Siłownik elektryczny do zaworu regulacyjnego – jak działa i jaki wybrać do instalacji grzewczej?

2025-04-08

Czym jest siłownik elektryczny i jak działa z zaworem regulacyjnym?

Siłowniki elektryczne do zaworów regulacyjnych stanowią kluczowy element automatyki w instalacjach grzewczych i chłodniczych. Odpowiadają za przestawianie zaworu (np. otwieranie lub zamykanie przepływu czynnika) zgodnie z sygnałem z regulatora. Dzięki temu możliwa jest precyzyjna kontrola temperatury i przepływu bez konieczności ręcznej regulacji. Poniżej wyjaśniamy, czym jest taki siłownik, jak działa w połączeniu z różnymi typami zaworów (grzybkowymi i obrotowymi) oraz na co zwrócić uwagę dobierając siłownik do swojej instalacji grzewczej. Podpowiadamy także, jakie modele warto rozważyć – ze szczególnym uwzględnieniem oferty Danfoss – oraz jakie błędy najczęściej popełnia się przy doborze tych urządzeń.

Siłownik elektryczny to urządzenie, które przetwarza energię elektryczną na ruch mechaniczny w celu sterowania zaworem. W praktyce składa się z silnika (np. synchronicznego lub krokowego) oraz przekładni, które razem powodują przemieszczenie trzpienia lub obrócenie grzyba/zawieradła zaworu. Siłownik montuje się na zaworze (najczęściej bez użycia specjalnych narzędzi, za pomocą nakrętki lub adaptera) – po zamontowaniu staje się on integralną częścią zaworu i może zmieniać jego nastawę pod wpływem sygnału sterującego.

Działanie siłownika z zaworem regulacyjnym grzybkowym (liniowym): w takim zaworze elementem regulacyjnym jest grzybek (tłoczek) poruszający się ruchem posuwistym (liniowym) w górę i w dół, zmieniając przelot zaworu. Siłownik elektryczny w wersji liniowej wywiera nacisk na trzpień zaworu, przesuwając go wzdłuż osi – w ten sposób otwiera lub przymyka zawór. Przykładowo w zaworach grzybkowych Danfoss typu VS, VM, VB itp., siłowniki serii AMV dociskają trzpień, regulując przepływ czynnika. W momencie zaniku zasilania niektóre siłowniki cofają trzpień dzięki wbudowanej sprężynie (tzw. funkcja bezpieczeństwa) – powoduje to zamknięcie lub otwarcie zaworu do zadanego bezpiecznego położenia (zależnie od konstrukcji). Siłowniki liniowe zwykle charakteryzowane są parametrami takimi jak siła nacisku (N) oraz skok (mm) – muszą one dostarczyć odpowiednią siłę, by pokonać opory zaworu (np. nacisk medium przy różnicy ciśnień), a ich maksymalny skok powinien odpowiadać skokowi zaworu, by umożliwić pełne otwarcie i zamknięcie.

Działanie siłownika z zaworem obrotowym (mieszającym): w zaworach obrotowych (np. 3- lub 4-drogowych zaworach mieszających, kulowych lub motylkowych) element regulacyjny obraca się w pewnym zakresie kątowym (np. 90°) zmieniając kierunek lub proporcje przepływu. Siłownik przeznaczony do takiego zaworu wykonuje ruch obrotowy – najczęściej za pomocą momentu obrotowego przenoszonego na wał zaworu. Montaż odbywa się poprzez sprzęgło mocujące siłownik na osi zaworu mieszającego. Przykładem są siłowniki obrotowe Danfoss serii AMB, które służą do sterowania zaworami mieszającymi i rozdzielającymi – np. model AMB 162/182 stosuje się do 3- i 4-drogowych zaworów obrotowych Danfoss typu HRB, HRE, HFE w instalacjach c.o.. Siłownik tego typu generuje określony moment obrotowy (Nm) i obraca zawór o dany kąt (zwykle 90°). Ruch obrotowy jest ograniczony fizycznie w siłowniku (np. za pomocą wyłączników krańcowych lub mechanicznych ograniczników) do zakresu pracy zaworu.

Zarówno w przypadku siłowników liniowych, jak i obrotowych, sterowanie odbywa się automatycznie – siłownik otrzymuje sygnał z termostatu lub sterownika i ustawia zawór w odpowiedniej pozycji. Po osiągnięciu skrajnego położenia zazwyczaj działa wyłącznik krańcowy lub układ elektroniczny odcinający zasilanie silnika, aby zapobiec przeciążeniu mechanizmu. Nowoczesne siłowniki mają często funkcje autoadaptacji – np. same dostosowują długość skoku do położeń krańcowych zaworu, co przyspiesza uruchomienie i kalibrację układu. Posiadają też zabezpieczenia, takie jak wbudowane wyłączniki przeciążeniowe chroniące przed zablokowaniem trzpienia, oraz możliwość ręcznego przestawienia zaworu w razie awarii zasilania (np. poprzez sprzęgło ręczne lub pokrętło).

Zastosowania siłowników w instalacjach grzewczych i HVAC

Elektryczne siłowniki zaworów znajdują szerokie zastosowanie we wszelkiego rodzaju systemach ogrzewania, chłodzenia i wentylacji. Pozwalają na automatyczną regulację przepływu i temperatury, co poprawia efektywność energetyczną i komfort użytkowania. Typowe obszary zastosowań to m.in.:

Centralne ogrzewanie (c.o.) – regulacja zaworów mieszających w kotłowni (utrzymanie zadanej temperatury na zasilaniu obiegów grzewczych), sterowanie zaworami grzejnikowymi w dużych systemach czy zaworami strefowymi, a także węzły cieplne w systemach ciepłowniczych.
Ciepła woda użytkowa (c.w.u.) – siłowniki sterują zaworami mieszającymi utrzymującymi stałą temperaturę w zasobnikach lub układach mieszania wody użytkowej. Stosowane są też w zaworach przełączających priorytet c.w.u., które kierują zasilanie z kotła na podgrzewacz wody lub na układ c.o.
Instalacje klimatyzacyjne i wentylacyjne (HVAC) – siłowniki montuje się w centralach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych do sterowania zaworami regulacyjnymi wody chłodzącej lub grzewczej (np. w nagrzewnicach, chłodnicach, wymiennikach). Umożliwiają płynną kontrolę temperatury powietrza nawiewanego. Stosowane są także w układach chłodzenia (woda lodowa) oraz w fan-coilach i klimakonwektorach (regulacja przepływu przez wymiennik).
Ogrzewanie podłogowe – w układach podłogówki często montuje się 3-drogowy zawór mieszający z siłownikiem, aby obniżać temperaturę wody z kotła do odpowiedniego poziomu. Siłownik zapewnia automatyczną pracę takiego zaworu mieszającego w zależności od temperatury podłogi lub pomieszczeń.
Układy solarne – w instalacjach solarnych siłowniki mogą sterować zaworami przełączającymi obiegi (np. kierowanie ciepła do zasobnika c.w.u. lub do bufora) czy zaworami mieszającymi zabezpieczającymi przed przegrzaniem.
Przemysłowe systemy HVAC i ciepłownicze – duże siłowniki (o wysokiej sile/momencie) stosuje się w węzłach cieplnych, sieciach miejskich, a także w aplikacjach przemysłowych do regulacji pary niskoprężnej, gorącej wody, itp. – wszędzie tam, gdzie wymagane jest precyzyjne sterowanie przepływem medium w procesach grzewczo-chłodniczych.

Jak widać, siłowniki elektryczne spotkamy zarówno w małych domowych kotłowniach (np. do mieszacza podłogówki), jak i w dużych systemach HVAC w budynkach komercyjnych czy przemysłowych. Automatyzacja zaworów za pomocą siłowników przynosi korzyści w postaci stabilnej regulacji, oszczędności energii (dzięki dokładniejszemu dozowaniu ciepła) oraz wygody – system staje się w dużej mierze bezobsługowy dla użytkownika.

Siłownik liniowy a obrotowy – różnice i wybór w zależności od typu zaworu

Typ ruchu siłownika musi odpowiadać typowi zaworu, jaki ma być sterowany. W praktyce dzielimy siłowniki (i zawory) na dwie główne kategorie ze względu na ich ruch: liniowe oraz obrotowe.

Siłowniki liniowe – przeznaczone do zaworów o ruchu posuwistym, takich jak zawory grzybkowe (inaczej: zawory globe) czy zawory iglicowe. Siłownik liniowy wytwarza ruch prostoliniowy (pchanie lub ciągnięcie trzpienia). Przykładem mogą być siłowniki Danfoss serii AMV/AME współpracujące z zaworami typu VS, VM, VB itp., ale także siłowniki innych producentów do zaworów grzybkowych (np. Siemens serii SCC/SAX do zaworów z wrzecionem czy Samson typ 5824/5825 do swoich zaworów). Cechą siłowników liniowych jest podawanie siły (N) – np. 200 N, 450 N, 1000 N – określającej zdolność do przemieszczania trzpienia pod obciążeniem. Ważny jest także skok (maksymalna droga, jaką pokona trzpień, np. 5 mm, 10 mm, 20 mm). Siłowniki liniowe zwykle montuje się za pomocą nakrętki na korpusie zaworu (standard gwintu bywa różny, np. M30x1,5 w małych zaworach Danfoss).
Siłowniki obrotowe – stosowane do zaworów, w których element regulujący wykonuje ruch obrotowy. Dotyczy to m.in. zaworów mieszających 3- i 4-drogowych, zaworów kulowych ćwierćobrotowych czy przepustnic motylkowych. Siłownik obrotowy generuje moment obrotowy i obraca wał zaworu o określony kąt (najczęściej 90° przy zaworach ćwierćobrotowych, ale są też zawory wymagające 180° lub inne kąty). Przykładem siłowników obrotowych są wspomniane Danfoss AMB (dla zaworów mieszających HRB/HRE/HFE) czy popularne siłowniki do zaworów mieszających innych firm, np. ESBE serii ARA, Afriso, Siemens SQN/SQR itp. Siłowniki obrotowe charakteryzuje moment (Nm) – np. 5 Nm, 10 Nm, 20 Nm – oraz czas obrotu o dany kąt (np. 60 sekund/90°). Montowane są poprzez bezpośrednie nasadzenie na trzpień zaworu mieszającego lub za pomocą dedykowanych uchwytów/adapterów.

Kluczowa różnica: Siłownik liniowy porusza zawór w linii prostej (góra-dół), a obrotowy – w ruchu obrotowym(wokół osi). Dodatkowo siłowniki liniowe stosuje się tam, gdzie wymagana jest większa precyzja przy małych przemieszczeniach (np. dokładna regulacja przepływu w zaworze grzybkowym), podczas gdy siłowniki obrotowe nadają się idealnie do mieszania lub przełączania przepływu między gałęziami (np. w mieszaczach, gdzie kąt obrotu zaworu 3-drogowego decyduje o proporcjach zmieszanego czynnika). W praktyce wybór sprowadza się do tego, jaki zawór posiadamy lub planujemy – nie zamontujemy siłownika liniowego na zaworze obrotowym i odwrotnie.

Warto też zauważyć, że producenci często oferują komplety zawór + siłownik dopasowane do siebie. Przykładowo firma ESBE ma w ofercie zawory grzybkowe wraz z pasującymi siłownikami liniowymi, gwarantującymi precyzyjną regulację w systemach HVAC. Z kolei do swoich zaworów mieszających oferuje siłowniki obrotowe serii ARA oraz większe siłowniki serii 90 do większych średnic. Dopasowanie typu siłownika do zaworu jest więc pierwszym i podstawowym krokiem w doborze – jeśli kupujemy zawór regulacyjny, warto od razu dobrać do niego właściwy rodzaj siłownika.

Rodzaje sterowania siłowników: 2-punktowe, 3-punktowe, modulacyjne

Siłowniki elektryczne mogą różnić się nie tylko budową (liniowe vs obrotowe), ale też sposobem sterowania. Dobór odpowiedniego typu sterowania jest istotny, bo zależy od tego, jakim sygnałem będziemy sterować zaworem w naszym układzie automatyki. Wyróżniamy trzy główne typy sterowania siłowników:

Sterowanie 2-punktowe (ON/OFF) – nazywane też dwustawnym, dwupołożeniowym lub po prostu załącz/wyłącz. Siłownik z takim sterowaniem zachowuje się jak przełącznik: albo całkowicie otwiera, albo całkowicie zamyka zawór. Sygnałem sterującym jest zazwyczaj podanie lub odcięcie zasilania na odpowiednim wejściu. Przykładem jest sterowanie zaworem strefowym przez termostat pokojowy: gdy jest potrzeba grzania, termostat podaje napięcie na siłownik, który otwiera zawór; gdy temperatura zostanie osiągnięta – napięcie jest odcięte, a zawór zamyka się (często zamykany sprężyną). Siłowniki 2-punktowe są najprostsze, najczęściej spotykane w małych instalacjach (np. siłowniki termoelektryczne przy rozdzielaczach podłogówki albo proste siłowniki on/off przy zaworach kulowych). Wadą jest brak możliwości regulacji pośredniej – zawór jest albo w pełni otwarty, albo zamknięty. Zaletą – prosta integracja np. z termostatem (wystarczy sygnał 0-1).
Sterowanie 3-punktowe (tzw. „pływające”) – jest to bardzo popularny tryb w instalacjach HVAC. Siłownik 3-punktowy ma zazwyczaj trzy przewody sterujące: wspólny oraz dwa kierunkowe (otwieranie i zamykanie). Podanie napięcia na przewód „otwórz” powoduje ruch siłownika w stronę otwarcia zaworu, podanie napięcia na „zamknij” – ruch w stronę zamknięcia. Gdy napięcie nie jest podawane na żaden z nich, siłownik zatrzymuje się w aktualnej pozycji. Sterownik (regulator PID) wysyła impulsowo sygnały otwarcia/zamknięcia, aby ustawić zawór w odpowiednim położeniu pośrednim. Nie ma tu jednego analogowego sygnału wartości – regulacja odbywa się przez czas załączenia sygnałów sterujących. Przykładem jest 3-punktowy siłownik Danfoss AMV – współpracuje on z regulatorami wyposażonymi w wyjście triakowe lub przekaźnikowe typu „floating” (otwórz/zamknij). Tego typu sterowanie jest prostsze od modulacyjnego, ale pozwala na pozycjonowanie zaworu. Większość siłowników 3-punktowych nie ma sprzężenia zwrotnego pozycji (zakłada się, że po odpowiednim czasie osiągną żądane położenie). W instalacjach grzewczych 3-punktowo steruje się m.in. zaworami mieszającymi i wieloma zaworami grzybkowymi w układach klimatyzacji. Danfoss oferuje wiele siłowników w wersji 3-punkt (oznaczenie AMV), np. AMV 10, 20, 30 itd., a także obrotowe AMB w wersjach 2- lub 3-punktowych.
Sterowanie modulacyjne (proporcjonalne, analogowe) – w tym trybie siłownik przyjmuje ciągły sygnał sterujący, najczęściej standard 0–10 V DC lub 4–20 mA (spotykane są też 0–20 mA, 2–10 V itp.). Sygnał analogowy reprezentuje żądaną pozycję zaworu (np. 0 V – zamknięty, 10 V – otwarty w 100%). Siłownik modulacyjny posiada wbudowaną elektronikę (pozycjoner), która ustawia otwarcie zaworu proporcjonalnie do sygnału wejściowego. Zapewnia to bardzo płynną i dokładną regulację – zawór może zajmować dowolne położenie w zakresie, a siłownik utrzymuje to położenie sprzężeniem zwrotnym. Tego typu sterowanie jest stosowane w bardziej zaawansowanych układach z regulatorami analogowymi lub systemami BMS. Przykładem jest siłownik Danfoss AME 20, który przy zasilaniu 24 V AC reaguje na sygnał 0(2)–10 V lub 0(4)–20 mA. Z kolei Siemens oferuje serię SKD/SKC/SKB – wymagają zasilania 24 V i również przyjmują sygnał analogowy 0–10 V lub 4–20 mA, proporcjonalnie kontrolując zawór. Siłowniki modulacyjne często posiadają dodatkowe funkcje: wyjście sprzężenia zwrotnego (np. 0–10 V sygnał położenia), opcje zmiany charakterystyki (liniowa/równoprocentowa) czy możliwość ustawiania parametrów (np. zakresu sygnału). Danfoss oznacza siłowniki modulacyjne symbolem AME (np. AME 10, AME 20, AME 435).

W praktyce, dobór typu sterowania zależy od systemu automatyki: jeśli mamy prosty termostat on/off – stosujemy siłownik 2-punktowy (ew. 3-punktowy jako dwupunktowy też da się użyć, choć to marnowanie jego możliwości). Jeśli mamy regulator pogodowy czy sterownik PLC z wyjściem 3-punktowym – bierzemy siłownik 3-punktowy. Do zaawansowanych sterowników analogowych lub systemów inteligentnych – najlepiej siłownik modulacyjny. Warto zauważyć, że siłowniki obrotowe do zaworów mieszających często występują we wszystkich trzech wariantach sygnału. Przykładowo Danfoss AMB 162/182 można dostać jako 2-punktowy, 3-punktowy lub analogowy 0–10 V/4–20 mA – różnią się wtedy końcówką modelu lub ustawieniem DIP. Podobnie siłowniki innych marek (np. Siemens, Belimo) mają opcje z różnymi typami sterowania. Ważne jest, by sterowanie siłownika było kompatybilne ze sterownikiem w instalacji.

Dobór siłownika krok po kroku – na co zwrócić uwagę?

Dobierając siłownik elektryczny do zaworu regulacyjnego w instalacji grzewczej, warto podejść do tematu krok po kroku. Niewłaściwy dobór może skutkować nieprawidłowym działaniem – od braku możliwości zamknięcia zaworu, przez niestabilną pracę układu, aż po uszkodzenie siłownika lub zaworu. Oto kluczowe kryteria doboru siłownika:

Typ zaworu i wymagany ruch: Ustal, czy potrzebujesz siłownika liniowego czy obrotowego (patrz wyżej). To podstawowe kryterium – inne siłowniki pasują do zaworów grzybkowych, a inne do mieszających. Określ także rozmiar (średnicę DN) zaworu oraz skok trzpienia lub kąt obrotu. Każdy siłownik ma limit skoku/obrotu, do którego jest zaprojektowany – upewnij się, że jest on zgodny z Twoim zaworem. Np. do „mniejszych” zaworów (DN ≤ 50) pasują kompaktowe siłowniki, a do większych średnic potrzebne są mocniejsze napędy. Producent zwykle podaje, z jakimi seriami i wielkościami zaworów dany model siłownika współpracuje (czasem wymagany jest adapter mechaniczny – trzeba to sprawdzić w dokumentacji).
Sygnał sterujący (funkcja sterowania): Zdecyduj, jaki rodzaj sterowania ma mieć siłownik – 2-punkt, 3-punkt czy modulacyjny. To zależy od posiadanego sterownika/termostatu. Jeśli układ jest prosty i działa on/off – wybierz siłownik 2-punktowy (albo 3-punktowy, którym będziesz sterować dwustanowo). Jeśli masz regulator z wyjściem triakowym lub przekaźnikowym typu „open/close” – odpowiedni będzie siłownik 3-punktowy. Gdy sterownik (np. wbudowany w piec lub system BMS) ma wyjście analogowe 0–10 V – siłownik modulacyjny będzie najlepszy. Pamiętaj, że nie da się uzyskać płynnej regulacji analogowej zwykłym siłownikiem on/off – musi to być model z wbudowaną elektroniką i odpowiednim wejściem sygnałowym. Przykład: jeśli sterownik pogodowy wymaga podłączenia siłownika 3-punktowego, a my omyłkowo kupimy siłownik modulacyjny 0–10 V, to bez dodatkowego modułu nie zadziała on poprawnie (brak odpowiedniego sygnału sterującego).
Napięcie zasilania: Najpopularniejsze siłowniki występują w dwóch wersjach zasilania – 24 V AC (niskonapięciowe) lub 230 V AC. Spotyka się też 24 V DC w niektórych modulacyjnych. Dobierz napięcie zgodne z instalacją elektryczną i sterowaniem. Siłowniki 24 V są zwykle bezpieczniejsze (niski potencjał, często stosowane w BMS), ale wymagają transformatora bezpieczeństwa. 230 V można zasilić bezpośrednio z sieci, co bywa wygodne, lecz trzeba zachować ostrożność. Niektóre typy (np. zawory strefowe, siłowniki termoelektryczne) częściej są 230 V, inne (np. większe siłowniki proporcjonalne) – zazwyczaj 24 V. Zwróć też uwagę, czy sterownik potrafi podać sterowanie na 230 V czy tylko na 24 V. Błędny dobór napięcia zasilania jest niestety dość powszechnym błędem – np. zdarza się podłączyć siłownik 24 V do sieci 230 V, co kończy się jego zniszczeniem. Wybierz więc odpowiednią wersję i upewnij się, że okablowanie jest dostosowane. (Uwaga: Siłowniki modulacyjne analogowe z reguły są 24 V; 230 V modulacyjne należą do rzadkości – np. Samson 5824-30K działa przy 85–264 V AC dzięki wbudowanemu zasilaczowi).
Siła lub moment wymagany do poruszenia zaworu: Każdy zawór potrzebuje określonej siły/momentu, by zmienić swoje nastawienie – szczególnie pod ciśnieniem. Jeśli siłownik będzie za słaby, zawór nie zamknie się w pełni przy dużym ΔP (różnicy ciśnień) lub siłownik będzie ciągle przeciążony (ryzyko uszkodzenia). Producenci zaworów często podają tzw. wymaganą siłę zamknięcia dla danego ΔP lub moment obrotowy potrzebny dla danej średnicy. Dobierz siłownik o sile/momencie równym lub większym od wymaganego. Np. małe zawory DN15 mogą potrzebować tylko ~100–200 N, ale zawory DN50 już ~1000 N, a duże klapy nawet kilka tysięcy niutonów. Przykładowo Danfoss AMV 20 ma siłę 450 N, co wystarcza do większości zaworów DN15–50; Siemens SKB siłowniki elektrohydrauliczne osiągają 2800 N do zaworów DN100. Niewystarczająca siła objawi się tym, że mimo pracy siłownika przepływ nie jest zdławiony do zera lub regulacja jest niestabilna.
Skok lub kąt obrotu oraz prędkość działania: Siłownik liniowy musi mieć skok nie mniejszy niż skok zaworu (inaczej nie otworzy go w pełni). Zbyt duży skok siłownika nie jest problemem, jeśli jest automatycznie dostosowywany (wiele siłowników ma autoadaptację skoku), ale zbyt mały oznacza ograniczenie wydajności zaworu. Dla siłownika obrotowego kąt obrotu (np. 90°) musi pokrywać się z wymaganym obrotem zaworu. Równie ważna jest prędkość siłownika, czyli czas w jakim pokonuje on pełen zakres. Prędkość dobiera się pod kątem dynamiki układu: do powolnych systemów (jak ogrzewanie podłogowe o dużej bezwładności) lepsze są wolniejsze siłowniki, aby uniknąć oscylacji temperatury. Z kolei w układach wymagających szybkiej reakcji (np. regulacja temperatury c.w.u. w wymienniku płytowym, gdzie nagłe pobory wody wymagają szybkiego korygowania zaworu) sprawdzą się siłowniki szybkie. Przykładowo Danfoss oferuje siłowniki o różnych czasach: AMV 35 potrzebuje tylko ok. 3 s/mm (bardzo szybki), a AMV 25 ok. 11 s/mm. Dla zaworów mieszających ESBE zaleca czas obrotu ~240 s/90° w obiegach podłogówki, podczas gdy do c.w.u. czy grzejników stosuje czas 30–120 s/90°. Zwróćmy uwagę na te wartości i dobierzmy czas przestawienia odpowiedni do charakterystyki instalacji.
Kompatybilność mechaniczna (montaż): Upewnij się, że wybrany siłownik da się zamontować na wybranym zaworze. Jeśli kupujesz siłownik i zawór tej samej firmy przeznaczone do współpracy – zwykle problemu nie ma. Ale jeśli np. chcesz założyć siłownik uniwersalny na zawór innego producenta, może być potrzebny adapter lub wręcz może to być niemożliwe. Sprawdź standard mocowania: dla małych zaworów grzybkowych często stosuje się gwint M30x1,5 (np. Danfoss, Oventrop, Heimeier – tu są pewne kompatybilności między markami), ale dla większych zaworów producenci mają własne mocowania (np. Danfoss VS czy Siemens potrzebują dedykowanych adapterów do innych siłowników). Przy zaworach obrotowych upewnij się, że średnica i kształt trzpienia zaworu pasuje do sprzęgła siłownika (np. kwadrat 10 mm, płaskie gniazdo 8x8 mm itp.) albo czy istnieje odpowiedni zestaw montażowy. Brak dopasowania mechanicznego to częsty błąd – siłownik fizycznie nie zdoła poprawnie poruszyć zaworu, jeśli nie jest właściwie zamontowany.
Funkcje dodatkowe (opcjonalnie): Zastanów się, czy potrzebujesz funkcji bezpieczeństwa (fail-safe). Jeśli w razie zaniku zasilania zawór ma się automatycznie zamknąć lub otworzyć, wybierz model ze sprężyną powrotną lub zasilaniem awaryjnym. Przykładowo Danfoss oferuje wersje siłowników z dopiskiem „SU/SD” (sprężyna w górę/w dół) – po zaniku napięcia sprężyna ustawia zawór w pozycji bezpieczeństwa. Inni producenci (Belimo, Johnson Controls) mają siłowniki ze sprężyną lub z wbudowanym superkondensatorem zapewniającym domknięcie. Jeśli aplikacja tego wymaga (np. kocioł na paliwo stałe – zawór mieszający musi się otworzyć na full przy zaniku prądu, by chronić kocioł przed przegrzaniem), to koniecznie dobierz siłownik z taką funkcją. Innymi dodatkami mogą być: ręczne sterowanie (przydatne w razie serwisu – wiele siłowników ma tę opcję), dodatkowe wyłączniki krańcowe lub sygnał sprzężenia zwrotnego (do sygnalizacji położenia zaworu, np. Danfoss oferuje zestawy dodatkowych przełączników do swoich siłowników), czy odporność na warunki środowiskowe (stopień ochrony IP, temperatura otoczenia). W specjalnych przypadkach te czynniki również mogą wpłynąć na dobór.

Podsumowując, dobór siłownika sprowadza się do upewnienia, że typ, sygnał, zasilanie, siła, skok i montaż są właściwe. W razie wątpliwości warto skorzystać z konfiguratorów producentów lub konsultacji z dostawcą – wiele firm (np. Assured Automation czy sami producenci jak Danfoss) udostępnia narzędzia lub tabele do doboru, biorące pod uwagę powyższe czynniki. Dobrze dobrany siłownik zapewni wieloletnią bezawaryjną pracę i optymalną kontrolę nad instalacją.

Typowe błędy przy doborze i użytkowaniu siłowników

Dobierając i instalując siłowniki elektryczne, warto unikać pewnych częstych błędów, które mogą zniweczyć korzyści z automatyzacji. Oto lista typowych pomyłek i problemów oraz wskazówki, jak ich uniknąć:

Błędne napięcie zasilania: Jak wspomniano, pomyłka 24 V vs 230 V jest groźna. Podłączenie siłownika niskonapięciowego pod 230 V natychmiast go uszkodzi. Z drugiej strony, użycie siłownika 230 V tam, gdzie sterownik podaje tylko 24 V, spowoduje brak reakcji (lub uszkodzenie sterownika). Zawsze sprawdzaj oznaczenie – producenci często oznaczają wersje /.../24 lub /.../230 w modelu. Przykład błędu: próba zastosowania siłownika 3-punktowego 24 V Danfoss na wyjściu regulatora 230 V – skończy się to uszkodzeniem triaka w regulatorze lub samego siłownika. Rada: upewnij się, że zarówno siłownik, jak i sterowanie są na to samo napięcie i prawidłowo podłączone.
Brak zgodności sygnału sterującego: Często spotykany problem to mismatch sygnału – np. kupujemy siłownik modulacyjny 0–10 V, a regulator ma tylko wyjścia przekaźnikowe on/off, albo odwrotnie – mamy regulator analogowy, a siłownik tylko 3-punktowy. W obu przypadkach nie uzyskamy modulacji. Rada: Zidentyfikuj rodzaj sygnału sterującego w swoim systemie przed zakupem siłownika i dobierz model, który dokładnie tego oczekuje (lub ma możliwość przełączenia trybu).
Zła siła lub brak funkcji sprężyny tam, gdzie potrzeba: Zdarza się niedoszacowanie wymaganej siły – np. założenie małego siłownika 200 N na zawór, który wymaga 400 N, co skutkuje niedomykanie zaworu przy dużym obciążeniu. Innym błędem jest pominięcie funkcji bezpieczeństwa tam, gdzie jest ona istotna. Np. w układzie kotła na paliwo stałe zawór mieszający powinien otworzyć się automatycznie przy zaniku zasilania – jeśli damy zwykły siłownik bez sprężyny, to przy braku prądu zawór pozostanie w pozycji bieżącej, co może doprowadzić do niebezpiecznego wzrostu temperatury kotła. Rada: zawsze porównaj wymagania zaworu (z dokumentacji) z danymi siłownika i uwzględnij scenariusze awaryjne – jeśli trzeba, wybierz mocniejszy lub wersję z fail-safe.
Nieodpowiedni skok lub moment – niedopasowanie do zaworu: Przykładem może być próba zastosowania siłownika o skoku 5 mm na zaworze, który ma skok 10 mm – zawór nigdy nie otworzy się w pełni, ograniczając przepływ maksymalny. W przypadku siłowników obrotowych – użycie zbyt słabego (np. 5 Nm) na zaworze dużej średnicy, który potrzebuje 15 Nm, sprawi że zawór będzie „zaćwierkać” i nie osiągać krańcowych pozycji. Rada:sprawdź dane zaworu (wymagany skok, moment, opór) i dobierz siłownik przekraczający te wymagania z pewnym zapasem. Producent często wskazuje, które serie siłowników pasują do którego zakresu średnic – warto z tego skorzystać.
Zbyt szybki lub zbyt wolny siłownik do danej aplikacji: Choć rzadziej zauważany, ten błąd wpływa na jakość regulacji. Zbyt szybki siłownik w układzie o dużej bezwładności może powodować oscylacje (przegrzewanie, niedogrzewanie na zmianę), bo reaguje szybciej niż układ jest w stanie się ustabilizować. Np. jeśli do ogrzewania podłogowego (wolno reagującego) damy siłownik, który zmienia pozycję w 30 sekund, może to skutkować niestabilnością. ESBE wręcz wymienia „zbyt krótki czas obrotu” jako błąd przy doborze – zaleca 240 s dla podłogówki zamiast np. 60 s. Odwrotna sytuacja: zbyt wolny siłownik w układzie, który wymaga szybkiej reakcji (np. zawór trójdrogowy przełączający ciepłą wodę na bojler) – może nie nadążać za zmianami zapotrzebowania. Rada: dobieraj czas przestawienia z myślą o konkretnej funkcji: do podłogówki raczej wolniejszy, do c.w.u. szybki, do standardowych grzejników – średni (60–120 s). Informację o czasach znajdziesz w katalogach (np. Danfoss AMV 35 – 3 s/mm to szybki, AMV 25 – 11 s/mm wolniejszy).
Brak dopasowania mechanicznego (zły montaż): Tu błędy pojawiają się na etapie instalacji. Przykłady: siłownik nie dokręcony prawidłowo do zaworu (ślizga się, nie przekazuje ruchu), pomylenie adaptera (np. użycie siłownika innej marki bez adaptera – gwint nie pasuje, więc ktoś „kombinuje” z mocowaniem prowizorycznym). Innym problemem jest montaż siłownika w nieodpowiedniej pozycji – np. do góry nogami w wilgotnym środowisku, co może skutkować zalaniem obudowy i awarią. Rada: zawsze stosuj się do instrukcji montażu producenta – są tam zalecenia co do pozycji (np. większość siłowników można montować w dowolnej pozycji oprócz „do góry silnikiem w dół”, by kondensat nie wpływał do środka). Używaj dedykowanych adapterów, jeśli łączysz różne marki. Sprawdź, czy trzpień zaworu jest prawidłowo zaciśnięty w sprzęgle siłownika. Po montażu przetestuj ruch – ręcznie (jeśli jest taka opcja) albo krótkim sygnałem – by upewnić się, że zawór rzeczywiście się porusza pełnym zakresem.
Nieodpowiednie sterowanie lub okablowanie: Często bagatelizowana sprawa – nawet dobrze dobrany siłownik może nie działać poprawnie, jeśli np. wyjście sterujące w sterowniku nie jest w stanie go obsłużyć. Przykład: wiele siłowników elektrycznych ma dość duży prąd rozruchowy (szczególnie 230 V). Regulatory z wyjściami przekaźnikowymi muszą mieć odpowiednią obciążalność styków. Danfoss w dokumentacji zaleca do siłowników szybkich (AMV 150) stosować przekaźniki na prąd min. 40 A rozruchowo – co pokazuje, że typowy mały przekaźnik może się skleić przy takim obciążeniu. Rada: sprawdź pobór mocy siłownika (VA lub W) i upewnij się, że sterownik/termostat ma wyjścia o odpowiedniej obciążalności lub zastosuj dodatkowy przekaźnik pośredniczący. Zadbaj też o prawidłowe podłączenie kabli zgodnie ze schematem (pomylenie przewodów „otwórz” i „zamknij” w siłowniku 3-punktowym spowoduje odwrotne działanie, co może mylić przy uruchomieniu).

Świadomość powyższych błędów pozwoli ich uniknąć. W razie wątpliwości, zawsze warto zajrzeć do FAQ producentalub instrukcji – często znajdują się tam odpowiedzi na typowe problemy. Pamiętajmy, że siłownik to urządzenie wykonawcze, które musi być odpowiednio dobrane i zainstalowane, by spełniało swoją rolę. Jego prawidłowe działanie jest kluczowe dla bezawaryjnej i efektywnej pracy całej instalacji grzewczej.

Przykłady polecanych modeli siłowników (Danfoss, Siemens, Samson)

Rynek oferuje wiele modeli siłowników elektrycznych do zaworów regulacyjnych. Poniżej przedstawiamy kilka popularnych i sprawdzonych propozycji – głównie marki Danfoss, a także odpowiedniki od Siemens i Samson – wraz z ich charakterystyką:

Danfoss AMV 10 / AMV 13 – kompaktowe siłowniki liniowe o sile ok. 300 N i skoku ~5 mm (małe zawory). Przeznaczone głównie do zaworów Danfoss serii VS, VM, VB o małych średnicach (AMV 10 współpracuje nawet ze specjalnym zaworem miniseryjnym VMV). Sterowanie: 3-punktowe. AMV 10 to wersja standardowa, AMV 13 posiada funkcję bezpieczeństwa – sprężynę powrotną, która przy zaniku zasilania automatycznie przestawia zawór (sprężyna działa „w dół”, czyli zazwyczaj zamyka zawór). Te modele dostępne są w wersjach 24 V i 230 V. Mają kompaktową budowę i szybkość ok. 14 s/mm skoku, co oznacza ok. 140 s na pełne otwarcie 5 mm – wystarczająco szybko dla typowych grzejnikowych aplikacji. Cechuje je prosta instalacja i zabezpieczenie przeciążeniowe, chroniące przed nadmiernym naciskiem na grzyb zaworu.
Danfoss AMV 20 / AMV 23 – uniwersalne siłowniki liniowe średniej wielkości, siła 450 N, skok do ~10 mm. Stosowane powszechnie do zaworów DN15–50 w instalacjach c.o. i c.w.u. (np. zawory typu VS, VM, VB, a także zawory PICV typu AB-QM). Są to siłowniki 3-punktowe, dostępne w wersjach 24 V i 230 V. AMV 20 – wersja podstawowa, AMV 23 – z funkcją bezpieczeństwa (sprężyna powrotna zgodna z EN 14597). Prędkość działania AMV 20/23 wynosi ok. 15 s/mm (czyli ~150 s dla 10 mm). Te modele cenione są za solidność – obudowa IP54, cicha praca i brak konieczności konserwacji. Automatycznie kalibrują skok zaworu przy pierwszym uruchomieniu. Są one często stosowane w węzłach cieplnych, centralach wentylacyjnych itp. jako „koń roboczy” automatyki. Warto dodać, że Danfoss ma również odpowiedniki modulacyjne tych siłowników: AME 20 (24 V, sygnał analogowy 0–10 V/4–20 mA, z możliwością ręcznego przesterowania). AME 20 ma podobne parametry mechaniczne (450 N, 10 mm, 15 s/mm) co AMV 20, ale umożliwia precyzyjne pozycjonowanie zaworu i posiada wyjście sprzężenia zwrotnego.
Danfoss AMV 30 / AMV 33 – siłowniki zbliżone rozmiarem do AMV20, ale wykonane jako szybkie napędy. Czas przestawienia to tylko 3 s/mm, czyli około 30 s dla pełnego skoku ~10 mm – kilkukrotnie szybciej niż standard. Dzięki temu nadają się do zastosowań wymagających dynamicznej regulacji (np. utrzymanie stałej temperatury w wymiennikach CWU, gdzie zmiany zapotrzebowania są nagłe). Siła pozostaje 450 N. AMV 30 – wersja standard 3-punkt, AMV 33 – z funkcją bezpieczeństwa (sprężyna, spełnia normę DIN EN 14597). Należy pamiętać, że szybki czas działania oznacza też większy prąd rozruchowy, co wymaga odpowiednich sterowników (triaki/przekaźniki o wysokiej obciążalności). Te modele sprawdzają się w układach, gdzie liczy się szybka reakcja na zakłócenia. Montaż i cechy mechaniczne jak w AMV20.
Danfoss AMV 435 – większy siłownik liniowy do dużych zaworów. Przeznaczony do zaworów 2- i 3-drogowych typu VRB, VRG, VF, VL aż do DN80. Posiada siłę 400 N i długi skok 20 mm. Jest zasilany 24 V AC/DC lub 230 V AC (wersje) i sterowany 3-punktowo. Cechą charakterystyczną jest możliwość wyboru prędkości – 7,5 s/mm lub 15 s/mm (ustawiane, np. przełącznikiem). Zapewnia to elastyczność: można ustawić go na szybki tryb (pełen skok ~150 s) lub wolniejszy (ok. 300 s) w zależności od wymagań regulacji. AMV 435 ma sygnalizację LED informującą o pracy (dioda zmienia kolor przy ruchu, osiągnięciu pozycji) oraz możliwość ręcznego sterowania i podłączenia dodatkowych wyłączników krańcowych. Ten model dedykowany jest do większych instalacji (np. piony ciepłownicze, duże centrale klimatyzacyjne). Istnieje też wersja modulacyjna AME 435 QM, współpracująca z zaworami AB-QM (PICV) do DN100 – przyjmuje sygnał analogowy i ma funkcje anti-oscillation i adaptacji charakterystyki. Jeśli potrzebujemy sterować duży zawór z precyzją analogową, AME 435 będzie właściwym wyborem; do sterowania 3-punktowego wystarczy AMV 435.
Inne siłowniki Danfoss: Warto wspomnieć, że Danfoss oferuje też całą gamę siłowników obrotowych AMB do zaworów mieszających (np. AMB 162, 182 – 5 Nm i 10 Nm, różne czasy, sterowanie 2/3-punkt lub analog) oraz mniejsze siłowniki termoelektryczne serii TWA/QT do małych rozdzielaczy i zaworów strefowych (one działają 2-punktowo, wolniej, ale są tanie i proste). W kontekście automatyzacji instalacji grzewczej, fokus kładziemy jednak na wyżej opisane modele AMV/AME – zapewniają one większą funkcjonalność i są odpowiednie do centralnych elementów systemu (mieszacze, główne zawory regulacyjne).
Siemens – popularne rozwiązania: Firma Siemens (seria Acvatix) jest jednym z liderów w zakresie zaworów i siłowników. Ich oferta obejmuje zarówno małe siłowniki elektrotermiczne (np. SSA, STL do małych zaworów), jak i duże siłowniki elektromotoryczne i elektrohydrauliczne. Przykładowo Siemens SKD/SKC/SKB to seria dużych siłowników do zaworów grzybkowych o skokach 20/40 mm – są to napędy elektrohydrauliczne o wysokiej sile: modele SKD62 czy SKB62 osiągają odpowiednio ok. 1000 N i 2800 N siły przy zasilaniu 24 V i sygnale modulacyjnym. Siemens oferuje je w wersjach 3-punktowych (ozn. ...53) lub z pozycjonerem 0–10 V (ozn. ...62). Do średnich zaworów (np. DN15–50) Siemens ma liniowe siłowniki serii SAX (400 N, 20 mm, różne czasy) i moduline MXG/MVI. Do zaworów mieszających i kulowych Siemens oferuje siłowniki obrotowe typu GDB/GLB (5 Nm, 10 Nm) – podobnie jak Danfoss AMB – również w wersjach 3-punkt i modbus/analog. Generalnie Siemens słynie z niezawodności – wiele starszych modeli (Landis&Staefa) pracuje w kotłowniach kilkadziesiąt lat. Wybierając Siemensa, zwróćmy uwagę na oznaczenia: np. SAX31 – 3-punkt 230 V, SAX61 – analog 0-10V 24 V, SAX81 – sterowanie poprzez magistralę (w nowoczesnych systemach).
Samson – rozwiązania dla przemysłu i HVAC: Niemiecki Samson specjalizuje się w armaturze regulacyjnej i ich siłowniki elektryczne często spotyka się w ciepłownictwie i przemyśle. Przykładowe modele to Samson serie 5824, 5825 – są to siłowniki liniowe do zaworów Samson (ale mogą też napędzać inne zawory przy użyciu adapterów). Typ 5825 to wersja 3-punktowa, np. 230 V AC, natomiast 5824 ma wbudowany pozycjoner (sterowanie analogowe) i uniwersalne zasilanie 24–240 V. Samsony cechują się solidną konstrukcją i możliwością doboru różnych skoków (np. 7,5 mm, 12 mm) oraz opcji bezpieczeństwa (wersje z sprężyną powrotną również są dostępne w ofercie). Są one często stosowane wraz z zaworami flanszowymi Samson w węzłach ciepłowniczych. Dla mieszaczy i mniejszych zaworów strefowych Samson ma mniej rozbudowaną ofertę – często stosuje się mieszacze z innymi siłownikami.

Podsumowanie doboru modeli: Jeśli szukasz siłownika do typowej kotłowni domowej – np. do 3-drogowego zaworu mieszającego DN25 – rozważ siłownik obrotowy ~10 Nm (Danfoss AMB 162 lub ESBE ARA661). Do kotła na paliwo stałe z zabezpieczeniem – siłownik ze sprężyną (np. LTA (Afriso) z powrotem sprężynowym lub Danfoss AMB 162 z funkcją bezpieczeństwa, jeśli dostępny). Do zaworu grzybkowego przy piecu gazowym sterowanym pogodowo – Danfoss AMV 20 lub Siemens SAX. W instalacjach większych: do zaworu DN50 – Danfoss AMV 25 (1000 N) będzie odpowiedni, a do naprawdę dużych zaworów DN100 – Siemens SKB lub napęd elektrohydrauliczny Belimo o kilku tysiącach niutonów. Ważne, by marka była sprawdzona, a urządzenie miało serwis i dostępność części. Danfoss, Siemens, Samsonto renomowane firmy i ich modele omówione powyżej na pewno zapewnią trwałość i wsparcie techniczne. Ostateczny wybór zależy od konkretnych wymagań Twojej instalacji – zawsze kieruj się danymi technicznymi i zaleceniami producenta.

Podsumowanie

Automatyzacja instalacji grzewczej za pomocą siłowników elektrycznych przynosi wymierne korzyści: stabilniejszą temperaturę w pomieszczeniach, oszczędność paliwa/energii oraz wygodę obsługi. Siłownik elektryczny do zaworu regulacyjnego to urządzenie, które wykonuje za nas pracę regulacji – czy to poprzez liniowe przesuwanie grzybka zaworu, czy obrotowe mieszanie strumieni. Kluczem do sukcesu jest świadomy dobór siłownika: odpowiedniego typu (liniowy vs obrotowy), właściwego sygnału sterującego, pasującego napięcia zasilania, wystarczającej siły oraz zgodnego mechanicznie z zaworem. W artykule przedstawiliśmy najważniejsze kryteria doboru i typowe pułapki, których należy unikać. Mamy nadzieję, że dzięki tym informacjom zarówno instalatorzy, jak i użytkownicy końcowi lepiej zrozumieją działanie siłowników i dokonają przemyślanego wyboru przy modernizacji lub budowie swojej instalacji grzewczej. Automatyzując zawory przy pomocy odpowiednio dobranych siłowników, zyskamy bardziej efektywny, bezpieczny i komfortowy system ogrzewania – a to inwestycja, która z pewnością się opłaci.

Pokaż więcej wpisów z Kwiecień 2025