Зонные клапаны для систем водяного отопления и охлаждения

Введение

Тип клапана для воды или пара. Зонный клапан – это специальный тип клапана, используемый для управления потоком воды или пара в гидравлической системе отопления или охлаждения. Для повышения эффективности и комфорта такие системы обычно разделяют на несколько зон. Например, в доме первый этаж может обслуживаться одной зоной отопления, а спальни на верхнем этаже – другой. Это позволяет направлять тепло преимущественно на первый этаж в течение дня и преимущественно в спальни ночью, давая возможность остывать незадействованным помещениям. Такое зонирование можно реализовать двумя способами: использованием нескольких циркуляционных насосов или одного циркуляционного насоса и зонных клапанов.

Конструкция и эксплуатация зонового клапана

Зонные клапаны, используемые в домашних гидравлических системах, обычно питаются от электросети. В крупных коммерческих установках вместо этого могут использоваться вакуум или сжатый воздух. В любом случае двигатель обычно соединен с водяным клапаном посредством механической муфты. Для электрических зонных клапанов двигателем часто является небольшой синхронный двигатель с затененными полюсами в сочетании с поворотным переключателем, который может отключить двигатель в одной из двух конечных точек ("клапан открыт" или "клапан закрыт"). Таким образом, подача напряжения на клемму "открыть клапан" приводит к работе двигателя до полного открытия клапана, а подача напряжения на клемму "закрыть клапан" приводит к работе двигателя до полного закрытия клапана. Двигатель обычно питается от того же 24-вольтового источника переменного тока, который используется для остальной части системы управления. Это позволяет напрямую управлять зонными клапанами с помощью низковольтных термостатов и подключать их с использованием низковольтной проводки. Для этого типа клапана требуется использование термостата или реле с тремя выводами (SPDT). Более простая версия моторизованной конструкции не включает переключатель, определяющий положение клапана. Двигатель просто работает до тех пор, пока клапан не упирается в механический упор, что останавливает двигатель. В альтернативной конструкции двигатель продолжает вращаться, а проскальзывающая муфта позволяет клапану прижаться к механическому упору. Обычно клапан остается открытым, пока подается питание, а мощная пружина закрывает его при отключении питания. Эта упрощенная конструкция потребляет электроэнергию, когда клапан открыт. Отсутствует обратная связь для подтверждения состояния клапана, которое предполагается соответствующим заданной команде. Зонные клапаны также могут быть изготовлены с использованием восковых двигателей и пружинного возвратного механизма. В этом случае клапан обычно закрыт пружиной, но может быть открыт усилием воскового двигателя. Отключение электропитания приводит к повторному закрытию клапана. Этот тип зонного клапана работает с обычным термостатом с одним выходом (SPST). Для вакуумных или пневматических зонных клапанов термостат обычно включает или выключает давление или вакуум, заставляя пружинную резиновую мембрану или шаровый клапан перемещаться и приводить в действие клапан. В отличие от электрических зонных клапанов с контролем по переключателю, эти клапаны автоматически возвращаются в положение по умолчанию без подачи питания, а положение по умолчанию обычно "открыто", обеспечивая проток тепла. В высокотехнологичных системах для управления зонными клапанами может использоваться автоматизация зданий, такая как BACnet или LonWorks.

Zone valves as used in home hydronic systems are usually electrically powered. In large commercial installations, vacuum or compressed air may be used instead. In either case, the motor is usually connected to the water valve via a mechanical coupling. For electrical zone valves, the motor is often a small shaded pole synchronous motor combined with a rotary switch that can disconnect the motor at either of the two stopping points ("valve open" or "valve closed"). In this way, applying power to the "open valve" terminal causes the motor to run until the valve is open while applying power at the "close valve" terminal causes the motor to run until the valve is closed. The motor is commonly powered from the same 24 volt ac power source that is used for the rest of the control system. This allows the zone valves to be directly controlled by low voltage thermostats and wired with low voltage wiring. This style of valve requires the use of an SPDT thermostat or relay. A simpler variant of the motorized design omits the switch that detects the valve position. The motor is simply driven until the valve hits a mechanical stop, which stalls the motor. In an alternative design, the motor continues to turn, while a slip clutch allows the valve to be pushed against a mechanical stop. Usually, the valve remains open as long as power is supplied, and a strong spring closes it when power is cut. This simpler design consumes electrical power whenever the valve is open. There is no feedback to verify the state of the valve, which is assumed to do what has been commanded. Zone valves can also be constructed using wax motors and a spring return mechanism. In this case, the valve is normally closed by the force of the spring but can be opened by the force of the wax motor. Removal of electrical power re closes the valve. This style of zone valve operates with a perfectly ordinary SPST thermostat. For vacuum or pneumatically operated zone valves, the thermostat usually switches the pressure or vacuum on or off, causing a spring loaded rubber diaphragm or ball valve to move and actuate the valve. Unlike the switch monitored electrical zone valves, these valves automatically return to the default position without the application of any power, and the default position is usually "open", allowing heat to flow. Highly sophisticated systems may use some form of building automation such as BACnet or LonWorks to control the zone valves.

Сравнение с многократными циркуляторными насосами

Для реализации нескольких зон можно использовать как несколько индивидуально управляемых циркуляционных насосов, так и один насос с несколькими зоновыми клапанами. Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недостатки.