопления существует несколько способов взаимосвязи между клапанами и элементами контроля клапанов (сервопривод и термомеханика):

1. Термостатический смеситель – обычно называют механизм, имеющий в себе сразу и клапан и устройство, которое меняет положение клапана в автоматическом режиме. Меняет в зависимости от температуры жидкости или газа. В этом устройстве есть механизм, который под действием температуры меняет силу упругости и из-за этого происходит движение клапана. В зависимости от сервопривода такой клапан не требует участия электричества. Температура регулируется вращением рукоятки. Обычно некоторые клапаны рассчитаны на небольшой диапазон температур. Максимум до 60 градусов. Могут быть исключения у других производителей.

2. Способы использовать отдельные элементы, не прибегая к сервоприводам. Например, термостатический вентиль с термоголовкой. Существуют термоголовки, которые имеют выносной датчик.

3. Клапаны и сервоприводы это отдельные элементы. Сервопривод прикрепляется к клапану и регулирует клапан.

Что такое сервопривод?

Сервопривод – это прибор, который осуществляет работу движения клапана. Клапан в свою очередь или пропускает или не пропускает жидкость или газ. Или пропускает его в определенном количестве в зависимости от давления, положения клапана и гидравлического сопротивления.

Какие бывают сервоприводы?

Существуют также термоприводы, которых тоже называют сервоприводами.

Но мы в этой статье разберем только электроприводы (сервоприводы)

Электроприводы бывают двух направлений:

Полный пакет (комплект) – это когда в устройство уже заложен полный набор функций. Например, в комплекте уже имеется контроллер температур, электрический термодатчик. Есть возможность сразу настроить его на нужную температуру. Настройка времени проверки для движения клапана. Подключается сразу к сети переменного тока 220 Вольт с частотой 50 Герц. Стандарт для России. Есть возможность настроить его в различных направлениях движения клапана шарового типа. Есть возможность настроить его на поворот 90 или 180 градусов. Можно выставить любое значение, даже 49 градусов или 125 градусов. И делается это внутри черной коробочки. Подробности ищите в инструкции.

Это я Вам рассказал один из вариантов. Конечно, существует дюжина других вариантов… Также сервоприводы различаются по скорости закрывания и открывания клапанов. Данный пример служит для плавной регулировки клапана, чтобы смешивать потоки разной температуры, чтобы получить контрольную температуру.

Такой вариант служит для перенаправления потоков теплоносителя.

Этот вариант используется для перенаправления потока теплоносителя из котла либо в направление радиаторного отопления либо на нагрев бойлера косвенного нагрева. Указанный сервопривод нуждается в сигнале 220 Вольт. Причем имеются три контакта. Один общий, а два других для перенаправления движения. Самый легкий вариант, когда нужно перенаправлять потоки в системе отопления по требованию от термореле бойлера косвенного нагрева.

Сервоприводы бывают по типу движению на седловой тип клапана или на шаровый (вращательный) тип клапана.

Если будите подбирать сервопривод к клапану, обязательно уточняйте вид движения сервопривода. Также не всегда седельный тип сервопривода совпадает ко всем типам седельных клапанов. С шаровыми вращательными вроде имеется универсальный стандарт, а вот с седельными клапанами все не так просто. Нету одного стандарта.

Электропривод как отдельное звено в автоматике.

Рассмотрим аналоговый сервопривод от Valtec арт. VT.M106.R.024

Такой сервопривод нуждается в постоянном питании 24 Вольт и управляющем сигнале от 0 до 10 Вольт.

То есть если напряжение 0 Вольт, то поворотный механизм находится в положении 0 градусов. Если 5 Вольт то 45 градусов. Если 10 Вольт то 90 Градусов.

Такому сервоприводу подается сигнал от специального контроллера, на котором есть функция подачи сигнала 0-10 Вольт. В зависимости от температуры и настройки контроллера по температуре, контроллер подает различное напряжение от 0 до 10 Вольт. Есть настройка вращения: Почасовой и против часовой. Конечно для того, чтобы найти более подробную информацию о сигналах и схеме подключения требуйте у производителя паспорта с подробной схемой управления сигналами.

Повторюсь… Что указанные в этой статье, описаны не все сигналы. Существует множество других сигналов…

Что же такое контроллер?

Контроллер – это устройство предназначено для управления сигналами для различной логической задачи. Контроллер это мозг автоматической системы. Он определяет в зависимости от программы, какие сигналы нужно подавать в тот или оной момент.

Существует различное множество контроллеров, которые выполняют различные задачи.

Для системы отопления обычно выполняются такие задачи:

Самая распространенная задача – это получить настроечную температуру теплоносителя.

В зависимости от температуры получать какой-либо сигнал (Например, отключить котел или насос). Контроллер может содержать контактное реле. То есть сухой контакт. Этим контактным реле можно задавать сигналы для получения любого напряжения. Например, 220 Вольт включать или отключать насос или подавать сигнал на сервопривод для перенаправления потоков.

Также можно использовать контроллер для отключения котла в случаях критических температур. Сигнал от контроллера отправляется на питание мощных контакторов, а те в свою очередь питают мощные электрические котлы.

Самый дешевый контроллер серии ТРМ

Продает ОВЕН у них много чего интересного можно подчерпнуть. owen.ru

Логика работы очень обширная… В будущем планирую еще написать и разработать полезный материал по системам автоматики систем отопления и водоснабжения. Записывайте свои E-mail чтобы получать уведомления о новых статьях.

Комментарии (+) [ Читать / Добавить ]

Серия видеоуроков по частному дому
Часть 1. Где бурить скважину?
Часть 2. Обустройство скважины на воду
Часть 3. Прокладка трубопровода от скважины до дома
Часть 4. Автоматическое водоснабжение
Водоснабжение
Водоснабжение частного дома. Принцип работы. Схема подключения
Самовсасывающие поверхностные насосы. Принцип работы. Схема подключения
Расчет самовсасывающего насоса
Расчет диаметров от центрального водоснабжения
Насосная станция водоснабжения
Как выбрать насос для скважины?
Настройка реле давления
Реле давления электрическая схема
Принцип работы гидроаккумулятора
Уклон канализации на 1 метр СНИП
Схемы отопления
Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления
Гидравлический расчет двухтрубной попутной системы отопления Петля Тихельмана
Гидравлический расчет однотрубной системы отопления
Гидравлический расчет лучевой разводки системы отопления
Схема с тепловым насосом и твердотопливным котлом – логика работы
Трехходовой клапан от valtec + термоголовка с выносным датчиком
Почему плохо греет радиатор отопления в многоквартирном доме
Как подключить бойлер к котлу? Варианты и схемы подключения
Рециркуляция ГВС. Принцип работы и расчет
Вы не правильно делаете расчет гидрострелки и коллекторов
Ручной гидравлический расчет отопления
Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов
Трехходовой клапан с сервоприводом для ГВС
Расчеты ГВС, БКН. Находим объем, мощность змейки, время прогрева и т.п.
Конструктор водоснабжения и отопления
Уравнение Бернулли
Расчет водоснабжения многоквартирных домов
Автоматика
Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны
Трехходовой клапан для перенаправления движения теплоносителя
Отопление
Расчет тепловой мощности радиаторов отопления
Секция радиатора
Зарастание и отложения в трубах ухудшают работу системы водоснабжения и отопления
Новые насосы работают по-другому…
Расчет инфильтрации за счет перепада давления
Расчет температуры в неотапливаемом помещении
Регуляторы тепла
Комнатный термостат - принцип работы
Смесительный узел
Что такое смесительный узел?
Виды смесительных узлов для отопления
Характеристики и параметры систем
Местные гидравлические сопротивления. Что такое КМС?
Пропускная способность Kvs. Что это такое?
Кипение воды под давлением – что будет?
Что такое гистерезис в температурах и давлениях?
Что такое инфильтрация?

В прошлом к отопительным системам не выдвигались особо жесткие требования – достаточно было того, что в комнате тепло. Современная отопительная система должна помимо надежности обеспечивать еще и возможность регулировки температуры в широком диапазоне. Сервопривод как раз и предназначен для того, чтобы сделать отопление максимально отзывчивым, он позволяет регулировать температуру в комнате с точностью до градуса

Сфера применения

В отопительной системе его можно установить в разных местах, например, при необходимости регулирования поступления теплоносителя в отопительный прибор, он устанавливается на подающий трубопровод. А вот сервопривод заслонки отопителя позволит регулировать уже поступление воздуха в топку котла, то есть будет выполняться регулировка мощности отопителя ().

Регулировка температуры в помещении чаще всего выполняется двумя способами:

• с помощью терморегуляторов – оптимальный вариант в случае, если используются радиаторы отопления. В таком случае регуляторы устанавливаются перед каждой батареей и автоматически регулируют поступление в радиатор теплоносителя;
• с помощью сервопривода – чаще всего используется при необходимости регулировки температуры теплых полов.

Обратите внимание! Сервоприводы можно установить на гребенку коллектора отопления вместо обычных термоголовок.

В случае с теплыми полами особенно важно удерживать теплоноситель не выше определенной температуры. Если, например, регулировать подачу теплоносителя с помощью обычных терморегуляторов, то при пуске системы может возникнуть ситуация, когда в трубы пойдет горячая вода. В результате по полу будет просто некомфортно ходить какое-то время, а возможен и выход из строя части труб.

Установка сервопривода с 3-ходовым клапаном до коллектора позволит избежать этого. Обычно так и поступаю, тем более что цена такого устройства минимальна.

Подробнее о конструкции

Сервоприводы по конструкции можно разделить на 2 группы устройств – электромеханические и электротермические. В первых используется механическое зацепление для того, чтобы привести в движение какую-то деталь. В электротермических устройствах вместо этого используется свойство жидкости (газа, твердого вещества) изменять объем при нагревании, их и используют в системах отопления.

При выборе конкретной модели нужно знать используемые обозначения, могут встречаться такие варианты как:

• нормально открытый/закрытый;
• напряжение 230 или 24 В.

С напряжением все понятно – 230 В подразумевают питание устройства от сети, а 24 В – от батареек. А вот открытый/закрытый напрямую связаны с режимом работы и сферой применения прибора.

• нормально закрытый тип при замыкании цепи пускает воду по участку трубы, именно такой тип и используется в отоплении;
• нормально открытый – наоборот, при замыкании цепи перекрывает движение вещества по трубе, такие устройства используются в основном в кондиционерах, холодильном оборудовании.

Устройство и принцип действия

Основным элементом этого устройства можно назвать герметичную камеру с гофрированной стенкой. Внутри этой камеры может находиться газ, жидкость, либо твердое вещество – при нагревании оно будет изменять размеры сильфона (герметичной камеры) и регулировать ток вещества по трубе.

Во время работы термостат, расположенный в любой точке помещения сигнализирует сервоприводу о том, что температура превышает оптимальную. Цепь замыкается и через него начинает течь ток.

При этом происходит нагрев сильфона и его удлинение. При удлинении сильфон начинает давить на шток клапана, уменьшая проходное отверстие в трубе.

Основные элементы сервопривода: 1 – гайка; 2 – пружина; 3 – герметичная камера (сильфон); 4 – светодиоды; 5 – дополнительный контакт; 6 — кабель

Конструкция подпружинена, так что после того, как цепь опять разомкнется и сильфон остынет, пружина вернет толкатель в исходное положение, а проходное отверстие увеличится в размерах.

Особенности установки

При самостоятельной установке сервопривода инструкция будет выглядеть следующим образом:

• сперва в комнате устанавливается термостат – он будет фиксировать изменение температуры воздуха;
• затем устанавливается двух- или трехходовой клапан (особенности каждого из видов клапанов рассмотрены ниже);
• непосредственно на клапан устанавливается сервопривод и соединяется с термостатом. На устройство подается питание.

Обратите внимание! В 4-жильных сервоприводах 1 контакт предусмотрен для возможного подключения других устройств.

Если все работы по подключению выполнены правильно, то на головке сервопривода должен загореться светодиод, по его цвету можно судить о положении:

• синий цвет говорит о том, что на данный момент устройство обесточено, то есть оно находится в открытом состоянии;
• зеленый индикатор сообщает о подаче напряжения на устройство, то есть сервопривод закрыт.

Использование двух- и трехходовых клапанов

Сервопривод может использоваться с двух-, трех- и четырехходовыми клапанами. В системах отопления чаще всего используются первые 2 типа клапанов.

Двухходовые клапаны с сервоприводом, как правило, устанавливаются перед радиаторами. Такое устройство имеет только вход и выход, а изменение проходного отверстия позволяет регулировать прохождение теплоносителя через клапан. Установка регулирующего устройства выполняется своими руками.

Трехходовые предоставляют гораздо больше возможностей. Установка сервопривода позволяет не только регулировать ток теплоносителя через него, но и при необходимости изолировать отопительные контуры друг от друга.