Valvola a 3 vie hvac: applicazioni, criteri di selezione e guida pratica

L'operatore dell'impianto chiama perché in una zona circola aria fredda una mattina in cui la caldaia è in funzione da due ore. La bobina è pulita, la pompa è in funzione e la valvola a tre vie che alimenta la bobina non si è mossa da quando è stata installata. Quel componente decide se la serpentina vede acqua calda, acqua refrigerata o una miscela dei due, e quando si blocca, viene convogliata all'indietro o è collegata al segnale sbagliato, l'intera zona lo segue.

In un sistema HVAC, una valvola a 3 vie è un dispositivo di instradamento del flusso con tre porte: una porta comune e due porte di diramazione. Fa uno dei due lavori. Mescola due flussi in uno o devia un flusso in due. Il lavoro che svolge, la disposizione delle porte interne e il modo in cui viene controllato l'attuatore sono molto più importanti delle dimensioni del tubo stampigliate sul corpo. Se ottieni questi tre punti correttamente, la valvola diventerà una parte silenziosa e affidabile del circuito. Sbagliateli e nessun bilanciamento risolverà la zona.

Cosa fa una valvola a tre vie in un circuito HVAC

La risposta breve è che una valvola a tre vie modifica il percorso dell’acqua, non la quantità di acqua nel sistema. In una valvola miscelatrice, due flussi in ingresso entrano nelle porte di diramazione ed escono attraverso la porta comune come un unico flusso miscelato e la posizione dell'otturatore, della sfera o del disco determina il rapporto tra i due ingressi. In una valvola deviatrice, il flusso entra nella porta comune ed esce attraverso una porta di diramazione o l'altra, con posizioni intermedie che dividono il flusso tra di loro.

Questa differenza decide dove viene utilizzato ogni stile. I corpi di miscelazione sono adatti al controllo della batteria, dove un flusso primario caldo e un flusso di ritorno più freddo vengono miscelati alla temperatura di alimentazione richiesta dalla batteria. I corpi deviatori sono adatti al servizio di bypass, dove il flusso deve essere inviato attorno a una batteria, e al servizio di commutazione, dove un refrigeratore e una caldaia condividono la stessa unità terminale.

Mescolare o deviare: una decisione che non puoi revocare sul posto

I corpi non sono intercambiabili. Su una valvola miscelatrice la porta comune è l'uscita. Su una valvola deviatrice la porta comune è l'ingresso. Convoglia un corpo deviatore come un miscelatore e l'acqua può passare direttamente da una porta di diramazione all'altra, quindi la bobina funziona alla temperatura sbagliata, indipendentemente da ciò che fa l'attuatore. Questo è uno degli errori sul campo più comuni e si presenta come una bobina che non raggiunge mai il setpoint mentre la valvola sembra funzionare correttamente.

Le valvole a tre vie a sfera aggiungono un altro livello. Una sfera a L collega la porta comune a un ramo alla volta e può chiudere la terza porta. Una sfera con porta a T può collegare la porta comune a entrambi i rami contemporaneamente, quindi il flusso completo è possibile attraverso uno dei due percorsi o come una divisione tra di essi, ma la porta comune non può essere isolata da entrambi i rami contemporaneamente.

Vale la pena copiare quattro righe della scheda tecnica nella presentazione prima di effettuare qualsiasi ordine:

• Quale porta è la porta comune e se è l'ingresso o l'uscita.
• Quali porte sono aperte, chiuse o parzialmente aperte a ciascuna estremità della corsa.
• Il coefficiente di flusso nella posizione della corsa di progetto, non solo la dimensione della porta.
• La posizione di guasto, ovvero dove va la valvola quando viene persa l'alimentazione o il segnale.

Dimensionamento di una valvola a tre vie: il coefficiente di flusso batte la dimensione del tubo

Dimensionare la valvola in base al flusso che deve passare nelle condizioni di progetto, non in base al diametro del tubo in cui si trova. Una valvola adatta alla dimensione della linea è solitamente sovradimensionata. Quando un corpo è troppo grande, la spina svolge la maggior parte del suo lavoro nel primo 20% della corsa, piccole variazioni del segnale producono grandi variazioni di flusso e la zona gira intorno al setpoint per tutto il pomeriggio.

Il numero di lavoro è il coefficiente di flusso. Nelle unità statunitensi, Cv è il flusso in galloni al minuto che passa attraverso una valvola completamente aperta con una caduta di pressione di 1 psi. Nelle unità metriche appare la stessa idea di Kvs, utilizzando metri cubi all'ora con una caduta di 1 bar. La relazione è semplice: Cv è uguale al flusso di progetto in galloni al minuto diviso per la radice quadrata della caduta di pressione in psi.

La pratica idronica di solito mira a una caduta di pressione attraverso la valvola di controllo compresa tra il 25 e il 50% della caduta totale in quel ramo, che in molti circuiti a bobina è compresa tra 3 e 5 psi. Ciò conferisce alla valvola sufficiente autorità per controllare la bobina senza sprecare energia della pompa. Un preventivo che elenca solo la dimensione della porta, il tipo di connessione e il materiale del corpo lascia il numero più importante non verificato.

Attuatori e segnali di controllo

Abbina l'attuatore al controller prima che l'ordine venga emesso, perché corpo e attuatore sono spesso voci separate. Tre tipi di segnali coprono la maggior parte del lavoro HVAC:

1. Due posizioni, acceso o spento, per la commutazione e il bypass in cui la valvola deve trovarsi solo a un'estremità della corsa.
2. Flottante o a tre fili, in cui il controller apre e chiude la valvola e l'attuatore mantiene la posizione quando viene interrotta l'alimentazione.
3. Modulante, solitamente da 0 a 10 V o da 4 a 20 mA, in cui la valvola deve mantenere una posizione intermedia per miscelare la temperatura di alimentazione.

Due dettagli poi decidono se la valvola funziona effettivamente. La coppia e i valori di chiusura vengono prima di tutto: una valvola che non riesce a chiudersi contro la pressione differenziale della pompa perderà attraverso la sede anche quando l'attuatore segnala una posizione chiusa, che appare come una zona che non si chiude mai completamente. La posizione di fallimento arriva seconda. Gli attuatori con ritorno a molla guidano la valvola verso una porta nota in caso di perdita di potenza e la scelta giusta dipende da se una bobina guasta deve essere lasciata in modalità riscaldamento, raffreddamento o bypass. Controllare anche la tensione, poiché gli attuatori a 24 V e quelli a tensione di rete non sono intercambiabili sulla morsettiera.

Valvole a tre vie su apparecchiature di condizionamento e refrigerazione

Non tutte le valvole a tre vie si trovano in un circuito idronico. I sistemi di condizionamento e refrigerazione split utilizzano valvole di servizio a tre porte sull'unità esterna. Una porta si collega al sistema, l'altra al set di linee e la terza, spesso chiamata manometro o porta di servizio, offre al tecnico un posto dove collegare un collettore per l'evacuazione, il caricamento e i controlli della pressione. Questi corpi sono normalmente in ottone, con collegamenti di sudore in rame o raccordi svasati, e il tappo della porta di servizio rimane sigillato durante il normale funzionamento. Un articolo separato spiega cosa fa una valvola a tre vie per l'aria condizionata durante l'evacuazione e la carica.

Valvola a tre vie per aria condizionata per il controllo del flusso del refrigerante Questa valvola in ottone o acciaio inossidabile commuta la direzione del refrigerante e regola il flusso per il raffreddamento o il riscaldamento, con connessioni DN6-DN20 e una porta di servizio opzionale. Visualizza il prodotto →

Le valvole a tre vie per il controllo del flusso assumono un ruolo diverso nelle apparecchiature monoblocco. Suddividono o reindirizzano il refrigerante tra i circuiti in modo che la capacità possa essere distribuita senza arrestare il compressore e sono selezionati in base alla stessa logica del coefficiente di flusso utilizzata per i corpi idronici, regolata in base alle proprietà del refrigerante e alle pressioni di esercizio.

Valvola a tre vie per il controllo del flusso del condizionatore d'aria Questa valvola cambia la direzione del refrigerante e regola il flusso a gradini per il raffreddamento o il riscaldamento, con connessioni DN6-DN20 e una porta di manutenzione opzionale. Visualizza il prodotto →

Le valvole di tipo split si trovano al confine tra le sezioni interna ed esterna, dove un tecnico necessita sia di una connessione permanente che di un punto di accesso per il servizio in un unico corpo compatto in ottone. Tipo di connessione, standard di filettatura e dimensioni della porta di ricarica sono i dettagli che vale la pena verificare rispetto al disegno prima di ordinare.

Valvola a tre vie per condizionatore d'aria di tipo split Questa valvola a sistema diviso commuta la direzione del refrigerante per il raffreddamento o il riscaldamento e può includere un'apertura di servizio per il test della pressione o il rifornimento. Visualizza il prodotto →

Controlli di installazione e messa in servizio che impediscono richiamate

La maggior parte dei problemi relativi alle valvole a tre vie segnalati nel primo mese sono problemi di installazione piuttosto che difetti del prodotto. Una breve routine di messa in servizio li cattura quasi tutti:

• Lavare la linea prima di inserire la valvola, poiché saldature, incrostazioni sul tubo e scheggiature della filettatura sono la causa principale di una sede rigata.
• Rimuovere l'attuatore prima della brasatura o della saldatura e proteggere il corpo dal calore in modo che le guarnizioni dello stelo non vengano danneggiate.
• Seguire la freccia di flusso sul corpo, che indica l'orientamento della porta comune e rappresenta l'errore di tubazione più comune.
• Supportare i corpi più grandi con una staffa in modo che il peso del tubo non carichi il corpo della valvola.
• Azionare la valvola per tutta la sua corsa con il controller prima di bilanciare il circuito e osservare la corsa dello stelo.
• Registrare le temperature di mandata e ritorno nella batteria dopo un ciclo a pieno carico, non cinque minuti dopo l'avvio.

Se la bobina non risponde, misurare il segnale dell'attuatore sui terminali della valvola anziché sul pannello. Un segnale letto correttamente dal controller può arrivare all'attuatore come una tensione molto più bassa attraverso un cavo lungo e sottodimensionato e la valvola rimarrà ferma senza che venga segnalato alcun guasto.

Problemi comuni e cosa ti dicono i sintomi

La diagnosi diventa più rapida quando si considera il sintomo come un indizio su quale parte ha fallito. Detriti e incrostazioni solitamente provocano errori di posizione e rumore, mentre i guasti dell'attuatore solitamente non provocano alcun movimento.

Tre regole coprono la maggior parte del rischio con una valvola a tre vie HVAC. Confermare se il lavoro necessita di miscelazione o deviazione prima che qualsiasi cosa venga ordinata o convogliata. Dimensionare il corpo in base al coefficiente di flusso alla portata di progetto anziché in base al diametro del tubo. Far corrispondere il segnale dell'attuatore, la coppia e la posizione di guasto al controller e al circuito. Tutto il resto, dalla scelta dei materiali agli intervalli di manutenzione, deriva da queste tre decisioni.

Nei circuiti idronici la valvola è un dispositivo di controllo e deve essere trattata come tale. Nei lavori di condizionamento e refrigerazione split è anche un punto di accesso al servizio, quindi la disposizione delle porte e le condizioni del tappo sono importanti ogni volta che un sistema viene evacuato o caricato. Mantenere attuatori di riserva e una piccola scorta delle dimensioni del corpo più utilizzate a portata di mano riduce i tempi di inattività, poiché un attuatore guasto è solitamente la parte più rapida da sostituire.

Se stai specificando valvole a tre vie per una linea di prodotti di refrigerazione o condizionamento dell'aria e hai bisogno di corpi che corrispondano a un disegno esistente, il nostro team può lavorare dal tuo campione o specifica. Invia il layout della porta, i requisiti di flusso e il tipo di connessione e ti risponderemo con la configurazione corrispondente.