Для чего нужен сервопривод при отоплении

Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны

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.

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.

Такой сервопривод делает ESBE 99K2 подробнее: Трехходовой клапан с сервоприводом ESBE

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.

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.

Для чего нужен сервопривод при отоплении

Сервопривод коллекторный. Выбор и правила подключения.

Данный сервопривод иногда обзывают: Электроприводом, сервомотором, термоприводом и т. д.

Его официальное название электротермический сервопривод ( Проще: Термопривод ). Сервомоторами называют приводы с электромагнитным двигателем

Существуют сервоприводы для трехходовых клапанов информация об этом здесь:

Такой сервопривод (термопривод) можно использовать как для теплого пола, так и для радиаторного отопления. Как для коллектора, так и для термостатического клапана (вентиля). В данном случае мы рассмотрим подключение для теплого пола и подключение радиаторного регулирования.

Нормально открытый — Открытый клапан по умолчанию. То есть когда на сервопривод не идет сигнал (напряжение), он находится в положение «Открытый клапан». В данном случае при отсутствии напряжения теплоноситель проходит через открытый клапан.

Нормально закрытый — Закрытый клапан по умолчанию. То есть когда на сервопривод не идет сигнал (напряжение), он находится в положение » Закрытый клапан». В данном случае при отсутствии напряжения теплоноситель не проходит через закрытый клапан.

Универсальные, переключающиеся термоприводы — такие термоприводы можно переключать на одно из двух положений: Нормально открытый и нормально закрытый.

Вид сервоприводов может иметь различные формы:

Когда встает вопрос о выборе варианта — открытого или закрытого типа, то нужно понимать следующее:

Если клапан большее время находится в открытом положении, то выбирается режим нормально открытый.

Если клапан большее время находится в закрытом положении, то выбирается режим нормально закрытый.

В условиях суровой зимы выбирается вариант нормально открытый. В частности в России. В теплых краях можно выбирать нормально закрытый. Впрочем, все зависит от множества факторов. Самый распространенный вариант сервоприводов — это нормально открытый. К тому же, когда сервопривод выходит из строя, то нет риска, заморозить помещение от холода.

Сервоприводы по напряжению бывают на 220 вольт, но бывают и на другое напряжение, например, 24 вольт. Также не исключено, что сервоприводы могут принимать постоянный ток или переменный ток. В большинстве случаев это переменный ток 50 Гц.

Чтобы сервопривод начал закрывать или открывать клапан, ему нужен сигнал в виде напряжения. Обычный сигнал сервоприводу — это обычное питание, которое указывается в паспорте сервопривода. (220в/24в).

Как работает сервопривод?

Рассмотрим такой термопривод. Производитель: Oventrop.

Внутри имеется такой механизм:

Принцип действия сервопривода

Принцип действия привода основан на расширении жидкости (толуола) в сильфоне за счет прохождения электрического тока через нихромовый нагревательный элемент.

В механизме сервопривода имеется пружинный механизм и емкость, в которой умещена специальная жидкость, которая под действием температуры расширяется и давит на шток. Шток, выдвигаясь, давит на шток термоклапана и клапан закрывается. Под действием напряжения происходит прогрев жидкости, и жидкость расширяется. То есть этот сервопривод не имеет электромагнитного мотора. Использование силы взято от расширяющейся жидкости под действием температуры, поэтому данный сервопривод обзывают термоприводом. Так как сила движения происходит от расширения жидкости при его нагреве.

Поэтому когда подается напряжение на сервопривод, то привод закрывает клапан не мгновенно, а по истечению некоторого времени, на которое уходит прогрев жидкости. Это около 1-3 минут в зависимости от производителя.

Когда в термоприводе отсутствует напряжение, то клапан приходит в исходное положение, когда достаточно для этого остынет. Остывает сервопривод намного дольше, чем нагревается. Поэтому время открывания термопривода от 5 до 15 минут.

Слева нагретый сервопривод, справа остывший.

Сверху у сервопривода имеется выдвигающийся механизм, он нужен для того, чтобы:

Во-первых, определять посадку сервопривода в термоклапане.

Во-вторых, уведомляет о режиме клапана: Вкл/Выкл.

То есть если он поднят вверх — это говорит о том, что клапан закрыт. Если он опущен, то клапан открыт.

Если данный механизм имеет на стандартные размеры по высоте, то следует насторожиться. Данный термопривод может не подходить к термоклапану или не правильно быть подключен. То есть размеры выдвигаемого штока не совпадают с термоклапаном.

В сервоприводах стоит защита от перегрева. Там встроен механизм отключения питания.

Данный сервопривод можно проверить на ощупь, если он нагрет — клапан закрыт, если он холодный — клапан открыт.

Электрическая схема сервопривода и термостата на 220 вольт.

Так же можно одним термостатом подключить 2-3 сервопривода.

Вопрос в том стоит ли соблюдать фазу ноль? Если Вы даже перепутаете фазу с нулем, данная схема все равно будет работать. Но учтите ее, когда вы будите подключать более сложные электронные устройства. В сложных устройствах могут возникать ошибки. В любом случае смотрите паспорта электрического устройства и соблюдайте Фазу и ноль. Фаза (L). Ноль (N). Земля (PE).

Поэтому когда будите покупать или заказывать сервопривод, убедитесь в том, что бы Вы случайно не приобрели термоэлектронный сервопривод. Так как такой привод должен использоваться совместно с электронным регулятором.

Между сервоприводом и термостатом может быть подключен Коммутационный блок, который выглядит таким образом:

Коммутационные блоки для коммутации термостатов и сервоприводов называют по-разному: Коммуникатор зональный, коммутатор для смесительных узлов, клеммная колодка для сервоприводов и насосной логикой, просто коммуникатор и так далее.

Данный коммуникатор служит для передачи управляющих сигналов (вкл/выкл) от комнатных термостатов на сервоприводы термостатических клапанов, управляющих подачей теплоносителя по контурам.

При отсутствии запроса на подачу теплоносителя во все присоединительные контура, реле коммутатора подает команду на отключение циркуляционного насоса смесительного узла.

Коммутаторы, также подразделяются по напряжению и существуют коммутаторы на 220 вольт.

Некоторые коммутаторы бывают с радиоэлектронным сигналом. Продаются в сборе с термостатами, которые сообщают информацию по средствам радиосигнала. Такие термостаты можно поставить в любое место на стене без прокладки кабеля. В общем, по функциям они очень разннобразны.

Электрическая схема сервопривода, термостата и коммутатора

Для новичков я рекомендую купить сервопривод на 220 вольт с переменным питанием 50 Гц. Для тех, кто живет в России. То есть такой сервопривод можно спокойно подключить к сети питания 220 вольт. В других странах могут быть изменены напряжения сети. При подключении к сети, нормально открытый клапан будет закрываться.

Также рекомендую ознакомиться с мощностью термостатов. Чтобы напряжение и ток в термостате не превышал заданные производителем. Для примера скажу, чтобы не было проблем с перегрузками, берите термостат с напряжением 220 Вольт и с током до 10 Ампер. А сервоприводы на 220 вольт имеют ток около 0,3 Ампер. Так что перегрузки по токам с таким термостатом не должны быть. Соответственно электропровод по сечению может быть 1-1,5 мм2.

Электропровод, ведущий от термостата до сервопривода, лучше сделать трех жильным, так как рабочие контакты термостата, имеют три соединения. Общий, рабочий и реверсивный сигнал. На будущее вдруг Вам понадобиться обратный сигнал (противоположная команда) от термостата.

Если Вы плохо разбираетесь в электричестве, то коммутаторы вообще не рекомендую брать. Во-первых, они дорогие. Во-вторых, функцию по отключению насоса можно пережить. Впрочем, Вам решать.

Когда существует вероятность того, что все контура закроются, и насос будет работать на нулевой расход, в этом случае обязательно устанавливают перепускной клапан, который дает расход, когда все контура закрыты.

Комнатный термостат. Комнатные регуляторы температуры.

Терморегулятор — это электрический датчик температуры, который посредствам выбранной температуры дает сигнал сервоприводу на закрытие или открытие клапана. В терморегуляторе присутствует возможность выбрать комнатную температуру или механическим способом (рукоятка) или электронным способом (кнопка).

Термостат обладает одним или двумя датчиками температуры. Основной датчик температуры встроен вовнутрь устройства. Он служит для получения температуры воздуха. Другой считается выносным и называется выносным погружным зондом. Выносной зонд нужен для того, чтобы измерять температуру поверхности теплого пола. Его нужно монтировать вовнутрь теплого водяного пола, то есть в бетонное основание теплого пола. Выносной датчик служит для измерения температуры поверхности пола. Данный зонд нужно устанавливать там, где основание пола будет всегда открыто. Также не допускается зонд устанавливать возле окон и дверей где возможен сквозняк. Зонд нужно установить между подающей и обратной трубой. Высота датчика (зонда) должна быть не ниже середины по высоте бетонной стяжки.

Датчик для определения температуры воздуха, должен находиться от пола на расстоянии 0,8-1,5 метра. Чем ближе датчик к полу, тем больше он чувствует тепло. Чем дальше, тем меньше он чувствует тепла. Это говорит о том, что если датчик будет дальше от пола, то регулятор температуры будет выставлен больше. Если ближе к полу, то наоборот.

Устанавливается датчик только на внутренних стенах. Внутренняя стена является той стеной, за которой находиться отапливаемое помещение. Наружной стеной — является стена, за которой нет помещений. Наружная стена является холодной. Датчик, установленный на наружной стене, будет обманывать и давать результаты того, что в помещение холодно.

Нельзя заслонять стену (шкафами, полками, столом, креслом, диваном) где стоит датчик температуры воздуха. Данная стена должна быть свободна для естественной циркуляции воздуха через датчик температуры. Для этого подходит стена возле входной двери. Если дверь постоянно открыта, то датчик от двери нужно установить дальше от двери на расстояние примерно 1 м. Возле датчика температуры воздуха нельзя ставить оборудование, которые выделяет тепло.

Необходимо убедиться, что бы возле датчика температуры воздуха не было каких-либо сквозняков, например вентиляции. Теоретически, идеальное место для датчика температуры воздуха, это центр отапливаемого помещения, как по ширине и длине, так и по высоте.

Термостат, обладающий двумя датчиками, может контролировать сразу два параметра: температуру воздуха и температуру пола. В таком термостате задаются пороги отключения для температуры воздуха и температуры пола. Если превысит порог температуры любого из двух датчиков, то идет отключение сервопривода.

Такие термостаты называют хронотермостатами. В них можно задавать работу сервоприводов по времени и (или) по дням.

Термостаты или коммутаторы с беспроводным датчиком.

Эра новых технологий не стоит на месте и с каждым десятилетием появляются новые изобретения. Скажу лишь то, что такие термостаты существуют. Панель управления термостатов может быть установлена в любом месте, а вот термодатчик определяющий, температуру может находиться там, где это необходимо. Термодатчик по средствам радиосигнала посылает команду термостату.