Трёхходовой клапан для фанкойла — подбор Kvs, привод и обвязка

Фанкойл не регулирует свою мощность по воде: теплообменник, вентилятор на две-три ступени — и всё. Мощность задаёт регулирующий клапан на подводке. От того, какой это клапан и какая у него пропускная способность, зависит, будет ли в помещении держаться уставка.

Разбираем: чем трёхходовой клапан отличается от двухходового, как считается Kvs по расчётному расходу, почему для фанкойла хватает привода 220 В on/off и что, кроме клапана, обязано стоять в обвязке. Отдельно клапаны и приводы мы не продаём — только в составе узла, за который отвечаем целиком.

Зачем фанкойлу регулирующий клапан

Фанкойл — пассивный аппарат. Мощность он меняет двумя способами: ступенью вентилятора и расходом теплоносителя. Ступеней две-три, они грубые, поэтому регулирование ложится на воду.

Клапан с электроприводом решает три задачи:

• Отработка уставки. Термостат сравнивает температуру в помещении с заданной и командует приводу открыть или закрыть проход.
• Отсечение аппарата. Когда холод не нужен, вода не должна идти через теплообменник: иначе на нём продолжает выпадать конденсат.
• Сохранение режима ветки. Как клапан ведёт себя при закрытии — забирает расход из ветки или пускает его в обход — определяет, что почувствуют соседние аппараты и насос.

Как работает трёхходовой клапан в контуре фанкойла

У трёхходового клапана три присоединения: два регулируемых прохода и один общий. Шток перемещает затвор между двумя сёдлами — насколько закрывается один проход, настолько открывается второй. Суммарный расход остаётся практически постоянным, меняется его распределение.

В обвязке фанкойла клапан работает в паре с байпасной перемычкой между подачей и обраткой. Два варианта установки:

• На подаче, разделительное включение — один вход из ветки, два выхода: на теплообменник и в байпас.
• На обратке, смесительное включение — два входа (из теплообменника и из байпаса), один выход в обратку ветки.

Гидравлически обе схемы делают одно и то же: вода идёт либо через теплообменник, либо мимо него по перемычке. Расход в ветке остаётся постоянным при любом положении клапана. Насос без частотного регулирования работает в одной точке, соседние фанкойлы не «дёргает» при каждом срабатывании термостата. Поэтому трёхходовая схема выигрывает на реконструкции, где насосную группу переделывать никто не будет.

Чем платим: пока клапан закрыт на теплообменник, вода возвращается в обратку неохлаждённой, перепад температур на чиллере падает, и станция гонит больший расход ради той же мощности.

Байпас без балансировочного клапана обесценивает схему. Если сопротивление обходной ветви меньше сопротивления теплообменника, при закрытии клапана расход в ветке подскочит — постоянства, ради которого ставили трёхходовой, не будет.

2-ходовой или 3-ходовой: когда какой

Решает один вопрос: чем оснащена насосная группа. Остальное вторично.

Рекомендация: новый объект с насосами на частотном приводе — 2-ходовой. Реконструкция, нерегулируемый насос, требование стабильного расхода в стояке — 3-ходовой. Подробнее — в статьях 2-ходовой или 3-ходовой клапан и трёхходовой клапан: принцип работы.

Подбор Kvs по расчётному расходу

Клапан подбирают не по диаметру патрубка, а по пропускной способности Kvs — расходу воды в м³/ч через полностью открытый клапан при перепаде 1 бар. Два шага.

Шаг 1. Расчётный расход через фанкойл:

Для охлаждения берут график 7/12 °C, то есть Δt = 5 °C. Для отопления Δt задаёт проект; при 10 °C расход вдвое меньше, чем в холоде. Расчётным, как правило, оказывается охлаждение: перепад вдвое меньше — воды вдвое больше. На водно-гликолевых смесях расход при той же мощности выше — считать по свойствам конкретного раствора.

Шаг 2. Перепад на клапане при выбранном Kvs:

Перепад на полностью открытом клапане держат в пределах 30 кПа (0,3 бар): дальше растут потери напора в ветке и появляется шум на затворе. Для модулирующего привода нижняя граница тоже важна — ниже 10 кПа клапан почти не участвует в сопротивлении участка, и плавность регулирования теряется.

Пример. Фанкойл 5 кВт по холоду, график 7/12 °C. G = 5 / (1,163 × 5) = 0,86 м³/ч. При Kvs 2,5 перепад Δp = (0,86 / 2,5)² = 0,118 бар, то есть 11,8 кПа. При Kvs 6 в той же точке вышло бы 2,1 кПа.

Таблица посчитана по этим формулам для наших исполнений DN 20 — Kvs 2,5 и Kvs 6 м³/ч, охлаждение по графику 7/12 °C.

Отсюда каталожные цифры: предельный расход 1,2 м³/ч для Kvs 2,5 и 3,2 м³/ч для Kvs 6. Это расходы, при которых перепад на клапане выходит на 23,0 и 28,4 кПа — на верхнюю границу. По графику 7/12 °C им соответствуют 7,0 и 18,6 кВт холода.

Ограничение по нашему ряду одно: расход выше 3,2 м³/ч (около 18,6 кВт холода) выходит за DN 20 — нужен больший типоразмер, это сборка под проект. Второе ограничение появляется только под модулирующее управление: для аппаратов 2–3 кВт расчётный Kvs выходит в район 0,6–1,3, серийные исполнения FN такого не дают. При штатном двухпозиционном термостате Kvs 2,5 работает и на малых аппаратах.

Перепад на клапане и запас по Kvs

Для плавного регулирования считают авторитет клапана — отношение перепада на полностью открытом клапане к перепаду на всём регулируемом участке: клапан, теплообменник, арматура ветки.

Авторитет имеет смысл для приводов 0–10 В и трёхточечных, у которых есть промежуточные положения штока. Взяли Kvs с запасом «чтобы точно хватило» — расчётный расход проходит уже на первых процентах хода: дальше термостат добавляет команду, а мощность не меняется. Температура в помещении гуляет, привод отрабатывает лишние циклы.

У двухпозиционного привода промежуточных положений нет, и авторитет плавность не определяет. Запас по Kvs там бьёт иначе: сопротивление клапана становится долей процентов от сопротивления ветки, весь расчётный расход задаёт только настройка балансировочного клапана, и балансировка ветки становится острой — полоборота на балансировочном меняет расход через аппарат заметно.

Правило одно для обоих случаев: из двух соседних значений ряда берут меньшее, пока перепад на клапане не выходит за 30 кПа.

Привод: почему 220 В on/off хватает

В узлах FN стоит электропривод с питанием 220 В и двухпозиционным управлением on/off. Это соответствие тому, чем фанкойлом управляют на объекте.

• Термостат даёт сухой контакт. Штатные термостаты фанкойлов работают релейно: есть запрос — замкнуто, нет — разомкнуто. Аналоговый выход 0–10 В у них редкость.
• Помещение инерционно. Тепловая постоянная комнаты — десятки минут, поэтому двухпозиционное управление с гистерезисом термостата даёт по факту импульсное регулирование мощности.
• Ступени вентилятора добирают остаток. Плавность даёт смена скорости, а не доли хода штока.

Когда двухпозиционного мало: контроллер с ПИ-регулятором и узким допуском по температуре, диспетчеризация с обратной связью по положению, работа на грани точки росы. Там нужен привод 0–10 В или трёхточечный — это заказная сборка, серийные FN так не комплектуются. Разбор по типам сигнала — в статье как выбрать электропривод для клапана.

Проверьте на этапе проекта: термостат обязан коммутировать 220 В. При слаботочном выходе между термостатом и приводом ставится промежуточное реле — о нём вспоминают на пусконаладке, когда клапан не открывается.

Что обязано стоять рядом с клапаном

Клапан с приводом — орган регулирования, но не обвязка. Обвязка — ещё семь позиций, каждая закрывает свой отказ.

Разбор схем для 2- и 4-трубных систем — в статье обвязка фанкойла.

Почему мы поставляем узел, а не клапан

Собрать перечисленное из отдельных позиций можно. Но тогда совместимость резьб, соосность, момент привода и герметичность каждого соединения — зона ответственности монтажника, а гарантия рассыпается на разные сроки от разных поставщиков.

Поэтому узлы обвязки поставляем в сборе: серия LN, исполнение FN, маркировка в каталоге — LN20-SP-FN. По цифрам:

• 19 схем обвязки, 38 позиций в каталоге — от базовой (трёхходовой клапан, привод, две гибкие подводки) до исполнений с фильтром, отсечными кранами, балансировочным клапаном, воздухоотводчиком, сливным краном и термоманометрами в разных сочетаниях.
• DN 20, присоединение резьбовое 3/4".
• Kvs 2,5 и 6 м³/ч — предельный расход 1,2 и 3,2 м³/ч.
• Привод 220 В, сигнал on/off.
• Давление до 10 бар, теплоноситель вода или незамерзающие смеси +5…+110 °C.
• Гибкие подводки позволяют вынести узел на расстояние до 3 м от фанкойла — когда над аппаратом нет места в потолке.
• Гарантия 36 месяцев на узел целиком.
• Цена по каталогу — от 20 506 ₽ за базовое исполнение с Kvs 2,5 до 58 199 ₽ за самое насыщенное с Kvs 6, с НДС 22 %.

Про поштучную продажу. Клапаны и приводы отдельно от узла мы не отгружаем. Причина не коммерческая: гарантия 36 месяцев даётся на собранный и опрессованный узел, а не на деталь, которую вкрутят в неизвестную обвязку. Нужен именно компонент — это не наш профиль.

Подобрать онлайн: в подборщике узла обвязки фанкойла выбираете модель фанкойла и получаете схему, Kvs и артикул. Модели нет в списке — достаточно мощности по холоду и температурного графика.

Пять ошибок подбора

1. Клапан подобран по диаметру патрубка. Присоединение 3/4" не означает Kvs 6: расход считают по мощности и перепаду температур.
2. Взят Kvs с запасом. С модулирующим приводом регулирование сжимается в первые проценты хода; с двухпозиционным клапан перестаёт держать долю сопротивления ветки, и расход через аппарат целиком зависит от настройки балансировочного.
3. Фильтр отсутствует или стоит на обратке. Фильтр ставится на подаче, перед клапаном — иначе защиты по ходу потока нет.
4. Байпас без балансировочного. Ненастроенный байпас не держит постоянный расход в ветке — смысл трёхходового клапана теряется.
5. Сигнал термостата не совпал с приводом. Привод 0–10 В при релейном термостате или 220 В при слаботочном выходе — переделка на объекте.