Гидравлика систем отопления и охлаждения

Рабочие расходные характеристики трехходовых клапанов

Трехходовые клапаны используют для стабилизации потока и для обеспечения постоянства температурных параметров теплоносителя. Показанные на рис. 3.18 клапаны являются седельными. Все они пред­назначены для совместной работы с электроприводами AMV, а клапаны серии VMV, кроме того, применяют с термошдравлическими приводами АВМ. Клапаны VMV 4=15 мм и VMV d = 20 мм используют также с термостатическими элементами RAVI и RAVK в системах напольного отопления, системах теплоснабжения калориферов вентиляционных установок и т. д. Зональные клапаны VZ 3, VZ 4 (рис. 3.18) и

Рис. 3.18. Трехходовые клапаны

VZ 2 (рис. 3.10) предназначены для конечных потребителей с незначи­тельными потоками теплоносителя.

В зависимости от способа установки относительно насоса трехходо­вые клапаны бывают смешивающими и разделяющими (рис. 3.19).

Схему на рис. 3.19,а применяют для снабжения потребителя по­стоянным расходом теплоносителя VAB. Общий расход теплоносителя VAB в клапане равен сумме расходов в прямом 1А и перпендикулярном VB каналах. Регулирование теплопередачи потребителя при этом

осуществляют изменением температуры подаваемого теплоносителя. Требуемую температуру теплоносителя у потребителя 4 достигают пу­тем перемещения штока клапана. При этом изменяется пропорция меж­ду водой с расходом VA от источника 1 (нагретой в котле или охлажден­ной в чиллере) и подмешиваемой водой с расходом VB от потребителя 4 (охлажденной в отопительном приборе или нагретой в фенкойле). Рас­ход 1А может изменяться от нуля до VAB. Если по условиям эксплуатации источника 1 необходимо поддерживать расход VAB на постоянном уровне, то устанавливают трехходовой клапан по схеме на рис. 3.19,6. В этом слу­чае клапан работает на разделение потоков, а расход теплоносителя VB у потребителя 4 будет изменяться от нуля до VAB. Постоянный расход в ис­точнике 4 обеспечивают также с использованием смешивающего клапа­на, установленного по схеме на рис. 3.19,в. Данную схему применяют с клапанами, которые не предназначены для разделения потоков.

а б в

Рис. 3.20. Схема трехходовых и четырехходовых клапанов: а - смеши­вающего; б - разлеляюшего; в - смешивающего; 1 - корпус;

2 - шток; 3 - затвор; 4 - регулирующие отверстия

Управление потоками теплоносителя в каналах осуществляют пере­мещением штока 2 с затвором 3 относительно регулирующих отверстий 4 (рис. 3.20). При этом, если одно отверстие открывается, то другое — прикрывается. Затвор 3 профилируют с двух сторон для каждого из от­верстий 4. У смешивающих клапанов затвор находится между отверсти­ями 4 (рис. 3.20,а, в), у разделяющих — за ними (рис. 3.20,6). Сочетание форм поверхности затворов клапана для каждого из отверстий дает со­ответствующие расходные характеристики. Поэтому характеристики имеют двойное обозначение — линейная/линейная, логарифмичес­кая/логарифмическая, логарифмическая/линейная и т. д. Первым сло­вом указывают закон регулирования, применяемый к прямому потоку, вторым — к перпендикулярному потоку.

На рис. 3.20,в показана схема управления потоками в четырехходовом смешивающем клапане VZ 4. По своей сути она совпадает со схемой

рис. 3.20, а для трехходового клапана VZ 3. Такая конструкция позволяет компактно разместить клапан VZ 4 и упростить монтаж за счет умень­шения количества сборочных сое­динений узла.

Трехходовым клапанам соответ­ствуют все закономерности, рассмо­тренные ранее для двухходовых ре­гулирующих клапанов. Это дает возможность получения рабочей расходной характеристики сложе­нием рабочих характеристик пря­мого и перпендикулярного каналов клапана. Такие характеристики представлены на рис, 3.21...3.23.

Использование трехходового клапана с линейной/линейной

характеристикой (рис. 3.21) допустимо в системах без жестких требо­ваний к обеспечению стабильности расхода теплоносителя. У данного клапана суммарный поток VAB остается стабильным независимо от хо­да штока только при а+ = 1, что с практической точки зрения является недостижимым. Во всех остальных случаях происходит увеличение суммарного потока. Так, при а+ = 0,5 оно составляет примерно 1,3 ра­за, а при а+ = 0,01 — 1,8 раза. Следовательно, для приближения к ста­бильности суммарного потока необходимо увеличивать потери давле­ния на клапане, что не является лучшим решением с точки зрения энергопотребления.

Несколько иные закономерности изменения суммарного потока в зависимости от авторитета наблюдаются в трехходовом клапане с ло­гарифмической/логарифмической рабочей расходной характеристи­кой, представленной на рис. 3.22. Стабилизации суммарного потока независимо от хода штока достигают при авторитете а+ ~ 0,2. Умень­шение авторитета клапана увеличивает суммарный поток, увеличе­ние авторитета — уменьшает его. Таким образом, в данном клапане колебания суммарного потока могут как превышать, так и быть мень­шими от номинального значения. Эти колебания в диапазоне пол­ного внешнего авторитета от 0,1 до 1,0 составляют примерно +15 % и -55 %, в отличие от +80 % у клапана с линейной/линейной характе­ристикой.

Через трехходовой клапан проходят два циркуляционных кольца: одно — через теплообменный прибор, второе — через обводной участок. К этим кольцам предъявляют различные требования по регулирова­нию. Поэтому широко применяют клапаны с совмещением разных зако­нов регулирования потоков теплоносителя, например, с логарифмичес­ким/линейным законом. Рабочая расходная характеристика такого кла­пана показана на рис. 3.23. Стабилизация суммарного потока в нем не­зависимо от хода штока происходит при а+ ~ 0,4. Колебания расхода теплоносителя в диапазоне а+ = 0,1... 1 составляют +50 % и -30 %. Такие колебания гораздо предпочтительнее, чем у ранее рассмотренных трех­ходовых клапанов для теплообменных приборов, так как изменение теплового потока в значительной мере зависит от снижения расхода и почти не зависит от его увеличения относительно номинального расхо­да (см. п. р. 6.3).

Общий относительный расход теплоносителя в рассмотрен­ных трехходовых клапанах определяют суммированием относи­тельных расходов в регулирующем и обводном каналах. Его изме­нения в зависимости от авторитета рассчитывают по следующим формулам:

при линейной/линейной расходной характеристике —

VI 1

, + і ; (3.38)

1-а++— т 1-а+ +

2

(А/Ліоо) V (1-А/й. оо)'

при логарифмической/логарифмической расходной характеристике -

TOC o "1-5" h z VI 1

АВ - - ; (3.39)

і + ^ 11 + ^

+ е2с(*/Аю0-1) + е2сі-к/Ьк)

при логарифмической/линейной расходной характеристике —

V 1 1

-^а-------------- + , (3.40)

*Чо Ji-a+ + а І1-а+ +----------------------------- -------- J

V е2**/**--1) (1- h/hmf

Следует отметить, что в каждом составляющем этих уравнений полный внешний авторитет определяют для соответствующего цирку­ляционного контура.

У трехходовых клапанов изменяется пропускная способность под влиянием авторитетов, вызывая колебания расхода теплоносителя в циркуляционных контурах с постоянным гидравлическим режимом.

Наиболее простым способом устранения колебаний расхода в конту­рах с постоянным гидравлическим режимом, возникающих при рабо­те трехходовых клапанов, является применение автоматических регуляторов (стабилизаторов) расхода.