Как сделать систему отопления с четырехходовым клапаном

Четырехходовой клапан – это элемент системы отопления, к которому подключены четыре трубы, имеющие теплоносители разной температуры, используется, чтобы предотвратить перегрев твердотопливного котла. Термостатический клапан не допускает превышение температуры внутри котла выше 110 °C. Уже при температуре 95 °C он запускает холодную воду для охлаждения системы.

Конструкция четырехходового клапана

Корпус сделан из латуни, к нему присоединены 4 соединительных патрубка. Внутри корпуса расположена втулка и шпиндель, работа которого имеет сложную конфигурацию.

Термостатический смесительный кран выполняет такие функции:

• Смешивание потоков воды разных температур. Благодаря смешиванию работает плавное регулирование нагрева воды;
• Защита котла. Четерехходовой смеситель предотвращает появление коррозии, продлевая этим срок эксплуатации оборудования.

Схема четырехходового смесителя

Принцип работы такого клапана для отопления заключается во вращении шпинделя внутри корпуса. Причем это вращение должно быть свободным, так как втулка не имеет резьбы. Рабочая часть шпинделя имеет две выборки, через которые открывается поток по двум проходам. Таким образом, поток будет регулироваться и не сможет пройти напрямую ко второй выборке. Поток сможет поворачивать в любой из патрубков, расположенных с левой или правой стороны от него. Так, все потоки, идущие с противоположных сторон, смешиваются и распределяются по четырем патрубкам.

Существуют конструкции, в которых вместо шпинделя работает нажимной шток, но такие устройства не могут смешивать потоки.

Работа клапана контролируется двумя способами:

• Ручной. Распределение потоков требует установки штока в одном определенном положении. Регулировать это положение нужно вручную.
• Автоматический. Вращение шпинделя происходит в результате получаемой команды от внешнего датчика. Таким образом, в системе отопления постоянно удерживается заданная температура.

Четырехходовой смесительный клапан обеспечивает стабильный расход холодного и горячего теплоносителя. Принцип его работы не требует установки дифференциального байпаса, ведь клапан сам пропускает нужное количество воды. Устройство используется там, где необходима регулировка температуры. Прежде всего, это система радиаторного отопления с твердотопливным котлом. Если в других случаях регулирование теплоносителей происходит с помощью гидронасоса и байпаса, то здесь работа клапана полностью заменяет эти два элемента. В итоге котел работает в стабильном режиме, постоянно получая дозированное количество теплоносителя.

Отопление с четырехходовым клапаном

Монтаж системы отопления с четырехходовым клапаном:

1. Подключение циркуляционного насоса. Устанавливается на обратной трубе;
2. Установка предохранительных линий на входной и выходной трубе котла. Нельзя производить установку клапанов и кранов на предохранительных линиях, так как они находятся под высоким давлением;
3. Установка обратного клапана на трубе водоподачи. Принцип работы направлен на защиту системы отопления от влияния обратного давления и сифонного дренажа;
4. Монтаж расширительного бака. Устанавливается на самой высшей точке системы. Это нужно, чтобы не затруднялась работа котла в процессе расширения воды. Расширительный бак полноценно работает как в горизонтальном, так и в вертикальном положении;
5. Установка предохранительного крана. Термостатический клапан устанавливается на трубе подачи воды. Он предназначен для равномерного распределения энергии для нагрева. Данное устройство имеет двойной датчик. При превышении температуры 95 °C, этот датчик посылает сигнал в термостатический смеситель, в результате чего открывается поток холодной воды. После охлаждения системы на датчик поступает второй сигнал, который полностью закрывает кран и прекращает подачу холодной воды;
6. Установка редуктора давления. Размещается перед входом в термостатический смеситель. Принцип работы редуктора заключается в минимизации перепадов давления при подаче воды.

Схема подключения отопительной системы с четырехходовым смесителем состоит из следующих элементов:

1. Котел;
2. Четырехходовый термостатический смеситель;
3. Предохранительный клапан;
4. Редукционный вентиль;
5. Фильтр;
6. Шаровой кран;
7. Насос;
8. Отопительные батареи.

Смонтированную отопительную систему нужно обязательно промыть водой. Это необходимо, чтобы из нее удалились различные механические частицы. После этого должна быть проверена работа котла под давлением 2 бар и при выключенном расширительном баке. Следует обратить внимание на то, что между началом полноценной работы котла и его проверкой под гидравлическим давлением должен пройти небольшой промежуток времени. Ограничение по времени обусловлено тем, что при долгом отсутствии воды в отопительной системе, она будет подвержена коррозии.

Штоковые, трех- и четырехходовые краны-смесители

Современные тенденции развития систем отопления все более склоняются к низкотемпературным напольным и радиаторным системам, при которых температура подачи теплоносителя значительно ниже температуры, выдаваемой котлом. Как же добиться гибкого регулирования температуры теплоносителя в условиях постоянно меняющейся уличной температуры?

Для низкотемпературных систем отопления и системы «теплый пол» нужно принимать такие технические решения, в которых в трубу подачи подмешивается охлажденная вода из обратки. Этот процесс называется качественным регулированием системы отопления, то есть регулирование, при котором расход теплоносителя остается прежним, а температура его меняется в нужную нам сторону и при этом мы никоим образом не вмешиваемся в работу котла и его циркуляционного насоса. Количественное регулирование системы отопления отличается от качественного тем, что при нем температура теплоносителя не меняется, а меняется его расход, то есть на трубе попросту устанавливается вентиль, закрытие которого увеличивает гидравлическое сопротивление и циркуляция притормаживается либо совсем останавливается, уменьшается соответственно и расход теплоносителя через отопительные приборы.

Качественное регулирование производят с помощью трехходового крана и байпаса или четырехходового крана, расположенных непосредственно перед кольцом низкотемпературного отопления (рис. 26).

рис. 26. Принципиальная схема качественной регулировки температуры теплоносителя

Поворот рукояти трехходового крана в определенное положение открывает байпас, и циркуляционный насос втягивает охлажденную воду из обратки в подачу, где происходит смешивание с горячей водой подачи. Таким образом, температуру подачи теплоносителя можно отрегулировать до нужного значения. Трехходовой кран может работать очень гибко, он «умеет» перекрывать байпас или трубы подачи либо работать на смешивание обратной охлажденной воды с горячей водой подачи. Другими словами, если трехходовой кран закрывает байпас, то горячая вода подачи полностью попадает в кольцо отопления, если кран закрывает подачу, то кольцо отопления работает «на себя», теплоноситель будет крутиться в нем через байпас, пока не остынет, если кран открыт в промежуточном положении, то охлажденная вода через байпас попадает в кран и смешивается с водой подачи, далее в отопительный контур она попадает нужной нам температуры. Трехходовой кран, устанавливаемый для регулирования температуры теплоносителя, в данном случае, называют трехходовым смесителем (рис. 27). Температуру подачи горячей воды в систему отопления можно отрегулировать вручную по шкале на смесителе или с помощью датчика температуры и электрического сервопривода.

рис. 27. Трехходовые смесители

Применение четырехходовых кранов позволяет обойтись без трубы байпаса, но в работе эти краны различаются: одни, например, с Х-образными заслонками, могут только закрывать и открывать подачу и обратку, но не умеют смешивать воду, другие, например, с роторными заслонками, воду смешивают. При применении кранов с Х-образными заслонками горячая вода попадает в кольцо отопления и кран закрывается, а насос гоняет теплоноситель по внутреннему кольцу, как только теплоноситель остывает, кран открывается и во внутреннее кольцо из котла попадает новая порция горячей воды, а охлажденная сбрасывается в обратку. Четырехходовой кран такой конструкции делит каждый контур на две части, его работа напоминает регулировку температуры теплоносителя включением-выключением циркуляционного насоса. Но в отличие от насосной регуляции (включения и выключения насоса), регулирование здесь происходит в более мягком режиме, так как насос не выключается и циркуляция теплоносителя не останавливается. Разумеется, что применение четырехходовых кранов с Х-образными заслонками возможно только в автоматическом режиме, поскольку ручной поворот крана при каждом остывании теплоносителя во внутреннем контуре просто невозможен.

рис. 28. Четырехходовые роторные смесители

Четырехходовые смесители с роторными заслонками (и некоторыми другими) обеспечивают постоянный и одинаковый расход горячего и охлажденного теплоносителя и при этом позволяют устанавливать желаемую температуру теплоносителя как в ручном, так и в автоматическом режиме (рис. 28). Такая система отопления не нуждается в применении дифференциального байпаса, смеситель автоматически пропускает требуемое количество воды, иначе говоря, суммарное количество воды, поступающей в систему отопления, и воды, протекающей обратно, будет постоянным. Представленная система регулирования является одной из самых простых: в зависимости от положения клапана четырехходовой смеситель пропускает определенное количество воды, поступающей от котла в первичный контур; ровно столько же теплоносителя вытесняется в обратную магистраль.

рис. 29. Пример решения узла подключения «теплых полов» и работы штокового смесителя

Обычно системы низкотемпературного отопления снабжаются автоматическими контроллерами, измеряющими температуру теплоносителя или температуру воздуха отапливаемого помещения, и отдающими команды на электрические сервоприводы, которые «крутят» вентили трех- или четырехходовых смесителей. Кроме смесителей «на поворотных заслонках» существует и другая управляющая арматура, основанная на штоковых (рис. 29) трех- и четырехходовых вентилях. Регулирование (закрытие и открытие каналов смесителя) происходит благодаря опусканию и подниманию штока с конусной заслонкой. Управляется смеситель датчиком, основанным на термическом расширении некоторых материалов, например, парафина. Капсула с парафином помещается на трубу системы отопления, парафин при нагревании от трубы расширяется и замыкает или размыкает контакты термопары, то есть капсула работает как выключатель, который передает импульс на сервопривод, передвигающий шток трех- или четырехходового смесителя. Потом температура в трубе отопления снижается, парафин уменьшается в объеме и размыкает контакты — шток смесителя занимает прежнее положение.

рис. 30. Пример системы отопления, выполненной по классической схеме

Таким образом, система отопления с низкотемпературным контуром «теплых полов» и радиаторным высокотемпературным контуром может выглядеть следующим образом (рис. 30). Теплоноситель, нагреваясь в котле, поступает в коллектор горячей воды, откуда он распределятся по двум разводящим стоякам: радиаторного отопления и «теплых полов». Радиаторные стояки доставляют воду к отопительным приборам, где она охлаждается и поступает в коллектор охлажденной воды соединенный с трубой обратки котла. Теплоноситель побуждаемый циркуляционным насосом, постоянно циркулирует, в этом контуре и через котел. В отопительном контуре «теплых полов» происходит несколько иное движение теплоносителя. Циркуляционный насос закачивает теплоноситель из коллектора подачи не постоянно, а периодически, по мере того, как трехходовой смеситель открывает подачу. Все остальное время насос «крутит» по кольцу «теплых полов» собственную охлажденную воду. Здесь необходимо заметить, что при ручной регулировке трехходового смесителя насос будет постоянно подмешивать воду из коллектора подачи, а при регулировании смесителя автоматикой возможны два варианта работы: с полным отключением «теплых полов» от котла и с подмешиванием горячей воды. Дело в том, что производителями трехходовых смесителей выпускаются два варианта этих вентилей, в большинстве случаев, трехходовые смесители настраиваются таким образом, что ручное закрытие вентиля, показывающее на шкале прибора «подача горячей воды закрыта», на самом деле горячую воду полностью не закрывает, а оставляет чуть-чуть приоткрытой. Это так называемая защита «от дурака». Например, смонтировав систему радиаторного отопления с ошибкой, пользователь полностью перекрывает подачу в систему отопления «теплых полов», а котел в это время работает и нагревает воду, выталкивая ее в систему. И куда ей течь, если трехходовой вентиль закрыт? В системе создается избыточное давление и перегрев теплоносителя — возможен разрыв теплообменника котла или трубопровода. Трехходовой смеситель, имеющий маленькое отверстие, при, казалось бы, полном закрытии подачи, позволяет не останавливать циркуляцию и пропускать теплоноситель по низкотемпературному контуру отопления.

Четырехходовой смесительный клапан для отопления

Четырёхходовой клапан – это элемент сантехники, выполняющий важные функции в системе обогрева.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

Клапан четырехходовой смесительный Esbe

Устройство и функции

Четырёхходовой клапан для отопления вращает шпиндель в самом корпусе. Вращение обязательно должно осуществляться в свободном порядке, потому что втулка не содержит резьбы. Функционирующая часть шпинделя имеет пару выборок, при помощи которых открывается поток по двум проходам.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Как следствие, поток регулируется и не в силах пройти напрямую ко второй выборке. Поток может сворачивать в любой патрубок, что находится с левой либо правой стороны от него. Получается, что все потоки, которые проходят с разных сторон, перемешиваются и расходятся по четырём патрубкам.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Есть устройства, где вместо шпинделя функционирует нажимный шток , однако такие конструкции не предназначены перемешивать потоки.

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Четырёхходовой клапан для отопления – это элемент обогревательной системы, к которому подсоединены четыре трубы, имеющие тепловой носитель разной температуры. Внутри корпуса находятся втулка и шпиндель. Последний имеет работу с трудной конфигурацией.

p, blockquote 5,0,1,0,0 —>

Работу 4-х ходового смесителя можно контролировать следующим образом:

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

1. Ручной. В данном случае для распределения потоков необходим монтаж штока в одном конкретном положении. И проводить регулировку этого положения требуется вручную.
2. Автоматический (с терморегулятором). Здесь внешний датчик отдаёт команду шпинделю , в результате чего последний и начинает вращаться. Из-за этого в обогревательной системе сохраняется стабильная указанная температура.

Схема монтажа четырехходового смесительного клапана в системе отопления

Основные функции клапана 4-х ходового клапана следующие.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

1. Смешивание водяных потоков с разным температурным нагревом. Устройство используется для предотвращения перегрева твердотопливного котла. Четырёхходовой смесительный клапан не позволяет температуре повышаться в котельном оборудовании выше 110 °C. При нагреве 95 °C прибор запускает холодную воду для охлаждения системы.
2. Защита котельного оборудования. 4-х ходовой клапан препятствует образованию коррозии и тем самым продлевает срок службы всей системы.

Благодаря 4-х ходовому клапану для отопления осуществляется равномерный расход горячего и холодного теплового носителя. Для нормального функционирования не требуется монтажа байпаса , так как клапан сам пропускает необходимый объём жидкости. Прибор применяется там, где требуется температурная регулировка. В первую очередь, в системе обогрева радиаторами совместно с твердотопливным котлом. Если в иных случаях настройка жидкости осуществляется с применением гидронасоса и байпаса, то в данном случае работа клапана целиком заменяет данные приборы. Получается, что котёл функционирует стабильно и постоянно получает определённый объём теплового носителя.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

Производители

Четырёхходовой клапан для отопления производят такие компании, как Honeywell, ESBE, VALTEC и другие.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

История компании Honeywell началась в 1885 году.

На сегодняшний день это производитель, который входит в список 100 ведущих мировых фирм, составляемый журналом Fortune.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Четырёхходовой клапан Honeywell

Четырёхходовые клапаны Honeywell серии V5442A изготовлены для систем, где в качестве теплоносителя выступает вода либо жидкости, с процентом гликоля до 50. Они предназначены для работы при температуре от 2 до 110 °С и в рабочем давлении до 6 бар.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Хоневелл изготавливает клапаны с размером соединения 20, 25, 32 мм. Поэтому значения коэффициента Kvs – от 4 до 16 м³/ч. Работают устройства серии вместе с электрическими приводами. Для систем с большей мощностью применяется фланцевая серия клапанов ZR-FA.

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

Четырёхходовой клапан Honeywell не вызовет трудностей при монтаже, существует много вариантов реализации.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Шведская компания ESBE уже более 100 лет устанавливает новые стандарты качества клапанов и приводов, применяемых в различных системах.

Все её изделия экономичны, надёжны и удобны при эксплуатации в системах обогрева, охлаждения и водяного снабжения.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

ESBE предлагает 4-х ходовой клапан для отопления с внутренней резьбой. Корпус клапана изготовлен из латуни. Рабочее давление 10 атмосфер, температура 110 градусов (кратковременная — 130 градусов). Четырёхходовой смесительный клапан производится в размерах 1/2-2″, с пропускной способностью 2,5 -40 Kvs.

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Компания VALTEC появилась в 2002 году в Италии и за короткий срок наладила выпуск продукции, которая разработана на основе изучения плюсов и минусов товаров различных производителей.

Валтек предлагает смесительные клапаны различного назначения, которые рассчитаны на долговечную работу в системе инженерии (водяной тёплый пол, вмонтированное настенное, потолочное отопление и охлаждение, горячее водяное снабжение). Продукцию производителя можно найти в любой точке России и стран СНГ.

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

Нельзя утверждать, что четырёхходовой клапан для отопления не потребует финансовых вложений. Установка прибора будет стоить дорого, однако, с другой стороны, эффективность работы и, как следствие, экономичность, оправдывает денежные затраты. Есть только главное условие – наличие качественной электрической сети, так как без неё привод клапана перестанет работать.