Теплобак

Клапаны и приводы для фанкойлов

К. Бондаренко

Системы отопления и охлаждения помещений посредством фэнкойлов нуждаются в узлах управления для создания комфортного микроклимата и экономного расходования энергоносителей. Есть несколько вариантов регулирования их работы, наиболее продвинутые из которых включают использование электроприводов, управляемых через компьютерную сеть

Регулирование холодо- или теплоотдачи фэнкойла можно осуществлять путем изменения скорости вращения вентилятора или расхода воды, а также комбинируя эти способы. Использование только первого метода не является оптимальным решением, поскольку вентилятор фэнкойла имеет обычно ступенчатое переключение скоростей и, кроме того, на высоких оборотах шум от его работы становится весьма ощутимым – до 41 дБ и более.

Переключение скорости вращения вентилятора с меньшей на большую увеличивает охлаждение почти на 40%, не позволяя точно отрегулировать температуру, и может привести к переохлаждению помещения, а также значительным потерям энергии. С точки зрения шумового комфорта, предпочтительнее мощный фэнкойл с низкой скоростью вращения вентилятора, но он существенно дороже.

Все вышесказанное подтверждает необходимость регулирования количества воды, подаваемой на фанкойл. Существует несколько способов такого регулирования. Во-первых, на фанкойлы можно установить двухходовые клапаны, аналогичные используемым в радиаторных схемах, но с большим проходным сечением, так как расход воды в системах охлаждения в несколько раз выше. Во-вторых, применяются трех- и четырехходовые клапаны (разделительные или смесительные).

В первом случае расход воды в системе – переменный, что имеет свои преимущества (можно использовать трубы меньшего сечения, получить значительную экономию при эксплуатации насоса, работающего в переходный период на меньших скоростях, и т.д.). При втором варианте расход постоянен; это упрощает расчет и подбор оборудования, ускоряет поступление холодной воды или гликолевого раствора в фанкойл. Обе системы могут обеспечить хороший комфорт, поэтому выбор между ними зависит, скорее, от пристрастий и опыта проектировщика.

Регулирующие клапаны для фанкойла

Рассмотрим клапаны, используемые в наиболее распространенных системах охлаждения с постоянным расходом. На рис. 1 показана схема обвязки фанкойла, корректная с точки зрения гидравлики. На подаче установлен трехходовой разделительный клапан. Когда он закрывается, вода проходит через замыкающий участок. Поскольку сопротивление фанкойла может быть большим (десятки кПа), а сопротивление байпаса мало, гидравлическое сопротивление всей системы будет переменным.

Чтобы его выровнять, на байпас ставится балансировочный клапан (например, Stad фирмы IMI) или дроссельные клапаны (Regulux – того же производителя). Настройка клапанов осуществляется по специальной диаграмме, исходя из проектного расхода и сопротивления фанкойла.

Изображение применение регулирующего клапана в система отопления и охлаждения Рис. 1. Схема обвязки фанкойла:
1 – трехходовой разделительный клапан; 2–3 – балансировочные клапаны; 4 – нагрузка (фэнкойл)

Часто для удобства монтажа трехходовой клапан и замыкающий участок собираются в одном корпусе. Недостаток такого решения – невозможность гидравлически уравнять байпас и фанкойл. Иногда устанавливают трехходовые смесительные клапаны. Они монтируются на выходе из фанкойла и выполняют ту же функцию, что и разделительные, установленные на подаче. Ход штока клапана составляет примерно 3 мм.

Компанией Oventrop (Германия) разработаны узлы для подключения фанкойлов Flypass 4TZ, которые включают, в частности, комбинацию балансировочного и регулирующего клапана с автоматическим, независимым от перепада давления, регулированием расхода Cocon QTZ. Ограничение расхода на балансировочной части клапана устанавливается вращением маховика.

Изображение клапан Oventrop Cocon QTZ Рис. 2. Устройство клапана Oventrop Cocon QTZ:
1 а – мембранный элемент; 1 b – элемент настройки расхода; 2 – регулирующий шпиндель; 3 – маховик; 4 – мембрана; 5 – гильза

Регулирующая часть клапана может быть оснащена сервоприводом или терморегулятором (резьбовое соединение M 30×1,5).

На разрезе клапана Cocon QTZ (рис. 2) видны три области с различным давлением: p1 – давление на входе; p3 – давление на выходе арматуры; p2 – давление, действующее в области мембраны. При этом встроенная мембрана поддерживает постоянным давление p2-p3 как на регулирующем клапане,
управляемым сервоприводом, так и на элементе настройки расхода, на котором установлено максимальное значение расхода.

Клапан изготовлен из латуни, стойкой к выщелачиванию цинка, уплотнения – из EPDM или PTFED. Шпиндель клапана из нержавеющей стали. Представлены исполнения для Ду 10 – Ду 32. Максимальное рабочее давление – 16 бар, рабочая температура – от -10 до +120°C.

Гидравлическую увязку системы с фанкойлами можно осуществить путем установки клапанов Cocon QTZ на каждом фанкойле. За счет высокого авторитета клапана даже в зоне частичной нагрузки можно достичь хорошего регулирования температуры. В этом случае также дополнительно используются шаровые краны, приводы и комнатные термостаты.

Приводы и термостаты для системы охлаждения и отопления

Для управления клапанами применяют тепловые и электромеханические приводы. Действие первых основано на расширении при нагревании воска, помещенного в специальную капсулу. Нагревание осуществляется от регулируемого электрического резистора, на который подается напряжение 220 или 24 В. Возникающее усилие передается на шток привода, а от него – на шток клапана. Такие приводы могут работать как в режиме «открыто–закрыто» так и обеспечивать пропорциональное регулирование. Тепловые приводы надежны, долговечны, не требуют обслуживания и имеют низкую стоимость. Один комнатный термостат может управлять 5–10 тепловыми приводами. Общий недостаток таких приводов – время срабатывания порядка 4–6 мин. Для систем отопления с фанкойлами можно использовать и обычные термостатические регуляторы с выносным датчиком. При этом не требуется электричества.

Для более точной регулировки температуры воздуха можно использовать электромеханические приводы. Например, совместно с Cocon QTZ применяют электромоторные приводы для регулирования температуры помещения в комбинации с пропорциональными (0–10 В) регуляторами. При необходимости центральной диспетчеризации вcей системы и удаленного регулирования используют приводы для различных шин управления. При этом приводы EIB возможно подключить непосредственно к европейской монтажной шине или системе работающей по протоколу Lon Works.

Видео. Применение комбинированного балансировочного вентиля

Потребляемая устройствами мощность низка, поэтому дополнительного источника питания не требуется. Данные устройства широко используются в системах интеллектуальных зданий.

Для управления фанкойлами применяются различные комнатные термостаты. Распространенными являются модели с биметаллическим контактом: реагируя на изменение температуры воздуха в помещении, он замыкает или размыкает электрическую цепь, питающую приводы. Для разных типов приводов используются свои термостаты. Например, предлагаются термостаты на охлаждение, отопление, отопление и охлаждение, отопление или
охлаждение, с переключателем скоростей вентилятора или просто для регулировки водяного контура. К каждому термостату можно подключить несколько приводов, что удобно для больших помещений, где установлено несколько фанкойлов.

Помимо термостатов можно использовать более сложные устройства управления – микропроцессорные контроллеры. Например, микропроцессорное управление с простым двухпозиционным регулятором применяется для регулирования температуры воздуха в помещении, когда фанкойл работает только на рециркуляционном воздухе в двухтрубных системах в режимах отопления и охлаждения. Микропроцессорное управление с модуляционным трехпозиционным регулятором применяется в режимах только охлаждения или только отопления, а также охлаждения и отопления в двухтрубных системах.

Для фанкойлов со смешением наружного воздуха в двухтрубных системах, работающих в режимах только отопления или только охлаждения, отопления и охлаждения, в четырехтрубных системах – в режиме отопления и охлаждения рекомендуется применять микропроцессорное управление с модуляционным трехпозиционным регулятором. В них наряду с функциями настройки температуры воздуха в помещении, переключения скорости вентилятора, предусмотрено дополнительно: переключение режима рециркуляции на режим смешения рециркуляционного воздуха с наружным, переключение режима отопления или охлаждения для четырехтрубных систем, настройка минимальной температуры на поверхности теплообменника в режиме отопления, программирование во времени и т. д.

Для фанкойлов, работающих на рециркуляционном воздухе, а также со смешением с наружным воздухом во всех режимах, включая дополнительный электрический нагреватель, может применяться более сложное цифровое микропроцессорное управление с регулированием температуры воздуха в помещении и температуры подаваемого воздуха фанкойлом с модуляционным трехпозиционным регулированием с возможностью включения в общую компьютерную сеть управления зданием.

В зависимости от программы, заложенной в контроллере, некоторые функции для конкретных типов фанкойлов могут изменяться.

Современные клапаны и приводы позволяют достичь хорошего комфорта и экономии энергии. Важно правильно подобрать все элементы системы, провести балансировку гидравлики, иначе может быть сведен к минимуму эффект от установки современных систем холодоснабжения и отопления.

Подбор регулирующего клапана для системы охлаждения и отопления

Трехходовой клапан длярегулирования расхода подбирается в соотвествии с предоставляемой производителем номограммой исходя из коэффициента максимальной пропускной способности Kvs. Она рассчитывается по формуле:

Изображение формула подбора регулирующего клапана

где q – расход воды, л/с; Δp – падение давления на клапане, кПа.

По найденной величине можно выбрать трехходовой клапан. Как правило, выбирается клапан с ближайшим большим Kvs.

Важным параметром является также коэффициент управления регулирующего клапана ß, определяющий качество его работы. Он рассчитывается по формуле:

ß = ΔРv/(ΔРv+ΔРc),

где ΔРv, ΔРc – потери давления на клапане и нагрузке соответственно. Для трехходовых клапанов коэффициент управления должен превышать 0,5. Для выполнения этого условия потери давления на клапане должны, по крайней мере, равняться потерям давления на нагрузке.

В схеме на рис. 1 избыточный напор на подаче в фанкойл «гасится» балансировочным клапаном 2. Если фанкойлы оснащены двухходовыми клапанами, коэффициент управления клапанов рассчитывается по формуле:

ß = ΔРvо/ΔН,

где ΔРvо – потери давления на открытом клапане, а ΔН – доступный перепад давления.

При этом коэффициент управления двухходового клапана должен быть больше 0,25.

В настоящее время на рынке климатической техники Украины продукцию для регулирования систем с фанкойлами предлагают практически все ведущие производители балансировочной арматуры, в частности, Oventrop, HERZ и др.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!

Просмотрено: 469


Оставьте комментарий

Telegram