W poprzednim artykule poświęconym ogrzewaniu płaszczyznowemu opisano jeden z najprostszych systemów redukcji temperatury czynnika grzewczego oparty o głowicę termostatyczną z czujnikiem przylgowym, zawór trójdrogowy rozdzielający, wyłącznik zabezpieczający, pompę obiegową oraz zawór zwrotny. Opisano w nim termostatyczny układ regulacji temperatury wody zasilającej grzejniki płaszczyznowe, który stanowił jednocześnie zabezpieczenie tych grzejników przed przegrzaniem.

Niniejszy artykuł poświęcony będzie podobnemu układowi regulacji temperatury i zabezpieczeniu grzejnika przed przegrzaniem z zastosowaniem zaworu trójdrogowego mieszającego, lecz zabudowanego na zasilaniu (rys.).

układowi regulacji temperatury i zabezpieczeniu grzejnika przed przegrzaniem

Rys. Termostatyczny system regulacji temperatury z zaworem trójdrogowym na zasilaniu: 1 – głowica termostatyczna z czujnikiem przylgowym, 2 – zawór trójdrogowy mieszający, 3 – wyłącznik zabezpieczający, 4 – pompa obiegowa, 5 – zawór zwrotny.

Jest to system termostatyczny, ponieważ temperatura wyjściowa tM jest stała, zaś jej wartość zależy od nastawy na głowicy termostatycznej (1). Zasada działania układu do obniżania temperatury zasilania ogrzewania płaszczyznowego polega także na wykorzystaniu zjawiska mieszania dwóch strumieni czynnika grzewczego o różnych temperaturach tZ i tP, w wyniku czego uzyskuje się czynnik o temperaturze pośredniej tM. Elementem regulacyjnym jest głowica termostatyczna z czujnikiem przylgowym i kapilarą.

Jak to działa?

Analogicznie jak poprzednio czynnik grzewczy o wysokiej temperaturze tZ (pochodzący ze źródła ciepła) przepływa do zaworu trójdrogowego (2) i ulega mieszaniu z czynnikiem wychłodzonym o temperaturze tP, powracającym z grzejnika płaszczyznowego. W tym przypadku zawór trójdrogowy mieszający jest jednocześnie węzłem mieszającym WM. Wartość temperatury czynnika grzewczego wychodzącego z zaworu trójdrogowego (2), po zmieszaniu się dwóch strumieni wody o różnych temperaturach (tP, tZ) zależy od proporcji tych strumieni.

Wypływający z zaworu trójdrogowego czynnik grzewczy o obniżonej temperaturze tM przepływa przez pompę obiegową (4), zawór zwrotny (5) oraz przez rurę, do której jest przytwierdzony czujnik przylgowy CZ głowicy termostatycznej (1). Czujnik przylgowy CZ połączony jest z głowicą termostatyczną (1) za pomocą giętkiej kapilary, która przenosi informację o temperaturze rury w miejscu przyłożenia czujnika CZ. W zależności od temperatury mierzonej przez czujnik CZ głowica termostatyczna przymyka lub otwiera zawór termostatyczny. Gdy temperatura czynnika grzewczego jest zgodna z temperaturą zadaną na pokrętle głowicy termostatycznej, wówczas stopień otwarcia zaworu trójdrogowego (2) się nie zmienia.

W przypadku, gdy temperatura czynnika w punkcie CZ jest wyższa od temperatury zadanej na pokrętle głowicy termostatycznej, głowica termostatyczna przymyka zawór (2), aż do osiągnięcia temperatury w punkcie CZ zgodnej z temperaturą zadaną na głowicy termostatycznej. Przymknięcie zaworu trójdrogowego oznacza zmniejszenie przepływu czynnika o temperaturze tZ (przez tzw. przelot) do węzła mieszającego WM (zaworu mieszającego, 2), z jednoczesnym zwiększeniem strumienia czynnika o temperaturze tP dopływającego do węzła mieszającego WM (przez obejście).

Większy udział czynnika o niższej temperaturze w punkcie WM powoduje obniżenie temperatury tM. Gdy temperatura czynnika w punkcie CZ jest niższa od temperatury zadanej na pokrętle głowicy termostatycznej, wówczas głowica termostatyczna otwiera zawór (2) aż do osiągnięcia temperatury w punkcie CZ zgodnej z temperaturą zadaną na głowicy termostatycznej. Otwarcie zaworu trójdrogowego powoduje zwiększenie strumienia czynnika o temperaturze tZ dopływającego do punktu WM, przy jednoczesnym ograniczeniu dopływu czynnika o niższej temperaturze tP przez obejście (tzw. „by-pass”).

Większy udział czynnika o wyższej temperaturze tZ dopływającego do punktu WM powoduje podniesienie temperatury tM czynnika wypływającego z węzła WM do grzejnika płaszczyznowego. Temperatura czynnika grzewczego zasilającego grzejnik płaszczyznowy zależy od proporcji mieszania się strumieni. Im większy jest udział czynnika grzewczego z powrotu grzejnika o niskiej temperaturze tP, tym temperatura wypadkowa (po zmieszaniu się strumieni) jest niższa.

W granicznym przypadku temperatura czynnika w punkcie WM jest równa temperaturze czynnika powracającego z grzejnika powierzchniowego o niskiej temperaturze tP. Sytuacja taka ma miejsce, gdy zawór trójdrogowy (2) zostanie zupełnie zamknięty i cały strumień czynnika powracającego z grzejnika jest zawracany obejściem przez pompę obiegową (4) na zasilanie grzejnika płaszczyznowego. Całkowite zamknięcie zaworu trójdrogowego (2) może nastąpić, gdy temperatura źródła tZ jest znacząco wyższa od temperatury zadanej na głowicy termostatycznej lub gdy temperatura zadana na głowicy termostatycznej (1) jest bliska temperaturze pomieszczenia, w której zabudowany jest grzejnik powierzchniowy.

Jest to forma ochrony grzejnika przed przegrzaniem. Drugim skrajnym przypadkiem jest sytuacja, gdy zawór trójdrogowy (2) jest całkowicie otwarty. Wówczas temperatura czynnika tM za węzłem mieszającym WM jest równa temperaturze zasilania tZ. Taka sytuacja może mieć miejsce, gdy temperatura zasilania tZ jest równa temperaturze zadanej na pokrętle głowicy termostatycznej lub mniejsza od niej. Powyższy przypadek stanowi zasadniczą różnicę w działaniu układu regulacji temperatury z zastosowaniem zaworu termostatycznego trójdrogowego w stosunku do układu mieszającego z zastosowaniem zaworu termostatycznego przelotowego. Widok trójdrogowego, termostatycznego zaworu mieszającego pokazano na fotografii.

Termostatyczny zawór trójdrogowy mieszający

Fot. Termostatyczny zawór trójdrogowy mieszający [1].

Zalety zaworów trójdrogowych

W przypadku układu mieszającego z zastosowaniem zaworu termostatycznego przelotowego – temperatura za węzłem mieszającym tM jest zawsze niższa niż temperatura zasilania tZ (tM < tZ). Analogiczna sytuacja ma miejsce, gdy zastosujemy zawór trójdrogowy z niepełnym zamknięciem obejścia, np. zawory stosowane w instalacjach jednorurowych.

Termostatyczne układy regulacji temperatury zasilania i zabezpieczeń przed przegrzaniem grzejników płaszczyznowych, oparte na termostatycznych zaworach trójdrogowych mieszających, są analogiczne do układów opartych na termostatycznych zaworach trójdrogowych rozdzielających. Zasadnicza różnica polega na lokalizacji zaworu trójdrogowego. Ważnym aspektem praktycznym przemawiającym za zaworami trójdrogowymi mieszającymi zabudowanymi na zasilaniu jest ich większy asortyment, w szczególności w zakresie dużych współczynników kVS, oraz możliwość pracy przy wyższych różnicach ciśnienia.

Przedmiotem następnego artykułu będzie przykład doboru komponentów w zależności od łącznej mocy cieplnej grzejników zasilanych przez węzeł z termostatycznym systemem regulacji temperatury z zaworem trójdrogowym na zasilaniu.

Grzegorz Ojczyk

Literatura

[1] Materiały firmowe HERZ Armatura i Systemy Grzewcze sp. z o.o.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij