4-ходові клапани в схемах з твердопаливними котлами

1. Коли досить 3-ходового?
2. Регулювання в «твердотоплівніках»
3. Особливості застосування клапанів
4. резюме
5. Вас може зацікавити:

С. Дейнеко

Значне подорожчання газу для населення привело в нашій країні до зростання популярності твердопаливних котлів. У той же час схеми обв'язки і регулювання цих теплогенераторів мають деякі суттєві особливості, пов'язані з характером роботи. Без їх урахування неможливо домогтися нормальної роботи обладнання та системи в цілому

Коли досить 3-ходового?

У разі експлуатації систем з газовими котлами для регулювання температури теплоносія в прямому і зворотному трубопроводах систем опалення, як правило, досить триходового змішувального клапана, встановленого на лінії подачі. Принцип його роботи полягає в підмішування теплоносія з зворотної лінії в подає для підтримки необхідної температури в системі опалення. При цьому показання від температурних датчиків передаються на контролер, який, в свою чергу, і регулює положення триходового клапана за допомогою електричного приводу.

Триходові клапани можуть бути з різними керуючими сигналами, двох і трипозиційні або з аналоговим управлінням. У першому випадку клапан має всього два крайніх положення: він або повністю відкритий (при цьому вся вода від джерела тепла потрапляє в систему), або закритий (вся вода з системи подається назад в систему). Недолік такого двохпозиційного регулювання - відсутність можливості утримувати проміжне положення клапана для більш точної і постійного регулювання температури теплоносія. Це, в свою чергу, не дозволяє подавати теплоносій в систему опалення зі стабільною температурою. В цьому випадку, температура в системі опалення постійно змінюється, що призводить до перегріву, або до недогріву. Ефективність змішування теплоносія з різними температурами при цьому залежить від багатьох факторів, таких як діаметр трубопроводу, швидкість потоку, місцеві опори і т.п.

З технічної точки зору для систем управління доцільніше застосовувати електричний привід, що дозволяє здійснювати трипозиційне регулювання. Завдяки цьому можливо утримувати якесь проміжне положення клапана. Нюанс полягає в тому, що при цьому опалювальний контур (з котлом) працює зі змінною витратою. Постійний витрата спостерігається тільки на ділянці від змішувального клапана в систему, і з системи - до змішувальної перемички. При цьому в контурі котла температура теплоносія змінюється в залежності від положення змішувального клапана.

Якщо в системі використовується сучасний газовий котел з модуляційної пальником, то його автоматика відповідно (при зростанні температури теплоносія в прямому трубопроводі) плавно знижує потужність пальника. Зниження інтенсивності горіння відбувається аж до відключення котла. Після чого деякий певний час продовжує працювати котельної насос, що оберігає теплогенератор від перегріву. При запиті на тепло від датчиків температури системи опалення, автоматика котла включає насос, потім пальник, і теплогенератор плавно набирає потужність. Частота включень і відключень котла залежить від необхідної температури теплоносія, налаштувань котла або контролера, потужності системи і самого котла, і т.д.

Регулювання в «твердотоплівніках»

У разі використання твердопаливного котла таке регулювання складно здійснити через нерівномірності параметрів процесу горіння. Це пов'язано з тим, що в твердопаливних котлах, на відміну від газових, є необхідність періодичного завантаження камери згоряння паливом. Найефективніше організована подача палива в пелетних котлах. У них можливо рівномірно подавати транспортером пелети і регулювати подачу повітря дутьевим вентилятором. Однак частка ринку подібних котлів, через їх високу вартість, невелика.

З огляду ж на нерівномірність подачі палива в звичайних твердопаливних котлах, а також неоднорідність якості і властивостей палива, організувати регулювання в таких системах досить складно. При цьому впливати на процес горіння можливо за допомогою заслінки на що подає повітря каналі: при необхідності інтенсифікації процесу горіння заслінка відкривається або навпаки (рис. 1).

Рис. 1. Регулятор твердопаливного котла FR124 (Honeywell) - типова схема установки

Це дозволяє кілька автоматизувати управління, однак не дає можливості постійно підтримувати певну температуру на вході в котел (що необхідно для безпеки і довговічності роботи теплогенератора). Адже при великих перепадах температур існує ймовірність утворення конденсату з подальшою корозією теплобменніка, збільшується також інтенсивність накипоутворення. У разі використання чавунного теплообмінника можлива поява тріщин в секціях теплообмінника. Крім того, збільшується напруга на з'єднаннях деталей котлів, в першу чергу, на стиках і вздовж зварних швів.

Тому для безпеки роботи і довговічності устаткування, а також досягнення необхідного рівня комфорту, для поділу опалювального і котлового контурів застосовують чотирьохходові клапани. На рис. 2 представлена ​​типова схема з використанням твердопаливного котла і бака-акумулятора ГВС (один вихід з котла, після якого теплоносій розподіляється на підігрів гарячої води і систему опалення). Поділ котла і контуру системи опалення здійснюється за допомогою 4-ходового клапана, який дозволяє досягти постійної циркуляції в котловому і, одночасно, в контурі системи опалення.

Рис. 2. Схема монтажу твердопаливного котла до системи опалення з примусовою циркуляцією теплоносія і 4-ходовим клапаном:
1 - котел; 2 - блок автоматики управління котлом; 3 - датчик температури теплоносія; 4 - кімнатний термостат; 5 - циркуляційний насос; 6 - споживач тепла; 7 - диференційний клапан; 8 - чотирьохходовий змішувальний клапан; 9 - розширювальний бак; 10 - бойлер ГВП; 11 - насос бойлера; 12 - запірна арматура; 13 - фільтр

При цьому, додатково до крайніх положень, в середній позиції 50% теплоносія йде в систему опалення, змішуючись з 50% теплоносія, що повертається з системи опалення, а частина, що залишилася - повертається назад в котел, змішуючись з частиною теплоносія з системи опалення. Можливо також підтримувати, на відміну від регулювання з 3ходовимі клапанами, константу розділення потоків і в інших строго певних пропорціях. Наприклад, 30% теплоносія - в котловому контурі, 70% - в систему опалення. Або будь-яке інше співвідношення (рис. 3).

Рис. 3. Положення 4-ходового клапана

Така сталість витрати дуже важливо для твердопаливного котла, оскільки, як ми вже відзначали вище, при його застосуванні не такі широкі можливості впливати на інтенсивність процесу горіння, як в газових котлах. Застосування ж автоматичного регулятора тяги дозволяє регулювати температуру тільки на виході з котла, але не на зворотній лінії.

Особливості застосування клапанів

На 4-ходовий клапан встановлюється електричний привід, керований контролером, який, в свою чергу, працює за сигналами від датчиків температури. Такий привід дозволяє клапану перебувати в будь-якому положенні, тим самим здійснюючи точну підтримку заданих температур. Чотирьохходові клапани дозволяють також спільне використання в котельні неяк ких джерел тепла, які працюють на різних видах палива. Наприклад, в даний час нерідко можна зустріти комбінацію твердопаливного та газового котлів (рис. 4) або твердопаливного і електричного котлів. При цьому газовий котел може використовуватися як резервний. У разі ж постійного використання декількох джерел тепла, (наприклад спільне використання газового, електричного, твердопаливного котлів і геліоустановки) необхідно, щоб всі джерела тепла працювали на бак-акумулятор (буферна ємність) , З якого буде здійснюватися відбір теплоносія на систему опалення та ГВП.

Рис. 4. Принципова схема роботи котлів на різних видах палива із застосуванням чотириходового клапана:
ТК - твердопаливний котел; ГК - газовий котел; 1 - чотирьохходовий клапан; 2 - датчик температури; 3 - котлові насоси; 4 - споживач тепла; 5 - циркуляційний насос; 6 - контролер

Представлені на українському ринку 4-ходові клапани для систем опалення, як правило, з чавуну з хромованими внутрішніми поверхнями. Їх діаметри - від 20 до 150 мм. Подібні клапани пропонують компанії Afriso (Німеччина), ESBE (Швеція), Honeywell (США), Oventrop (Німеччина) та ін.

Наприклад, компактні 4-ходові змішувальні клапани серії V5442A (рис. 5), вироблені компанією Honeywell, призначені для систем, в яких в якості теплоносія використовується вода або рідини, з вмістом гліколю до 50%. Вони розраховані на експлуатацію при температурах 2 ... 110 ° С і робочому тиску до 6 бар. Клапани випускаються з розмірами приєднання 20, 25 і 32 мм. Відповідно, значення коефіцієнта Kvs - від 4 до 16 м3 / год. Клапани розраховані на роботу спільно з електроприводами. Для більш потужних систем використовується фланцевая серія клапанів ZR ... FA. Монтаж 4-ходових клапанів не викликає складнощів і передбачає безліч варіантів реалізації (рис. 6).

Рис. 5. чотирьохходові клапани V5442A і ZR ... FA (Honeywell)

резюме

Таким чином, можна стверджувати, що застосування 4-ходових клапанів практично ідеально підходить для використання спільно з твердопаливними котлами, адже вони дозволяють реалізувати більше можливостей регулювання, ніж при використанні 3-ходових клапанів.

Застосування механічних термосмесітельний клапанів (рис. 7) не вирішує завдань з управління температурами в системі і спільного використання декількох джерел тепла, а лише дозволяє підтримувати попередньо встановлену постійну температуру теплоносія на вході в котел, без урахування умов роботи котла і самої системи.

Рис. 7. Застосування термосмесітельний клапана для підтримки постійної температури на вході в котел

Також використання термосмесітельний клапанів великих діаметрів економічно недоцільно, т. К. Їх вартість істотно вище, ніж вартість системи з застосуванням чотириходового клапана. На даний момент вартість повністю автоматизованого управління із застосуванням чотириходового клапана, на системи потужністю до 80 кВт, знаходиться в діапазоні 400-800 євро. Термін окупності такої системи 3-5 років.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm . Підписуйтесь!

Вас може зацікавити:

Вам також може сподобатися

Замовлення було відправлено, з Вами зв'яжеться наш менеджер.