Как работает четырехходовой клапан

Содержание:

Тот, кто хоть раз пытался изучить различные схемы отопительных систем, наверняка сталкивался с такими, где подающий и обратный трубопроводы чудесным образом сходятся воедино. В центре этого узла стоит некий элемент, к которому с четырех сторон подключаются трубы с теплоносителем разной температуры. Этот элемент — четырехходовой клапан для отопления, о назначении и работе которого пойдет речь в данной статье.

О принципе работы клапана

Как и его более «скромный» трехходовой собрат, четырехходовой клапан изготавливается из качественной латуни, но вместо трех присоединительных патрубков имеет целых 4. Внутри корпуса на уплотнительной втулке вращается шпиндель с цилиндрической рабочей частью сложной конфигурации.

арматура системы отопления

В ней с двух противоположных сторон сделаны выборки в виде лысок, так что посередине рабочая часть напоминает заслонку. Сверху и снизу в ней сохранена цилиндрическая форма, чтобы можно было выполнить уплотнение.

Шпиндель со втулкой прижимается к корпусу крышкой на 4 винтах, снаружи на конец вала насаживается регулировочная рукоятка либо устанавливается сервопривод. Как выглядит весь этот механизм, поможет хорошо представить показанная ниже детальная схема четырехходового клапана:

конструкция четырехходового клапана

Шпиндель вращается во втулке свободно, поскольку не имеет резьбы. Но при этом выборки, сделанные в рабочей части, могут открывать проток по двум проходам попарно либо позволять смешиваться трем потокам в разных пропорциях. Как это происходит, показано на схеме:

основная особенность клапана в системе отопления

Для справки. Существует и другая конструкция четырехходового клапана, где вместо вращающегося шпинделя задействован нажимной шток. Но подобные элементы не могут смешивать потоки, а только перераспределять. Они нашли свое применение в газовых двухконтурных котлах, переключая поток горячей воды с отопительной системы на сеть ГВС.

клапан с нажимным штоком

Особенность нашего функционального элемента состоит в том, что поток теплоносителя, подведенный к одному из его патрубков, никогда не сможет пройти к другому выходу по прямой. Поток всегда будет поворачивать в правый или левый патрубок, но никак не попадет в противоположный. При определенном положении шпинделя заслонка позволяет теплоносителю проходить сразу вправо и влево, смешиваясь с потоком, идущим из противоположного входа. В этом и заключается принцип работы четырехходового клапана в системе отопления.

четырехходовой клапан с ручным управлением

Следует отметить, что управление клапаном может осуществляться двумя способами:

вручную: требуемого распределения потоков добиваются путем установки штока в определенное положение, ориентируясь по шкале, находящейся напротив рукоятки. Способ используется редко, поскольку эффективная работа системы требует периодической корректировки, постоянно производить ее вручную невозможно;

автоматически: шпиндель клапана вращается сервоприводом, получающим команды от внешних датчиков либо контроллера. Это позволяет придерживаться заданных температур воды в системе при изменении внешних условий.

блок автоматики к смесительному клапану

Практическое применение

Везде, где нужно обеспечить качественное регулирование теплоносителя, могут применяться клапаны четырехходового типа. Качественное регулирование – это управление температурой теплоносителя, а не его расходом. Добиться необходимой температуры в системе водяного отопления можно лишь одним способом – смешиванием горячей и остывшей воды, получая на выходе теплоноситель с нужными параметрами. Успешное выполнение данного процесса как раз и обеспечивает устройство четырехходового клапана. Приведем пару примеров установки элемента для таких случаев:

  • в системе радиаторного отопления с твердотопливным котлом в качестве источника тепла;
  • в контуре нагрева теплых полов.

Как известно, твердотопливный котел в режиме разогрева нуждается в защите от выпадения конденсата, от которого стенки топки подвергаются коррозии. Традиционная схема с байпасом и трехходовым смесительным клапаном, не позволяющим холодной воде из системы проникать в котловой бак, может быть усовершенствована. Вместо байпасной линии и смесительного узла ставится четырехходовой клапан, как это изображено на схеме:

обвязка системы отопления с четырехходовым клапаном

Возникает закономерный вопрос: какая польза от такой схемы, где придется ставить второй насос, да еще и контроллер для управления сервоприводом? Дело в том, что здесь работа четырехходового клапана подменяет собой не только байпас, но и гидравлический разделитель (гидрострелку), буде в таковом есть нужда. В результате мы получаем 2 отдельных контура, обменивающихся между собой теплоносителем по мере необходимости. Котел дозировано получает охлажденную воду, а радиаторы – теплоноситель с оптимальной температурой.

Поскольку вода, циркулирующая по греющим контурам теплых полов, нагревается максимум до 45 °С, то запускать в них теплоноситель напрямую от котла недопустимо. С целью выдержать такую температуру перед распределительным коллектором обычно ставится смешивающий узел с трехходовым термостатическим краном и байпасом. А вот если вместо этого узла установить четырехходовой смесительный клапан, то в греющих контурах можно использовать обратную воду, идущую от радиаторов, что и показано на схеме:

смесительная арматура в контуре теплых полов

Заключение

Нельзя сказать, что установка четырехходового крана проста и не требует финансовых вложений. Наоборот, реализация подобных схем выльется в ощутимые финансовые затраты. С другой стороны, они не настолько велики, чтобы отказаться от преимуществ таких систем – эффективности работы и в результате – экономичности. Важное условие – наличие надежного электроснабжения, так как без него перестанет работать привод клапана.