Из-за неверного использования, колебаний температуры и скачков давления в автономных системах отопления могут возникнуть неисправности. Нехорошие последствия в таких случаях могут быть серьезными: от поломки отдельных элементов до разрушения зданий и настоящей угрозы жизни.
Снизить опасные риски поможет предохранительный клапан в системе отопления. Что он собой представляет и каковой его принцип работы? Эти вопросы мы обсудим в нашей статье. Также рассмотрим виды таких клапанов и обозначим их главные отличия, подробно опишем правила установки в отопительную систему и дадим рекомендации по выбору и настройке предохранительной арматуры.
Для чего нужен предохранительный клапан?
Отопительные системы заполняются водой, температура которой составляет около 15 градусов. Циркулируя по замкнутому контуру, теплоноситель греется, значительно увеличиваясь в объеме. В это время давление, действующее на внутреннюю поверхность труб и установленные в системе устройства, существенно возрастает.
Превышение допустимого уровня, чаще всего более 3,5 бар, может привести к:
Больший риск аварийных ситуаций наблюдается у твердотопливных котлов, в которых сложно регулировать мощность теплоотдачи.
Производительность электро и газового оборудования быстро корректируется от начальных до максимальных значений и наоборот. Часто в них присутствует система защищенности, отключающая рабочие элементы при чрезмерном повышении температуры.
Интенсивность горения дров, угля и других разновидностей топлива в твердотопливном котле регулируется с помощью открытия или закрытия заслонки. При этом температура теплоотдачи изменяется не мгновенно, а постепенно. Из-за инерционности теплогенератора жидкий теплоноситель может подвергаться сильному перегреву.
Когда дрова в камере отлично прогреваются, доведя воду в системе до нужных температур, доступ воздуха перекрывается, и активное пламя начинает угасать.
Тем не менее, в раскаленном состоянии топка продолжает выделять накопленное тепло. Достигнув 90-95 градусов, теплоноситель закипает, и начинается насыщенное парообразование. Это приводит к резкому увеличению давления.
Именно в таких условиях активируется предохранительный клапан. При достижении предельного значения давления он открывает затвор, позволяя образовавшемуся пару выйти наружу. После стабилизации характеристик клапан автоматически закрывается и снова переходит в спящий режим.
Его установка обязательна не только для твердотопливных, но и для паровых котлов, а также печей, имеющих водяной контур. Многие модели отопительного оборудования оснащаются этим устройством еще на этапе производства. Часто данный клапан является частью группы безопасности. Обычно его встраивают конкретно в теплообменник или устанавливают в трубопровод рядом с котлом.
Типы устройств и принцип работы
Конструкция сбросного клапана включает два неотклонимых компонента: запорный элемент, состоящий из седла и затвора, и механизм, создающий силовое воздействие. Существует несколько разновидностей оборудования, каждый из которых имеет свои особенности. Они классифицируются по определенным признакам.
Классификация #1 — по механизму прижатия
В отопительных системах личных домов, квартир и маломощных промышленных установках предпочтение отдается пружинному типу устройства.
Основным рабочим элементом устройства является пружина. Она поддерживает мембрану, закрывающую седло. На соединенном с ручкой штоке размещена шайба, на которую упирается верхняя часть пружины. Положение шайбы и прижимное воздействие на мембрану регулируется с помощью ручки.
Устройство отличается простотой и надежностью, компактными размерами, возможностью комбинирования с другими элементами блока защищенности и доступной ценой. Сила сжатия пружинного механизма зависит от давления, при котором срабатывает клапан. На спектр настройки влияет упругость самой пружины.
Принцип работы пружинных предохранителей заключается в следующем:
Корпус пружинного устройства изготавливается из качественной прочной латуни с использованием технологий горячего штампования. В производстве пружины применяется сталь. Мембрану, уплотнители и ручку делают из полимеров.
Некоторые производители предлагают оборудование с уже установленными заводскими настройками. Также в продаже имеются модели, которые настраиваются на месте установки в процессе пусконаладочных работ.
Клапаны бывают открытыми и закрытыми. В первом случае теплоноситель сбрасывается в атмосферу, во втором – уходит в оборотный трубопровод.
Рычажно-грузовые предохранители не так широко распространены. В частных автономных системах с котлом их монтируют редко. Их эксплуатация сосредоточена в индустрии на крупных предприятиях, где диаметр трубопроводов составляет не менее 200 мм.
Сила, действующая на шток в таких механизмах, создается не пружиной, а грузом, навешенным на рычаг. Он перемещается по длине рычага, регулируя силу, с которой шток будет прижиматься к седлу.
Рычажно-грузовой клапан раскрывается, когда давление среды с нижней стороны золотника превышает значения, действующие от рычага. После этого вода уходит буквально через специальное сбросное отверстие.
Настройка рычажно-грузовых предохранителей осуществляется путем перемещения тяги по рычагу. Чтобы предупредить ее несанкционированное или случайное изменение, груз крепят болтами, накрывают специальным кожухом и запирают замком.
Давление срабатывания, как и спектр настроек, определяется длиной рычага и массой груза. Рычажные предохранители не уступают пружинным устройствам в плане надежности, но имеют более высшую цену. Эти устройства устанавливаются на фланцевые соединительные детали труб с диаметром условного прохода от 50 и более.
Систематизация #2 — по высоте подъема затвора
В малоподъемных предохранительных клапанах затвор поднимается не выше, чем на 0,05 поперечника седла. Механизм открытия в подобном оборудовании пропорционален.
Им характерна низкая пропускная способность и простая конструкция. Малоподъемные устройства используются на сосудах с жидкой средой.
Полноподъемные устройства имеют двухпозиционный механизм открытия. Их используют не только на сосудах с жидкостями, но и в системах, где циркулируют сжимаемые среды (сжатый воздух, пар, газ).
У полноподъемных устройств затвор поднимается выше. Это означает, что их пропускная способность значительно лучше, чем у предыдущего типа, и они могут сбрасывать более большие объемы избыточного теплоносителя.
Классификация #3 — по скорости срабатывания
Затворные крышки пропорциональных предохранительных клапанов открываются равномерно. Как правило, величина открытия пропорциональна увеличению давления, оказываемого на внутреннюю поверхность. При этом с подъемом механизма плавненько увеличиваются объемы сбрасываемого теплоносителя.
Конструкция этих устройств не ограничивает возможности их использования в сжимаемой среде, но они в основном применяются в системах с водой и другими жидкостями.
Среди преимуществ предохранительных клапанов с пропорциональной скоростью срабатывания – низкая стоимость, простота конструкции, отсутствие автоколебаний, порционное открытие на уровне значений, необходимых для поддержания конкретных рабочих характеристик.
Отличительной чертой двухпозиционных клапанов является мгновенное срабатывание с полным открытием после достижения предельных значений давления в системе, при которых раскрывается затвор предохранителя.
Специалисты рекомендуют использовать эти устройства в сжимаемых средах. К числу их основных недостатков относится наличие соответствующих автоколебаний затвора.
При установке двухпозиционного клапана в отопительной системе с жидким теплоносителем следует учесть, что во время резкого открытия затвора произойдет сброс значимого объема воды.
Это может привести к резкому падению давления. Клапан мгновенно закроется, что вызовет гидравлический удар. Пропорциональные устройства схожих рисков не создают.
Особенности трехходовых аварийных клапанов
Отдельно следует упомянуть менее известное уст-во — трехходовой клапан с ручным или электрическим переключателем. Он используется в отопительных системах с низкотемпературными контурами.
Конструкция предохранителей включает три отверстия: одно входное и два выходных. Потоки среды держит под контролем заслонка, выполненная в форме шара или штока. Двигающаяся жидкость перераспределяется вращениями.
Трехходовые предохранители подходят для конденсационных котлов и в ситуациях, когда от 1-го нагревательного агрегата функционирует несколько различных систем.
Представим ситуацию: в доме реализована схема отопления с системой простых радиаторов и теплого пола. Технические требования для функционирования второго варианта требуют не слишком высоких температур теплоносителя.
Котел нагревает воду в схожих температурных режимах для всех систем. В таких условиях возникает необходимость в перераспределяющем устройстве, с задачами которого отлично справляется трехходовой клапан.
Он отвечает за следующие функции:
Чтобы не контролировать постоянно температуру среды самостоятельно, стоит обратить внимание на модели клапана, снаряженные сервоприводом.
Это устройство работает от датчика, установленного в низкотемпературном контуре. При изменении температурных значений срабатывает запорный механизм, который открывает или закрывает подачу воды из обратного трубопровода.
Более подробно о типах трехходового клапана для отопления и критериях его выбора мы обсуждали в последующей статье.
Рекомендации по выбору оптимальной модели
Перед тем как сделать выбор в пользу конкретного предохранительного оборудования, нужно тщательно ознакомиться с техническими характеристиками котельной установки.
На работу предохранительного клапана негативно влияет низкая температура. Потому важной характеристикой для устройства является наличие защиты от замерзания.
Не стоит пренебрегать изучением инструкций изготовителя, в которых указаны все предельные значения.
В выборе устройства для отопления важны несколько критериев:
- Производительность котла.
- Max допустимое давление среды для тепловой мощности нагревательного оборудования.
- Диаметр предохранительного клапана.
Следует убедиться, что регулятор давления в устройстве имеет спектр, который охватывает параметры конкретного котла. Давление срабатывания должно быть на 25-30% выше рабочего значения, нужного для стабильной работы системы.
Чем выше рабочие показатели давления, тем меньше времени должен тратить прибор на срабатывание. Разрыв меж давлением на старте движения и при полном открытии затвора должен составлять 15% для номинального значения мение 2,5 атм, 10% — для более высоких параметров.
Диаметр предохранительного клапана не должен быть меньше поперечника подводящего патрубка. В противном случае постоянное гидравлическое сопротивление не позволит предохранителю выполнять свои функции в полной мере.
Хорошим материалом для изготовления оборудования считается латунь. Она обладает низким коэффициентом температурного расширения, что исключает разрушение корпуса под воздействием высочайшего давления.
Регулирующий блок изготавливается из термостойких пластиковых материалов, которые сохраняют необходимую жесткость даже при контакте с кипящей жидкостью.
Правила установки и опции
Запланировав самостоятельную установку предохранительного клапана для отопления, следует заранее подготовить инструменты. В работе пригодятся разводные и гаечные ключи, крестовая отвертка, пассатижи, рулетка, силиконовый герметик.
Перед началом работы надо определить подходящее место для установки. Рекомендуется крепить предохранительный клапан на подающем трубопроводе недалеко от выходного патрубка котла. Оптимальное расстояние меж элементами составляет 200-300 мм.
Все компактные бытовые предохранители оснащены резьбой. Для достижения полной плотности при установке следует уплотнить трубу паклей или силиконом. Использование ФУМ-ленты нежелательно, так как она не всегда выдерживает критически высшую температуру.
В нормативной документации, которая прилагается к каждому прибору, обычно описан процесс монтажа пошагово.
Некие основные правила установки остаются неизменными для всех типов клапанов:
Условный поперечник устройства определяется на основании методик, разработанных и одобренных Гостехнадзором. В этом вопросе лучше обратиться за помощью к спецам.
Если такой возможности нет, можно попробовать воспользоваться специализированными онлайн-программами для расчета.
Чтобы уменьшить гидравлические утраты при давлении среды на тарелку клапана, монтаж аварийного оборудования следует осуществлять с уклоном к котельной установке.
На регулировку клапана оказывает влияние тип прижимной конструкции. В пружинных устройствах предусмотрен колпачок. Предварительное сжатие пружины регулируется путем его вращения. Точность регулировки у этих изделий высочайшая: +/- 0,2 атм.
В рычажных устройствах настройки осуществляются путем наращивания массы или перемещения груза.
После 7-8 срабатываний в установленном аварийном устройстве пружина и тарелка изнашиваются, что может привести к правонарушению герметичности. В этом случае целесообразно заменить клапан на новый.
Заключение и полезные видео по теме
Как устроен и из каких частей состоит предохранительный клапан:
Аварийный клапан в составе группы защищенности:
Подробно о выборе и установке оптимального предохранительного клапана:
Предохранительный клапан – это простое и надежное устройство, которое помогает обеспечить защищенность жилья от неожиданных аварий в отопительных системах. Для этого достаточно выбрать качественный прибор с соответствующими чертами и осуществить его правильную настройку и монтаж.
Мы помогаем вам подобрать подходящий вариант предохранительного клапана для вашей системы отопления? Допустимо, у вас остались вопросы, на которые вы не нашли ответы в вышеизложенном материале? Задавайте их нашим специалистам, оставив комментарий под статьей.
Или, может быть, вы желаете дополнить материал интересными фактами и полезными рекомендациями? Или поделиться опытом установки клапана в систему? Оставляйте собственные мнения о необходимости такого защитного устройства, делитесь советами по выбору, основываясь на личном опыте.
