Zawór trójdrożny, nazywany również zaworem trójdrogowym, to element instalacji grzewczych, chłodniczych i ciepłej wody użytkowej, który służy do regulacji temperatury i kierunku przepływu czynnika roboczego. Zawór trójdrożny pełni kilka ważnych funkcji, takich jak ochrona kotła przed korozją, ochrona użytkowników przed poparzeniem, oszczędność energii i możliwość współpracy z różnymi źródłami ciepła. W tym artykule omówimy budowę, działanie, rodzaje i zastosowanie zaworu trójdrożnego, a także podpowiemy, jak go prawidłowo zamontować i ustawić.

Budowa zaworu trójdrożnego

Zawór trójdrożny (trójdrogowy) ma kształt litery T i składa się z korpusu oraz trzech króćców lub muf. Są to dwa przyłącza wlotowe i jedno wylotowe, do których mocuje się rury. Istotną częścią zaworu trójdrożnego jest również obrotowy element wewnętrzny w kształcie kuli, tarczy bądź stożka. Element ten ma za zadanie zmieniać położenie zaworu i tym samym kierunek oraz stopień zmieszania czynnika roboczego.
Zawór trójdrożny przeważnie jest wykonany ze stali nierdzewnej, żeliwa lub mosiądzu. W zależności od rodzaju i zastosowania konkretnego zaworu możemy też wybrać zawór z tworzywa sztucznego na przykład PVC-U.
Zawór trójdrożny może być sterowany ręcznie (pokrętłem lub dźwignią), jak również automatycznie za pomocą siłownika elektrycznego, pneumatycznego, hydraulicznego lub termostatycznego. Regulator siłownika kontroluje jego ustawienia, biorąc pod uwagę temperaturę zewnętrzną, wewnętrzną lub czynnika roboczego.

Zawór trójdrożny – zasada działania

Zasada działania zaworu trójdrożnego polega na mieszaniu gorącej wody dostarczanej z kotła z zimną wodą z powrotu instalacji. Takie działanie zaworu trójdrożnego pozwala to uzyskać komfortową temperaturę na obieg grzewczy.
Pod względem funkcji, jaką zawory trójdrożne pełnią w instalacji, dzielimy je na zawory trójdrożne przełączające i zawory trójdrożne mieszające.

Zawór trójdrożny przełączający

Zawór trójdrożny przełączający służy do zmiany kierunku przepływu czynnika roboczego w instalacji, co jest przydatne, gdy mamy do czynienia z dwoma odbiornikami ciepła lub dwoma źródłami ciepła, które działają na przemian. Przykładem zastosowania zaworu trójdrożnego przełączającego jest kocioł dwufunkcyjny, który podczas podgrzewania ciepłej wody użytkowej kieruje czynnik grzewczy do wymiennika ciepła, a podczas ogrzewania pomieszczeń wysyła go do instalacji grzewczej.

Zawór trójdrożny mieszający

Za pomocą zaworu trójdrożnego mieszającego regulujemy temperaturę czynnika roboczego w instalacji, co jest przydatne, gdy chcemy dostosować temperaturę zasilania do zapotrzebowania na ciepło lub chronić kocioł przed zbyt niską temperaturą powrotu. Zawór trójdrożny mieszający możemy zastosować na przykład w instalacji z kotłem na paliwo stałe, który wymaga podwyższenia temperatury powrotu poprzez zmieszanie gorącej wody z zasilania z chłodną wodą z powrotu.

Rodzaje zaworu trójdrożnego

W celu zapewnienia optymalnego działania oraz przepływu rodzaj zaworu trójdrożnego powinien być odpowiednio dobrany do instalacji. Ze względu na charakterystykę przepływu, zastosowanie różnych elementów wewnętrznych oraz siłowników zawory trójdrożne dzielimy na kilka rodzajów.

Przepływ w zaworze trójdrożnym

Przepływ w zaworze trójdrożnym polega na zmianie kierunku lub stopnia zmieszania cieczy w instalacji hydraulicznej. Podział zaworów trójdrożnych ze względu na rodzaj przepływu:

  • zawór trójdrożny z przepływem liniowym – ma taką samą zmianę przepływu czynnika roboczego przy każdej zmianie położenia. Zawór ten zapewnia kontrolę oraz prostą i łatwą regulację. Jest często stosowany w instalacjach, gdzie nie ma dużych zmian zapotrzebowania na ciepło lub chłód, a także w instalacjach, w których występują duże różnice ciśnień między obiegami pierwotnym i wtórnym;
  • zawór trójdrożny z przepływem równomiernnym – wykazuje większą zmianę przepływu czynnika roboczego przy małych zmianach położenia i mniejszą zmianę przepływu czynnika roboczego przy dużych zmianach położenia zaworu. Zapewnia on dokładną i stabilną regulację oraz możliwość kontroli. Zawór trójdrożny z charakterystyką równomierną jest wykorzystywany w instalacjach z dużymi zmianami zapotrzebowania na ciepło lub chłód;
  • zawór trójdrożny z przepływem kwadratowym – posiada największą zmianę przepływu czynnika roboczego przy małych zmianach położenia i najmniejszą zmianę przepływu czynnika roboczego przy dużych zmianach położenia zaworu. Zawór ten wykazuje najwyższą wydajność, dlatego jest stosowany w instalacjach z bardzo dużymi zmianami zapotrzebowania na ciepło lub chłód na przykład w pompach ciepła.

Element wewnętrzny zaworu trójdrożnego

Element wewnętrzny w zaworze trójdrożnym, czyli ruchoma część zaworu, reguluje przepływ i mieszanie cieczy w instalacji oraz wpływa na zapewnienie odpowiedniej temperatury i właściwego ciśnienia. Ze względu na rodzaj elementu wewnętrznego wyróżniamy takie zawory trójdrożne jak:

  • zawór trójdrożny kulowy – posiada element wewnętrzny w kształcie kuli z otworem. Zawór ten jest prosty w konstrukcji, łatwy w obsłudze i niezawodny w działaniu. Posiada on zazwyczaj niski spadek ciśnienia i wysoką wartość Kvs, która oznacza maksymalny przepływ wody przez zawór przy spadku ciśnienia 1 bar. Często stosuje się go w instalacjach ciepłej wody użytkowej i ogrzewania podłogowego;
  • zawór trójdrożny tarczowy – wykorzystuje element wewnętrzny w kształcie tarczy z otworem. Jest on podobny do zaworu kulowego, lecz ma mniejszą wartość przepływu przy 100% skoku nominalnym (Kvs) i większy spadek ciśnienia. Zawór trójdrożny tarczowy jest wykorzystywany w instalacjach chłodniczych i klimatyzacyjnych;
  • zawór trójdrożny stożkowy – posiada element wewnętrzny w kształcie stożka z otworem oraz wykazuje przeważnie niską wartość Kvs i wysoki spadek ciśnienia. Zawór stożkowy jest bardziej skomplikowany konstrukcyjnie niż zawór kulowy czy tarczowy oraz trudniejszy w obsłudze i bardziej podatny na zanieczyszczenia, dlatego bywa rzadziej stosowany w instalacjach. Zawór trójdrożny stożkowy wymaga odpowiedniego doboru, montażu i konserwacji, aby zapewnić prawidłowe działanie i żywotność.
  • Siłownik zaworu trójdrożnego

    Siłownik umożliwia automatyczną regulację położenia ruchomej części zaworu kontrolującej przepływ cieczy. Ze względu na rodzaj siłownika zawory trójdrożne można podzielić na następujące rodzaje:

    • zawór trójdrożny ręczny – to zawór z pokrętłem lub dźwignią, za pomocą której można zmieniać jego położenie. Charakteryzuje się on niską ceną i łatwym montażem, ale wymaga manualnej regulacji i kontroli. Zawór trójdrożny ręczny stosuje się w instalacjach, w których nie ma potrzeby automatycznego sterowania;
    • zawór trójdrożny elektryczny – posiada siłownik elektryczny zasilany napięciem stałym lub zmiennym. Siłownik jest sterowany przez regulator, który bierze pod uwagę temperaturę zewnętrzną, wewnętrzną lub czynnika roboczego. Może być on przełączający lub mieszający, w zależności od tego, czy służy do zmiany kierunku przepływu czynnika roboczego, czy do zmiany jego temperatury poprzez zmieszanie. Zawór trójdrożny elektryczny jest droższy od innych i nieco bardziej skomplikowany w montażu, lecz zapewnia dokładną oraz stabilną regulację i pełną kontrolę. Jest on stosowany w instalacjach wymagających automatycznego sterowania na przykład w kotłach kondensacyjnych;
    • zawór trójdrożny pneumatyczny – jest wyposażony w siłownik pneumatyczny sterowany przez regulator oraz zasilany sprężonym powietrzem. Zawór pneumatyczny jest tani i prosty w montażu, ale wymagaj dostępu do sprężonego powietrza i bywa podatny na zakłócenia. Jest on montowany w wielu różnych instalacjach z automatycznym sterowaniem;
    • zawór trójdrożny hydrauliczny – wykorzystuje siłownik hydrauliczny zasilany olejem hydraulicznym. Podobnie jak inne rodzaje siłownik ten jest sterowany przez regulator. Cena zaworu trójdrożnego hydraulicznego jest wyższa, a jego montaż skomplikowany, ale zapewnia on dużą siłę i szybkość regulacji i kontroli. Zawór ten jest stosowany w instalacjach, w których jest potrzeba użycia dużej siły i szybkości regulacji i kontroli;
    • zawór trójdrożny termostatyczny – posiada głowicę termiczną, która reaguje na zmianę temperatury czynnika roboczego. Głowica ta jest zbudowana z materiału zmieniającego swoją objętość w zależności od temperatury. Głowica zmienia położenie zaworu poprzez zastosowanie siły termicznej. Zawór trójdrożny termostatyczny nie wymaga zasilania ani sterowania, ale ma ograniczony zakres regulacji i jest mniej dokładny niż inne rodzaje zaworów. Jest on stosowany w instalacjach z prostym i samoczynnym sterowaniem.

    Zastosowanie zaworu trójdrożnego

    Zawór trójdrożny znajduje zastosowanie w różnych typach instalacji, takich jak pompy ciepła, kolektory słoneczne, ogrzewanie podłogowe, kotły kondensacyjne i inne. Oto niektóre z najczęstszych zastosowań zaworu trójdrożnego:

    • w instalacjach z pompą ciepła, zawór trójdrożny służy do przełączania trybu pracy pompy z ogrzewania na chłodzenie i odwrotnie. W tym celu stosuje się zawór trójdrożny z siłownikiem, który kieruje czynnik roboczy do odpowiedniego zaworu rozprężającego w zależności od trybu pracy. W trybie ogrzewania pompa ma trochę większą moc i sprawność niż w trybie chłodzenia;
    • w instalacjach z kolektorami słonecznymi, zawór trójdrożny służy do wykorzystania energii słonecznej do podgrzewania ciepłej wody użytkowej lub wspomagania ogrzewania pomieszczeń. Do tego zadania odpowiedni jest zawór trójdrożny przełączający, który kieruje czynnik roboczy do wymiennika ciepła zasobnika c.w.u. lub do wymiennika ciepła instalacji grzewczej, w zależności od dostępności energii słonecznej oraz zapotrzebowania na ciepło;
    • w instalacjach z ogrzewaniem podłogowym, zadaniem zaworu trójdrożnego jest obniżanie temperatury zasilania obiegu grzewczego, gdyż ogrzewanie podłogowe wymaga niższej temperatury niż grzejnikowe. W tym celu stosuje się zawór trójdrożny mieszający, który zmniejsza temperaturę czynnika roboczego poprzez zmieszanie gorącej wody z zasilania z chłodną wodą z powrotu. Zawór trójdrożny termostatyczny zapewnia utrzymanie stałej temperatury zasilania, niezależnie od warunków zewnętrznych.

    Montaż i ustawienie zaworu trójdrożnego

    Montaż zaworu trójdrożnego nie jest skomplikowany, ale wymaga przestrzegania kilku zasad. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na kierunek przepływu czynnika roboczego, który jest oznaczony na obudowie zaworu. Ponadto warto pamiętać, że zawór trójdrożny nie może być montowany na odcinku rury prowadzącej od urządzenia grzewczego do naczynia przelewowego.
    Zawór trójdrożny montujemy w pionie lub w poziomie, w zależności od układu instalacji z uwzględnieniem łatwego dostępu do niego w razie potrzeby regulacji, konserwacji lub naprawy. W obiegu grzewczym zawór trójdrogowy montujemy za pompą, w obiegu ciepłej wody zaś należy zamontować go przed pompą.

    Ustawienie zaworu trójdrożnego zależy od rodzaju zaworu i systemu sterowania. Zawór trójdrożny z ręcznym sterowaniem można ustawić za pomocą pokrętła lub dźwigni, w zależności od pożądanej temperatury lub kierunku przepływu. Zawór trójdrożny z automatycznym sterowaniem jest zazwyczaj ustawiany przez regulator, który bierze pod uwagę temperaturę zewnętrzną, wewnętrzną lub czynnika roboczego. W niektórych przypadkach można również dokonać ręcznej korekty ustawienia takiego zaworu, jeśli jest to konieczne.

    Podsumowując, zawór trójdrożny (trójdrogowy), jest ważnym elementem instalacji grzewczych, chłodniczych i ciepłej wody użytkowej, który służy do regulacji temperatury i kierunku przepływu czynnika roboczego.
    Zawór trójdrożny pozwala zmniejszyć ilość zużywanego paliwa, przez co wzrastają końcowe wskaźniki sprawności całego układu, zatem nie może zabraknąć go w żadnym systemie centralnego ogrzewania. Dzięki dostępności różnych rodzajów i możliwości wyboru sposobu sterowania możemy dobrać odpowiedni model zaworu do instalacji oraz potrzeb. Jest on niezbędnym elementem poprawiającym komfort i efektywność użytkowania systemów grzewczych, chłodniczych i ciepłej wody użytkowe