Термостатические смесительные клапаны: Применения в водопроводе и гидравлическом отоплении

Жилой термостатический смесительный клапан

Являются ли термостатические смесительные клапаны для сантехники или гидравлического отопления? Ну, оказывается, они для обоих. Такой же клапан можно найти в системе горячего водоснабжения, а также в регулирующем клапане для применения в системе отопления. Это делает эти важные элементы оборудования настоящими рабочими лошадками механической промышленности, кроссовером, который одинаково важен для обоих секторов.

Термостатические смесительные клапаны используются в жилых, коммерческих и общественных помещениях как для водопровода, так и для гидравлического отопления. Основная функция этих клапанов состоит в том, чтобы контролировать температуру воды на выходе в систему горячего водоснабжения или обеспечивать низкотемпературную подачу в систему теплого пола. Часто один и тот же физический клапан может использоваться для обоих применений.

Однако существует много различных типов, размеров и конфигураций клапанов, которые предназначены для конкретных применений.Что касается сантехники, существует множество уникальных применений, которые требуют очень специфических термостатических клапанов. Для большинства гидравлических применений термостатические клапаны обычно представляют собой трехходовые клапаны, используемые для малых и средних проектов.

Изменения в сантехническом кодексе, принятые в большинстве юрисдикций по всей Канаде, теперь требуют контроля температуры горячей воды с помощью термостатических смесительных клапанов. Температура воды не должна превышать 49C (120F), подаваемой на все приборы. Для этого необходимо, чтобы смесительный клапан, сертифицированный по стандарту CSA CAN / CSA B125-01, был установлен на распределительной линии горячей воды как можно ближе к верхней части бака водонагревателя и на заводе был установлен 49C.

В тех случаях, когда из-за таких условий на месте, как длительные трубопроводы, температура воды, подводимой к крану, может быть значительно ниже 49 ° C, вместо клапана, устанавливаемого в месте установки, должен быть установлен смесительный клапан, соответствующий требованиям стандарта CSA B125-01. танк.

Чтобы понять эти требования кода, важно понять, почему контроль температуры так важен в системе горячего водоснабжения. Термостатический смесительный клапан обеспечивает важные преимущества безопасности и комфорта для жителей здания.Бытовая горячая вода потенциально подвергает обитателей здания двум весьма специфическим опасностям: угроза ожогов от чрезмерно горячей воды и потенциал для роста бактерий Legionella.

Ошпаривание от воздействия очень горячей воды включает в себя разрушение клеток кожи и иногда основных структур мышц. Ошпаривание может вызвать ожоги, столь же разрушительные, как ожог от огня. Исследования показали, что ожоги от горячей воды могут произойти за считанные секунды, а у маленьких детей с тонкой нежной кожей — даже меньше.Кроме того, медленное время реакции пожилых людей и инвалидов делает их особенно уязвимыми для серьезных ожогов горячей водой.

Температура воды 60C (140F) может вызвать ожог третьей степени у взрослых через пять секунд, а у детей от 0 до 5 лет — через три секунды. Чтобы избежать ожогов, необходимо поддерживать температуру воды ниже 49 ° C.

Болезнь легионера — это вид пневмонии, вызываемой распространенной бактерией легионеллы. И болезнь, и бактерия были впервые обнаружены в 1976 году, когда вспышка на съезде Американского легиона привела к 29 смертельным случаям.

Когда Legionella вводится в водопроводную систему, эти бактерии могут быстро размножаться. Температура воды от 20 ° C (68 ° F) до 49 ° C (115 ° F) в бытовых системах водоснабжения обеспечивает идеальные условия для роста бактерий. Бактерия существует внутри труб и часто встречается в отложениях и осадках резервуаров водонагревателей. Наиболее широко распространенным и предпочтительным методом предотвращения Legionella является поддержание температуры хранения в системе горячей воды постоянно на уровне или выше 60 ° C (140 ° F) и не ниже 55 ° C (131 ° F).

Так что же делать? Отключите водонагреватель до более низкой температуры, чтобы предотвратить ожоги, но риск роста бактерий? Повысьте температуру, чтобы предотвратить рост бактерий Legionella, но риск ожогов? Ни один не является хорошим выбором.

Система смесительного клапана, установленного на выходе из бака

Теперь легко понять, почему сантехнический код требует использования термостатического смесительного клапана. Это идеальный способ справиться с обоими этими серьезными проблемами и предоставить конечному пользователю комфортное и безопасное горячее водоснабжение.

Термостатический смесительный клапан нейтрализует обе угрозы, позволяя водонагревателю установить достаточно высокую температуру, чтобы снизить угрозу роста бактерий, однако перемешивающее действие поддерживает соответствующие температуры воды на выходе для приборов и позволяет пассажирам использовать раковины, душ или ванна с меньшим страхом ошпаривания.

При использовании смесительного клапана дополнительное преимущество для конечного пользователя заключается в большей полезной емкости горячей воды. С водой, хранящейся при более высокой температуре 60 ° C, а затем смешиванием ее до 49 ° C на выходе, в результате увеличивается полезная подача горячей воды примерно на 50% по сравнению с тем, что бак остается только при 49 ° C.Это приводит к превращению емкости 40-литрового резервуара в эквивалент 60-литрового резервуара. Это более высокое количество горячей воды, поставляемой из резервуара, означает, что конечный пользователь с меньшей вероятностью исчерпает горячую воду.

Существует два основных типа термостатических смесительных клапанов, используемых в сантехнических системах. Системное устройство предназначено для ограничения температуры воды в источнике горячей воды для подачи в систему водоснабжения и установлено рядом с выходом водонагревателя. Системные клапаны доступны в широком разнообразии размеров для жилых и коммерческих применений от ¾ дюймов до 3 дюймов.

Некоторые производители изготавливают комплекты бытовых резервуаров, которые включают смесительный клапан, соединительные фитинги и гибкую обводную линию холодной воды. Эти комплекты упрощают подключение к верхней части обычного водонагревателя резервуарного типа.

Устройство для точечного использования предназначено для ограничения температуры воды одним или несколькими приборами. Обычно он крепится непосредственно к душевой кабине или под раковиной для контроля температуры воды и защиты от ожогов.

Существует специальный тип аварийного термостатического смесительного клапана, который специально разработан для подачи прохладной воды для аварийных промывок глаз или душа.Нынешний стандарт ANSI требует, чтобы экстренные средства для промывки глаз и душа доставляли прохладную воду в течение 15 минут. Это гарантирует, что пользователь не будет подвергаться воздействию очень холодной воды и, возможно, переохлаждения или очень горячей обжигающей воды.

Комплект смесительных клапанов для бытовых резервуаров с датчиком температуры

В применениях с гидравлическим отоплением термостатический смесительный клапан обеспечивает простое решение для обеспечения более низкой температуры приточной воды в системе теплого пола в жилых и небольших коммерческих помещениях.Всякий раз, когда лучистый обогрев пола комбинируется в одной системе с системами распределения более высокой температуры, такими как фанкойлы или радиаторы плинтуса, необходим смесительный клапан.

Смесительный клапан обеспечивает возможность установки источника тепла (бойлера или водонагревателя) на более высокую температуру для удовлетворения высокотемпературных нагрузок, а затем подачу в радиационный контур более низкой температуры воды через смесительный клапан.

Примером может служить очень распространенная гибридная система с лучистым подогревом пола в подвале и фанкойлом для обогрева верхних этажей.Это двухтемпературная система с излучающим полом с высокой массой, для которой обычно требуется температура приточной воды от 35 до 45 ° С, а для фанкойла требуется гораздо более высокая температура от 65 до 75 ° С. Если вы попытаетесь поставить только одну температуру в обе области, вы создадите большие проблемы. При высокой температуре подачи вы резко перегреете пол, что может привести к потенциальному повреждению или затруднению контроля тепловыделения. При низкой температуре подачи вы не получите достаточно тепла от фанкойла.

Решение состоит в том, чтобы разделить систему на два контура с двумя насосами и одним термостатическим смесительным клапаном (см. Схему трубопроводов). Фанкойл будет получать воду с высокой температурой непосредственно от источника тепла, а излучающий пол будет получать воду с более низкой температурой, поступающую из термостатического клапана.

Очень важно убедиться, что циркуляционный насос для радиационного контура установлен ниже по потоку от смесительного клапана, иначе вы не получите достаточного потока через радиантные контуры.Помните, что вода всегда будет идти по пути наименьшего сопротивления, и если насос находится выше по потоку от термостатического клапана, он будет течь прямо через клапан, а не проходить через петли.

Термостатический смесительный клапан для теплого пола

Также важно никогда не пытаться заставить эту систему работать только с одним насосом для обеих нагрузок. Держите нагрузки раздельно, чтобы оба потока получали нужный поток. Используйте пружинные обратные клапаны на обеих линиях подачи для предотвращения термосифонирования в зонах над механическим помещением.Чтобы обеспечить точность настройки температуры, убедитесь, что температура подачи горячей воды в смесительный клапан как минимум на 5C (10F) выше требуемой температуры смешанной воды.

Добавление системы обогрева пола в подвале к водонагревателю — очень популярный вариант для многих домов. Что не любить в теплом уютном лучистом обогреваемом подвале? Даже с использованием только этого однотемпературного контура отопления пола, все еще очень важно иметь термостатический клапан.С кодом, требующим, чтобы водонагреватель поддерживался при 60 ° C, температура воды должна быть понижена до того, как она попадет на пол. Поэтому очень важно установить термостатический клапан перед насосом отопления пола.

Основная функция термостатического смесительного клапана для отопления — это регулирование температуры воды на стороне подачи распределительной системы, но во многих системах это не единственная функция смесительного устройства. В системах, использующих «обычные» неконденсационные котлы, термостатический смесительный клапан также может гарантировать, что температура возврата котла остается достаточно высокой, чтобы предотвратить устойчивую конденсацию дымовых газов.

При использовании смесительного клапана для этой цели часть горячей воды смешивается с более холодной водой, поступающей из системы распределения, и смесь направляется обратно в котел. Цель состоит в том, чтобы повысить температуру на входе в котел достаточно высоко, чтобы предотвратить конденсацию дымовых газов, что обычно означает температуру выше 55 ° C (131 ° F). Такое усиление возвратной воды никогда не требуется для конденсационного котла, и с учетом того, что сегодня устанавливается все больше и больше конденсационных котлов, это уже не так часто встречается.

Двухтемпературная гидравлическая система с термостатическим смесительным клапаном

Для термостатических смесительных клапанов используются три основные технологии: технология восковых элементов, биметаллическая полоса и технология заполнения жидкостью. Наиболее распространенным типом, применяемым в жилых и небольших коммерческих помещениях, как для водопровода, так и для отопления, является технология восковых элементов. Воск элемент обеспечивает высокую точность, быструю реакцию и чрезвычайно долгий срок службы, с небольшим количеством движущихся частей.

Термостатический смесительный клапан использует три основных компонента для своей работы: своего рода шпиндель или вал, тепловой элемент и возвратную пружину.Возвратная пружина обеспечивает возвратное усилие возврата к тепловому элементу. Тепловой элемент действует как подвижный элемент, который реагирует на изменения температуры, открывая порты для изменения воды, протекающей между входами горячей и холодной воды.

Когда используется закаленная вода, тепловой элемент измеряет температуру на выходе и устанавливает сиденье в сборе, которое контролирует поток горячей и холодной воды, подаваемой в порт смешанной воды. Если температура смешанного выпускного отверстия увеличивается, термостат расширится, перемещая узел седла, чтобы позволить большему количеству холодной воды поступать и в то же время ограничивать входное отверстие для горячей воды.

И наоборот, если температура смешанной воды на выходе снижается, термостат сжимается, позволяя пропускать больше горячей воды и ограничивая входное отверстие для холодной воды. В обоих случаях температура смешанной воды на выходе автоматически и постоянно поддерживается на заданной температуре. Большинство клапанов будет иметь функцию безопасности, которая отключает горячий или холодный впускной порт в случае сбоя холодной или горячей воды. Клапан будет иметь механическую регулировку в виде циферблата или установочного винта в верхней части, что позволяет пользователю выбирать желаемую температуру воды на выходе в пределах диапазона действия клапана.

Это нужно будет настроить во время ввода в эксплуатацию системы, и это гораздо проще сделать, если датчик температуры установлен в линии смешанной воды ниже по потоку от клапана. Некоторые клапаны на рынке доступны со встроенным термометром, что упрощает настройку.

Внутренний вид термостатического смесительного клапана

Таким образом, ответ ясен: термостатические смесительные клапаны необходимы как для водопровода, так и для гидравлического отопления. Убедитесь, что вы используете их правильно, чтобы защитить своих клиентов и защитить их системы пола, обеспечивая при этом оптимальную производительность от системы горячего водоснабжения и системы отопления.<>

,

Промывка гидравлического контура: основы

Предполагается, что почти все гидравлические системы отопления и охлаждения с замкнутым контуром заполнены водой или смесью воды и антифриза. Единственный преднамеренный воздух в системе содержится в расширительном баке.

Единственное исключение из вышесказанного — солнечная тепловая система с обратной связью, в которой объем воздуха улавливается и управляется внутри системы. Этот воздух многократно используется для замены воды в солнечных коллекторах, когда они стекают в конце каждого цикла солнечного сбора.

Сравните идею системы, заполненной жидкостью, с фактом, что она начинает свой срок службы, полностью заполненный воздухом. Переход недавно очищенной гидравлической системы или более старой системы, которая была осушена, с наполненной воздухом на наполненную водой, называется «продувкой». Эффективность продувки играет важную роль в надежной и эффективной работе системы.

Почти все современные гидравлические системы полагаются на два метода для выпуска воздуха и подачи воды в систему. Первый называется «принудительная очистка жидкости», второй — «удаление микропузырьков».«Вместе эти методы могут быстро запустить и запустить систему и гарантировать, что она остается практически безвоздушной в течение всего срока службы.

СТАРЫЕ ДНИ

Рисунок 1

Выход воздуха из гидравлических систем не всегда был простым. Когда я начал работать с этими системами в конце 1970-х годов, обычным методом продувки было заполнение системы снизу вверх, рассчитывая на воздух для выхода через несколько вентиляционных отверстий, или через «сливные» клапаны на теплообменниках, или на других высокие точки в трубопроводе.

Представьте себе сценарий, в котором несколько плинтусов с ребристой трубкой имеют тройник плинтуса и выпускной клапан с ручным управлением на конце элемента реберной трубы. На рисунке 1 показаны эти фитинги и их установка.

Установщик открывает все выпускные клапаны, прежде чем пропустить воду в систему. Вода под давлением вводится в нижнюю часть системы, открывая рычаг «быстрого заполнения» на редукционном клапане системы или открывая шаровой клапан, который обходит редукционный клапан.Под воздействием давления водопроводной системы здания вода проходит через трубопроводы, в конечном итоге попадает в открытые выпускные клапаны и распыляет крошечные отверстия в боковой части этих клапанов.

---

Связанные: Хранить тепло, производимое вспомогательными котлами, из теплового хранилища

---

Хитрость заключается в том, чтобы поймать эти потоки воды, прежде чем они устроят беспорядок. Это довольно сложно сделать, когда вода течет из четырех или пяти выпускных клапанов одновременно в нескольких местах здания.Если отверстие в выпускном клапане обращено наружу, в некоторых случаях вы можете поставить кофеварку перед каждым клапаном и удерживать ее на месте с помощью куска проволоки. Тем не менее, это утомительный подход к очистке.

Даже после того, как большая часть воздуха в системе удалена, растворенным молекулам кислорода, азота и других следовых газов в воде требуется время, чтобы слиться в пузырьки, достаточно большие для того, чтобы захватить и выбросить из системы чугун. воздушные совки.

Рисунок 2

Старые методы очистки, основанные на удалении воздуха в верхних точках системы, были медленными и неэффективными.

Сегодня в гидротехнической промышленности появилось новое оборудование и методы, которые позволяют быстро и эффективно удалять воздух, когда система заполнена водой. Одним из современных аппаратных устройств, которое сейчас используется регулярно, является продувочный клапан, пример которого показан на рисунке 2.

Продувочные клапаны объединяют два шаровых клапана в один корпус. Один шаровой клапан находится на одной линии с продуваемым трубопроводом, другой расположен в боковом сливном отверстии, которое заканчивается наружной резьбой шланга и колпачком.

При использовании в одноконтурной гидронной системе должен быть установлен продувочный клапан, как показано на рисунке 3.

ВОЗДУШНОЕ УДАЛЕНИЕ ВОЗДУХА

Рисунок 3

Для заполнения и продувки контура закройте встроенный шар на клапане продувки, откройте шар бокового порта и подсоедините шланг к боковому порту, как показано на рис. 3. Откройте рычаг быстрого заполнения на редукционном клапане системы и, если Обводной шаровой кран установлен, как показано на рисунке 3, откройте его.

Вода под давлением из водопровода холодной воды здания поступает в систему сразу после продувочного клапана и течет по контуру по часовой стрелке в соответствии с компоновкой на рисунке 3.Закрытый шарик в продувочном клапане предотвращает «короткое замыкание» воды в сливном отверстии.

Ключ к хорошей продувке — создать высокую скорость потока воды по контуру. Я предлагаю скорость воды не менее четырех футов в секунду через трубопровод во время продувки. Это позволяет воде действовать как жидкий поршень, выталкивая большую часть воздуха в трубопроводе и компонентах впереди него и в конечном итоге обратно в продувочный клапан. Затем воздух выходит через боковой порт продувочного клапана.В течение нескольких секунд поток воды вытекает из бокового порта и проходит через шланг, ведущий к уловителю или сливу. В этот момент циркуляционный насос системы может быть включен для дальнейшего увеличения скорости потока через контур.

---

Пошаговая подготовка: подготовка конденсационных котлов к зиме

---

После того, как в существующем потоке воды в течение нескольких секунд отсутствуют видимые пузырьки, боковой порт продувочного клапана закрывается.Давление в системе немедленно возрастет, так как давление воды из здания выталкивает больше воды в систему и сжимает диафрагму в расширительном баке. Важно закрыть перепускной шаровой клапан быстрого заполнения на впускном трубопроводе холодной воды в течение одной или двух секунд после закрытия бокового отверстия продувочного клапана. Если вы этого не сделаете, вполне вероятно, что давление в контуре превысит номинальное давление клапана сброса давления, что приведет к выбросу воды из последнего. Если это произошло, откройте боковой порт продувочного клапана, пока система не опустится до требуемого статического давления.

Описанный процесс быстро удалит большую часть объема воздуха, изначально находящегося в системе. Мой опыт показывает, что использование этого метода принудительной продувки устраняет необходимость в удалении воздуха из вентиляционных отверстий высокого давления. Быстро движущаяся вода может нагнетать воздух через систему в любом направлении, в том числе прямо вниз, и, в конечном итоге, выходить из продувочного клапана.

FINAL SCRUB

Процесс надлежащей «деаэрации» гидравлической системы не заканчивается принудительной продувкой жидкостью.Холодная вода, которая сейчас наполняет систему, по-прежнему содержит от двух до четырех процентов молекул растворенного газа, включая кислород, азот и небольшое количество других газов. Вы не можете видеть этот молекулярный «воздух», но он начнет играть, как только вода нагреется. Хорошо спроектированные системы готовы быстро захватить и извлечь его.

Система, показанная на рисунке 3, также включает микропузырьковый воздушный сепаратор. Это устройство содержит коалесцирующую среду, которая уговаривает молекулы растворенного газа с образованием крошечных микропузырьков.Коалесцирующая среда также обеспечивает пути для того, чтобы эти микропузырьки поднимались над зоной активного потока в сепараторе и сливались вместе в верхней части. После того, как небольшой объем воздуха собирается в верхней части сепаратора, он выбрасывается через поплавковый клапан. Давление внутри системы — это то, что выталкивает захваченный воздух.

Микропузырьковые воздушные сепараторы

представляют собой огромное улучшение по сравнению с устаревшими чугунными воздушными ковшами и, на мой взгляд, должны использоваться в любой современной гидравлической системе.

Вывод растворенных газов из системной жидкости занимает время, иногда несколько дней. Эффективность удаления растворенного газа значительно повышается, если жидкость системы нагревается. Горячая вода (или горячие растворы антифриза) не может удерживать столько растворенного газа, сколько холодной воды и более охотно отдавать растворенный воздух, когда он проходит через воздушный сепаратор. В конце концов, микропузырьковый воздушный сепаратор в сочетании с автоматической системой подпиточной воды или автоматическим устройством подачи жидкости снижает содержание воздуха в системе до незначительного уровня и удерживает его там.

СИСТЕМЫ С НЕСКОЛЬКИМИ ЗОНАМИ

Рисунок 4

Большинство современных гидравлических систем не так просты, как те, что показаны на рисунке 3. Эти системы содержат многозонные цепи или другие параллельные пути трубопровода. Наиболее эффективный способ очистки систем — это установка продувочного клапана на обратном конце каждого контура, как показано на рисунке 4.

Процедура продувки очень похожа на описанную ранее. Отличие состоит в том, что каждый контур зоны очищается по одному.Это обеспечивает максимально возможную скорость потока в каждом контуре и наиболее эффективное удаление объемного воздуха. Когда продувочный клапан на одном возвратном участке имеет возвратный поток без пузырьков, закройте встроенный шарик на продувочном клапане и остановите холодную воду в системе подпиточной воды.

Переместите шланг к следующему продувочному клапану и повторите процедуру. Продолжайте делать это, пока каждая зона не будет очищена. После нагнетания воды в каждую зону можно включить циркуляционный насос для дальнейшего увеличения скорости продувки.Микропузырьковый воздушный сепаратор выполнит окончательную очистку, улавливая растворенные газы и выбрасывая их из системы.

P / S PURGING

Рисунок 5

В случае первичных вторичных систем я рекомендую использовать продувочный клапан на обратной стороне каждого вторичного контура, как показано на рисунке 5.

Этот подход устраняет необходимость в шаровом клапане между каждым набором близко расположенных тройников — единственная цель которого — проталкивать воду через вторичный контур во время продувки.Комбинация продувочного клапана на обратной стороне вторичного контура вместе с изоляционными фланцами на каждом вторичном циркуляторе позволяет полностью изолировать каждый вторичный контур для обслуживания в случае необходимости.

Запустите процедуру продувки, изолировав все вторичные контуры, затем продуйте первичный контур, используя ранее описанную процедуру. После продувки первичного контура установите другой шланг и продуйте каждый вторичный контур отдельно.

НАСОСНАЯ ОЧИСТКА

Рисунок 6

Некоторые системы гидравлики могут не иметь доступа к системам холодной воды под давлением для продувки.Другие системы могут нуждаться в заполнении и продувке предварительно смешанным раствором антифриза. Оба этих сценария могут быть обработаны с использованием продувочного клапана с двумя портами, такого как показан на рисунке 6.

Двухпортовые продувочные клапаны объединяют два шаровых крана с боковым отверстием и один встроенный шаровой клапан Один боковой порт позволяет жидкости (вода или раствор антифриза) в систему. Другой выпускает воздух из системы. Типичная схема с использованием продувочного клапана с двумя портами показана на рисунке 7.

Погружной насос используется для нагнетания жидкости в контур и вокруг него.Воздух выходит из впускного отверстия продувочного клапана. В конце концов, поток жидкости течет из выходного отверстия и возвращается в резервуар для жидкости. Важно держать конец возвратного шланга под уровнем жидкости в резервуаре, чтобы избежать образования пузырьков, которые втягиваются обратно в продувочный насос. Продувочный насос работает до тех пор, пока обратный поток не освободится от пузырьков в течение нескольких секунд. В этот момент выпускное отверстие продувочного клапана закрыто. Это позволяет продувочному насосу увеличивать давление в системе.Жидкость нагнетается в расширительный бак до тех пор, пока давление в системе не достигнет максимального (без потока) давления в продувочном насосе. Последний шаг — закрыть впускной канал на продувочном клапане и выключить продувочный насос. Если в контуре требуется дополнительное давление, можно добавить больше жидкости с помощью ручного насоса.

Рисунок 7

С помощью современных аппаратных средств и методов можно эффективно удалять воздух практически из любой гидравлической системы и поддерживать ее практически свободными в течение всего срока службы.

Джон Зигенталер, П.Э., выпускник факультета машиностроения Политехнического института им. Ренсселаера и лицензированный профессиональный инженер. Он имеет более чем 34-летний опыт проектирования современных гидравлических систем отопления. Последняя книга Зигенталера «Отопление с использованием возобновляемой энергии» была выпущена недавно (для получения дополнительной информации см. Www.hydronicpros.com).

,