ゾーンバルブ

ゾーンバルブは、水暖房または冷房システム内の水または蒸気の流れを制御するために使用される特定のタイプのバルブです。

効率と居住者の快適性を向上させるため、このようなシステムは複数のゾーンに分割されるのが一般的です。^[1]たとえば、住宅では、1階に1つの暖房ゾーンがあり、2階の寝室には別の暖房ゾーンがあります。このようにして、日中は主に1階に熱を、夜間は主に寝室に熱を向けることができ、人がいないエリアを冷やすことができます。

このゾーニングは、次の 2 つの方法のいずれかで実行できます。

• 複数の循環ポンプ、または
• 単一の循環ポンプとゾーンバルブ。

家庭用温水システムで使用されるゾーン バルブは、通常、電気で駆動されます。大規模な商業施設では、代わりに真空または圧縮空気が使用される場合があります。いずれの場合も、モーターは通常、機械的なカップリングを介して水バルブに接続されます。

電気ゾーン バルブの場合、モーターは多くの場合、2 つの停止ポイント (「バルブ開」または「バルブ閉」) のいずれかでモーターを切断できるロータリー スイッチと組み合わされた小型の隈取極同期モーターです。この方法では、「バルブ開」端子に電力を供給すると、バルブが開くまでモーターが作動し、「バルブ閉」端子に電力を供給すると、バルブが閉じるまでモーターが作動します。モーターには通常、制御システムの他の部分に使用されるのと同じ 24ボルト AC電源から電力が供給されます。これにより、ゾーン バルブを低電圧サーモスタットで直接制御し、低電圧配線で配線できます。このタイプのバルブでは、 SPDTサーモスタットまたはリレーを使用する必要があります。

モーター駆動設計のよりシンプルなバリエーションでは、バルブの位置を検出するスイッチが省略されています。モーターは、バルブが機械的ストッパーに当たるまで駆動され、モーターが停止します。別の設計では、モーターは回転し続け、スリップ クラッチによってバルブが機械的ストッパーに押し付けられます。通常、電源が供給されている限りバルブは開いたままで、電源が切れると強力なスプリングによってバルブが閉じます。このシンプルな設計では、バルブが開いている間は常に電力が消費されます。バルブの状態を確認するフィードバックはなく、バルブはコマンドどおりに動作するものと想定されます。

ゾーン バルブは、ワックス モーターとスプリング リターン機構を使用して構築することもできます。この場合、バルブは通常はスプリングの力で閉じていますが、ワックス モーターの力で開くことができます。電源を切ると、バルブは再び閉じます。このタイプのゾーン バルブは、まったく普通のSPSTサーモスタットで動作します。

真空または空気圧で作動するゾーンバルブの場合、サーモスタットは通常、圧力または真空をオンまたはオフに切り替え、バネ式のゴム製ダイヤフラムまたはボールバルブを動かしてバルブを作動させます。^[2]スイッチで監視される電気ゾーンバルブとは異なり、これらのバルブは電力を供給しなくても自動的にデフォルト位置に戻り、デフォルト位置は通常「開」で、熱が流れるようになっています。

非常に高度なシステムでは、ゾーン バルブを制御するために、 BACnetやLonWorksなどの何らかの形式のビル自動化が使用される場合があります。

複数のゾーンは、個別に制御される複数の循環ポンプ、または単一のポンプと複数のゾーン バルブを使用して実装できます。それぞれのアプローチには、長所と短所があります。

利点:

• ゾーンバルブの故障と修理コストを考慮すると、総所有コストが低くなります。
• より堅牢で信頼性の高いシステム。
• シンプルな機械設計と制御設計（「SPST サーモスタット」）
• 冗長性：1つのゾーンポンプが故障しても、他のゾーンポンプは動作し続けることができます。
• 複数の熱源をリンクする非常に優れた方法です。ガスや固形燃料など、1 つのシステムに統合されています。

デメリット:

• 初期設置コストが高い。循環ポンプはゾーンバルブよりも高価です。
• 消費電力が高くなります。サーキュレーターを作動させると、ゾーンがアクティブに加熱されている間は常により多くの電力を消費します。これに比べ、ゾーン バルブは、常にほとんど電力を消費せず、多くの設計では、開から閉へ、またはその逆の遷移中のみ電力を消費します。

利点:

• 初期導入コストが低い。
• 消費電力が低い。
• 特定のモデルのメンテナンスが容易。

デメリット:

• 電気タイミングモーターで作動するゾーンバルブは「フェイルセーフ」（「開」状態にならない）ではありません。^[2]
• ポンプには固有の冗長性がありません。ゾーンバルブ システムは単一の循環ポンプに依存しています。このポンプが故障すると、システムは完全に動作不能になります。
• システムの設計はより困難になる可能性があり、「SPDT」サーモスタットまたはリレーと、すべてのゾーンバルブが同時に閉じられる障害状態に耐えるシステムの能力の両方が必要になります。
• ゾーン バルブは、システム全体の圧力降下をさまざまな程度まで増加させます。ゾーン バルブで適切な流量を実現するには、システム設計時に注意が必要です。

• ハネウェル
• シーメンス

• ゾーンダンパー