Предохранительные клапаны для регулировки давления в системе отопления

Функции предохранительного клапана

После того как вода залита в систему отопления, под воздействием температуры она нагревается и увеличивается в объёме. Это, в свою очередь, увеличивает давление в трубах и водяном контуре котла. Страдает от этого и вся аппаратура, которая подключена к котлу.

Увеличение давления более чем на 3,6 бара способствует:

• утечке воды в местах крепления труб;
• соединительные элементы и крепежи труб тоже могут выйти из строя и перестать держаться;
• взрыву котла;
• замыканию проводки в котельной.

Наиболее опасным является твердотопливный котел. где нет возможности регулировать температуру и давление

Самыми опасными в этом плане считаются твердотопливные котлы, в которых нет возможности регулировать температуру воды в системе. Оборудование, работающее на газе или электричестве, отрегулировать значительно проще. Можно устанавливать любую температуру, и автоматика будет её держать.

Как правило, в системе устанавливаются датчики безопасности, которые регулируют температуру и отключают нагревательные элементы при критических ситуациях.

Как правильно настроить предохранительный клапан, вы увидите в этом видео:

Если температура нагревающей жидкости повысится до 95°С, то начинает выделяться чересчур много пара. В связи с этим поднимется давление. Именно для решения такой ситуации устанавливают предохранительный клапан. При переизбытке давления датчик открывается и выпускает излишки пара. После нормализации ситуации он автоматически закрывается, и система продолжает работать в штатном режиме.

Его установка необходима не только в твердотопливных котлах, но и в паровых. Также можно монтировать в печи, которые имеют водяной контур. Такой клапан устанавливается по умолчанию в большинстве заводских оборудований для отопления помещений. Устройство можно устанавливать непосредственно в котёл или поблизости в трубе системы. Значения это принципиального не имеет, так как пар выйдет из любой точки системы.

Виды предохранительных клапанов

Описанная выше традиционная подрывная конструкция несовершенна. Пружинный механизм, приводимый в действие чрезмерным давлением, не отличается точностью и может сработать с опозданием, когда температура в котловом баке достигла 100 °С и выше, то есть, началось кипение. Конечно, можно пытаться регулировать изделие винтом или менять настройки (есть версии с регулировочным колпачком), но это не всегда дает нужный эффект.

Момент второй: предохранительный клапан для котла защищает его от разрушения, но не от перегрева. Ведь сброс теплоносителя не позволяет охладить отопительный агрегат, если горение в топке продолжается. И последнее: в системах отопления открытого типа подобные устройства вообще бесполезны, поскольку вода в них может закипеть без повышения давления.

Ведущие производители отопительной арматуры предлагают изделия современной разработки, лишенные перечисленных недостатков, — клапаны теплового сброса. Эти защитные элементы реагируют не на увеличение напора воды в системе, а на повышение ее температуры до критического уровня. Есть 3 разновидности таких устройств:

• сбросные с выносным датчиком температуры;
• комбинированное устройство с температурным датчиком и контуром подпитки;
• то же с прямой установкой в трубопровод.

Принцип работы у всех разновидностей один: пружинный механизм с мембраной (или двумя) приводится в действие от сильфона с термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагреве. Таким способом клапаны теплового сброса довольно точно реагируют на достижение критической температуры. Предлагаем рассмотреть каждый из них подробнее.

Элемент с выносным датчиком

Изделие представляет собой тот же пружинный механизм, встроенный в корпус с двумя патрубками для подключения к подающей магистрали и сбросу в канализацию. Шток, открывающий тарелку и дорогу теплоносителю, проводится в движение мехами (2 группы – основная и резервная). При перегреве воды (от 95 до 100 °С) на них нажимает термочувствительная жидкость, идущая из колбы датчика по капиллярной трубке. Конструкция элемента безопасности показана на рисунке:

Температурный клапан включается в обвязку твердотопливного котла тремя способами:

• с охлаждением через водяной контур теплогенератора;
• то же, через специальный аварийный теплообменник;
• сброс теплоносителя с автоматической подпиткой.

Первая схема, изображенная ниже, применяется для двухконтурных отопительных установок, подогревающих воду для ГВС. Когда датчик, вмонтированный под обшивку ТТ-котла, воздействует на механизм, то горячая вода из контура сливается в канализацию, а ее место занимает холодная из водопровода. Какие бы ни были причины аварии, такая проточная система быстро охладит котловую рубашку и предотвратит последствия.

Змеевик ГВС двухконтурного котла может служить как нагревателем, так и охладителем в случае перегрева. Для защиты достаточно подключить тепловой клапан по схеме

Вторая схема предназначена для теплогенераторов со встроенным аварийным теплообменником для охлаждения в случае перегрева. Такие агрегаты выпускают европейские бренды Atmos, Di Dietrich и другие.

Пример подключения сбросного элемента через штатный теплообменник смотрите на видео:

Последняя схема реализуется только вместе с системой автоматической подпитки, поскольку здесь клапан сбрасывает теплоноситель, а не охлаждающую воду.

Группа безопасности котла

Группа (блок) безопасности котла состоит из предохранительного клапана, манометра и воздухоотводчика. Установка этих элементов также входит в стоимость монтажа водяного отопления. Манометр показывает давление, а воздухоотводчик – отводит воздух из системы.

В случае неправильной эксплуатации или сбоя в оборудовании отопительной системы может возникнуть резкое повышение давления. Это может послужить причиной разрушения некоторых элементов отопительной системы, а в случае совсем неблагоприятного развития событий – разрушения строения и даже угрозы жизни людей. Именно поэтому в каждую отопительную систему отопления или горячего водоснабжения в обязательном порядке входит предохранительный клапан для отопления.

Группа безопасности котла

Как было замечено ранее, предохранительный клапан служит для того чтобы защитить систему отопления от чрезмерного давления. В данном случае самыми подверженными таким ситуациям являются системы с паровыми котлами. Но подобная ситуация может возникнуть и в более привычной для нас системе – водяном отоплении.

Случаи резкого повышения давления:

• Резкое повышение температуры воды, вследствие чего появляется пар (обычно при спускании воды из системы);
• Подпитка системы отопления частного дома слишком большим количеством воды (в случае отказа автоматических систем).

А ведь заполнение системы происходит с температурой около 15-ти градусов. Очевидно, что при отоплении температура носителя тепла увеличивается и расширяется в объеме. Именно для защиты системы и предназначена такая регулирующая арматура для отопления. Клапан входит в трубопроводную арматуру, которая в автоматическом режиме защищает систему отопления от чрезмерного давления за счет того, что часть теплоносителя удаляется из оборудования. Чаще всего применяются пружинные клапаны, они производят противодействие давлению силой пружины.

Клапаны открытого типа функционируют без использования противодавления и выводят излишнюю жидкость из отопительной системы. Регулирующий клапан на отопление закрытого типа сбрасывает носитель тепла в трубопровод, работая с применением противодавления.

Предохранительный клапан

Чтобы монтаж водяного отопления был сделан качественно и надежно, следует правильно установить предохранительные устройства. Правила установки прописываются в нормативных документах, они могут различаться зависимо от того, какая мощность оборудования и рабочее давление.

Основные принципы:

• Предохранительный клапан в системе отопления должен ставиться на подающем трубопроводе непосредственно сразу после котла. При определенном уровне мощности два устройства врезаются и дублируются.
• В системах со снабжением горячей воды клапан ставится на выходе горячей воды в верхней точке бойлера.
• Монтаж системы водяного отопления предполагает отсутствие разнообразных устройств между клапанами и магистральными трубами. Также нельзя сужать трубы на диаметр менее, чем условный диаметр клапана.
• Сбросные патрубки необходимо подсоединять к линии трубопроводов достаточного размера диаметра, выводятся они в специальное безопасное место или канализационную сеть.

Подбор условного диаметра клапана должен производиться по методикам, которые разработаны и утверждены соответствующими органами. Именно поэтому в данном случае необходимо обратиться к специалистам. Если нет такой возможности, то существуют специальные программы, производящие расчет водяного отопления частного дома.

Проверка работы клапана представляет собой принудительное его открытие, производить ее желательно регулярно. Проверка давления открытия и регулирование следует производить около 1 раза в год, как раз перед тем, как начнется отопительный сезон.

Как выбрать клапан для отопительного котла

Подбирая предохранительный клапан для отопления, руководствуются следующими соображениями:

1. Определяющим фактором для выбора предохранительного клапана является его давление срабатывания. Обычный стандарт для бытовых приборов, применяемых в системе отопления, согласно расчетам — 3 бара. Данный показатель связан с тем, что в большинстве индивидуальных замкнутых контуров с радиаторами, использующих циркуляционные насосы, транспортируется теплоноситель со стандартным напором 1,5 бара. Его колебания при нагреве до самых высоких температур могут достигать 2,5 бара, а предельный показатель более 3 бар говорит о перегреве теплоносителя и может стать критическим для полимерных трубопроводов (котел выдерживает значительно большие гидравлические нагрузки).
2. Среди моделей, представленных на рынке, масса изделий из Китая малоизвестных брендов. Хорошим соотношением цены и качества обладает российско-итальянский продукт Valtex, клапаны от итальянского производителя котлов Бакси. Многие известные поставщики электрокотлов с брендами Вайлант, Аристон, Бакси дополнительно выпускают сопутствующее оборудование, куда входят и предохранительные клапаны.
3. С точки зрения стоимости, удобства монтажа и функциональности лучше всего приобретать группу безопасности. В блок дополнительно входят манометр (позволяет контролировать процесс настройки и давление в системе) и автоматический клапан для стравливания воздуха в контуре.

Механизм

В конструкции перепускного клапана основными элементами являются пружина, шток и тарелка, на которую воздействует давление теплоносителя. В совокупности они должны формировать надежный механизм с точно рассчитанными параметрами. Главными из них являются условия срабатывания предохранительного клапана для системы отопления, подбор, установка.

Различают два этапа в работе устройства – время начала движения штока и полное открытие прохода для удаления излишка воды. Процентная разница значения давления между ними является основной характеристикой клапана. Кроме этого, она зависит от номинального значения давления в системе отопления.

• До 0,25 МПа – 15%;
• Свыше 0,25 МПа – 10%.

Чем выше рабочее давление, тем быстрее должно срабатывать устройство. При этом витки пружины предохранительного клапана для отопления не должны соприкасаться друг с другом.

Так как при долгом простое возможно «залипание» пружины, то в устройстве должен присутствовать механизм проверки его работоспособности (шток для ручного оттягивания пружины).

Подвод трубопровода

Перед тем как подбирать предохранительный клапан для системы отопления, нужно правильно определиться с его диаметром. Он не должен быть меньше самого подводящего патрубка. В противном случае гидравлическое сопротивление не позволит устройству нормально выполнять свои функции. Обязательно предусмотрена защита сбросного предохранительного клапана для системы отопления от промерзания – воздействие минусовых температур негативно влияет на работу.

Разновидности клапанов

Мембрана под действием напора перегретого теплоносителя поднимается и сбрасывается в сток

Для установки в систему обогрева подходят следующие виды механизмов:

Сбросной

По принципу самого простого защитного устройства функционирует сбросной клапан для отопления: образующиеся газы или теплоноситель после достижения границы избыточного давления надавливают на мембрану и оставляют систему.

Рычажно-грузовой

Подходит для труб с диаметром 0,2 м и больше. В отопительные системы, в которых источник тепла — котел, клапаны рычажно-грузового типа не устанавливаются. В этих механизмах для увеличения воздействия на мембрану применяют груз. С целью определения силы давления, при достижении которой клапан включается в работу, проводится настройка методом изменения массы груза.

Обратный

Аварийное устройство такого вида монтируют для сброса чрезмерного давления. Дополнительно он разрешает теплоносителю перемещаться по трубам лишь в одном течении, определенном проектом.

Пружинный

В шаровой конструкции клапана избыточное давление зависит от веса и размера шара

Наиболее востребованный прибор, используется для автономной системы обогрева. Устройство отличается прочностью, простенькой конструкцией: шток прижимается пружиной. Настроить параметры срабатывания устройства возможно присутствующим регулирующим механизмом. Сила воздействия определяется степенью сжатия.

Шаровый

Имеет очень простую конструкцию: отверстие закрывается обычным стальным шаром (силой веса). Давление срабатывания клапана вычислено предварительно, оно напрямую зависит от диаметра отверстия и веса шара.

Воздушный

Предназначение такого клапана — освобождать систему от образующихся газов, которые создают пробки и препятствуют правильной работе отопления.

Пружинные предохранительные клапаны, принцип работы:

Клапан предохранительный

Принцип работы пружинного предохранительного клапана состоит в противодействии силы пружины — усилию на золотник от давления рабочей среды (теплоносителя). Теплоноситель оказывает давление на пружину, которая сжимается. При превышении давления настройки золотник поднимается, и теплоноситель сбрасывается через отводящий патрубок. После того, как давление в системе снизилось до настроечного, клапан закрывается, и спуск теплоносителя прекращается.

Внутреннее устройство пружинного предохранительного клапана:

1 — корпус; 2 — сопла; 3 — нижняя регулировочная втулка; 4, 5 — стопорный винт; 6, 19, 25, 29 — прокладка; 7- верхняя регулировочная втулка;8 — подушка; 9 — золотник; 10 — направляющая втулка; 11 — специальная гайка; 12 — перегородка; 13 — крышка; 14 — шток; 15 — пружина; 16 — опорная шайба; 17 — регулировочный винт; 18 — контргайка; 20 — колпак; 21 — кулачок; 22 — направляющая втулка; 23 — гайка; 24 — заглушка; 25 — кулачковый вал; 27 — шпонка; 28 — рычаг; 30 — шарик.

Давление срабатывания пружинного предохранительного клапана устанавливается с помощью комплектации клапана различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание золотника к седлу. Однако на производствах с использованием агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной. Поэтому для пружинных клапанов, используемых на таких производствах, возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается.

При работе с агрессивными химическими средами пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС. Максимальная температура рабочей среды для предохранительных пружинных клапанов до +450°C, давление до 100 бар.

Сбросной предохранительный клапан срабатывает раньше, чем достигается давление настройки. Полностью клапан открывается, когда давление превышает настроечное на 10-15% (в зависимости от модели). Устройство полностью закрывается только по достижению давления на 10-20% меньше, чем настроечное, т.к. выходящий теплоноситель создает дополнительное динамическое давление.

Если система отопления функционирует стабильно, без сбоев и превышения давления, сбросной предохранительный клапан остается без «работы» в течение длительного периода времени и может засоряться. Поэтому рекомендуется периодически его прочищать.

Достоинства пружинных клапанов:

• простая конструкция оборудования;
• малые размеры и вес при больших проходных сечениях;
• возможность установки как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях;
• возможность получения высокой пропускной способности.

Недостатки пружинных клапанов:

• резкое возрастание усилия пружины при ее сжатии в процессе подъема золотника;
• возможность получения гидравлического удара при закрытии клапана;

Клапаны трехходового типа

Трехходовой клапан, имеющий ручное либо электрическое управление, не очень распространен среди потребителей.

Его устанавливают в системах, работающих при низких температурах.

Предохранители имеют три отверстия: входное, пара – выходных. Течение жидкости контролируется при помощи заслонки, шарообразной формы либо в форме штока. Перераспределение теплоносителя происходит за счет вращений.

Внимание! Клапаны устанавливают в котельных устройствах конденсационного типа, и тогда, когда несколько систем подключены к единому оборудованию для нагрева. Если в доме отопление включает радиаторы с теплым полом, при этом пол имеет температуру теплоносителя невысокую, а

Если в доме отопление включает радиаторы с теплым полом, при этом пол имеет температуру теплоносителя невысокую, а

котел снабжает все системы одинаково нагретой жидкостью. В данной ситуации требуется установка устройства перераспределяющее теплоноситель, в роли которого выступает трехходовой клапан.

Предохранитель этого вида предназначен для:

1.разграничения областей.

2.распределения количества воды по зонам.

3.смешивания жидкости из котла с водопроводной водой для охлаждения до нужной температуры в теплом полу.

Рекомендуют выбирать модели, имеющие сервопривод, чтобы не контролировать постоянно температуру своими руками. Механизм имеет датчик, установленный в контуре с низкой температурой. Если температура изменяется, то затвор срабатывает, чтобы открыть либо закрыть проход воды из обратки.

Настройка Предохранительного клапана

Настройка предохранительного клапана выполняется по месту установки, после завершения монтажных работ и промывки защищаемой системы. Для этого задают давление настройки, проверяют давление начала открытия, полного открытия и закрытия предохранительного клапана.

Давление настройки предохранительного клапана следует установить несколько выше максимального рабочего давления, соответствующего нормальному режиму эксплуатации защищаемой установки.

Давление полного открытия предохранительного клапана не должно превышать максимально допустимого давления для наиболее слабого элемента защищаемой системы.

Давление закрытия предохранительного клапана должно быть выше минимально допустимого давления, соответствующего нормальному режиму эксплуатации.

Настройка давления в пружинном предохранительном клапане выполняется вращением регулировочного винта сжимающего пружину, которая прижимает затвор к седлу, а настройка предохранительного клапана рычажной конструкции выполняется определением необходимой массы груза.

Предварительной настройки не требуют предохранительные клапаны давление настройки, которых фиксировано заводом изготовителем.

Работоспособным считается предохранительный клапан, если он обеспечивает герметичность перекрытия, полное открытие и закрытие затвора, а давления, настройки, начала открытия, полного открытия и закрытия отклоняются в пределах допустимых величин приведенных в паспорте клапана.

Пример: Настройка предохранительного клапана в системе отопления 10 этажного здания подключённого от автономной котельной (или по независимой схеме к тепловой сети). В месте установки предохранительного клапана на уровне подвала значения давлений составят:

Минимальное рабочее давление — определяется как сумма статического давления системы отопления, а это 10 этажей по 3метра=30м.вод.ст, плюс минимальное избыточное давление на уровне верхнего этажа – зададимся 5 метрами, итого Pmin = 30+5=35 м.вод.ст = 3,5 бар. Минимальное рабочее давление в системе отопления устанавливается при её заполнении холодной водой. Повышение температуры воды приводит к росту давления до максимального рабочего значения. Подробнее смотри Принцип работы расширительного бака.

Максимальное рабочее давление для системы отопления задаётся при расчёте закрытого расширительного бака, чем оно меньше тем больше потребный объём расширительного бака и тем выше его стоимость. Для нашего здания рациональным было бы принять максимальное рабочее давление — Pр=5,5 бар. Максимальное рабочее давление в закрытом контуре системы отопления достигается при максимальной температуре теплоносителя, то есть в самые холодные дни отопительного периода.

Максимально допустимое давление для системы отопления определяется пределом прочности наиболее слабого элемента циркуляционного кольца, предположим что оно составляет — Pmax=8 бар.

Для такой системы отопления предохранительный клапан должен быть настроен на давление Рн=6 бар, при этом давление начала его открытия составит примерно Рно=6,2 бара, давление полного открытия составит Рпо=6,8 бар, а давление закрытия Рз=4,8 бар.

Источник

4 Установка оборудования

Запланировав установку клапана, необходимо предварительно подготовить комплект инструментов. В работе потребуются: крестовые отвертки, гаечные и разводные ключи, герметик, рулетка, пассатижи.

Перед тем как начать работу, необходимо определить место для установки. Лучше всего закрепить клапан на подающей трубе, неподалеку от выходящего патрубка котла. Оптимальная дистанция между элементами — 250−350 мм.

В СНиП процесс монтажа указан пошагово. Определенные основные правила установки неизменны для любых видов клапанов:

• в пружинных механизмах ось обязана иметь вертикальное месторасположение и находиться под корпусом прибора;
• если предохранитель устанавливается не в группе безопасности, то около него обязан находиться манометр;
• чтобы не допустить повреждения корпуса во время вращения клапана, необходимо использовать ключ с той стороны, с которой происходит закручивание;
• в рычажно-грузовом механизме рычаг устанавливают в горизонтальном положении;
• на участке труб между оборудованием отопления и предохранителем запрещается установка кранов, обратных клапанов, циркуляционного насоса, задвижек;
• выходной патрубок подключается к канализационной системе не напрямую, а с включением приямки либо воронки;
• в системах, в которых передвижение воды происходит естественным способом, клапан устанавливается в самой высокой точке;
• сливная трубка, которая отводит тепловой носитель в канализацию или обратку, подсоединяется к выходящему патрубку клапана.

Условное сечение устройства выбирается с учетом утвержденных Гостехнадзором способов. Чтобы решить этот вопрос, нужно обратиться за услугами к специалистам. Если этой возможности нет, то для расчета можно использовать онлайн-программу.

После 9−10 срабатываний в установленном клапане происходит износ тарелки и пружины, в результате этого нарушается герметичность. В этой ситуации следует поменять защитное устройство на новое.

Предохранительный клапан — это надежный и простой в эксплуатации механизм, который даст возможность обезопасить ваш дом от непредвиденных аварийных случаев, происходящих в системах отопления. Для чего просто достаточно подобрать качественное устройство с подходящими показателями, а после произвести его правильную установку и настройку. Кроме этого, необходимо регулярно производить проверку состояния механизма.

Другая запорная арматура

В отопительной системе применяются игольчатые вентили. Игольчатый вентиль для отопления обладает формой затвора в виде узкого конуса. Он надежно перекрывает и регулирует поток воды при высоких давлениях.

Игольчатый вентиль

Электромагнитный клапан для отопления представляет собой простейшее и самое доступное решение ля автоматизации регулирования потока воды в трубах. Требования к воде – это отсутствие твердых частиц.

Компенсаторы отопления служат для компенсации деформаций трубопроводов под высокими температурами для того чтобы снизить вибрации.

Сервопривод для отопления

Компенсаторы отопления

Чтобы регулировать отопительные системы, применяется сервопривод для отопления схема установки которого предполагает простой механизм: на вход поступает вода, датчик подает на выход воду с необходимой дозировкой объема, напряжения и температуры.

Здесь есть специальный котел, который нагревает воду. Именно от такого прибора, как водяной калорифер для приточного отопления, зависит конструкция и назначение котла. Благодаря этому устройству холодная вода получает необходимое тепло от уже нагретой воды.

Как настроить предохранительный клапан

Настраивать клапан нужно по месту установки после завершения монтажных работ и после того, как промыта система. Задайте давление настройки, проверьте давление начала открытия и закрытия изделия.

Настройки нужно ставить чуть выше максимального рабочего давления, которое допустимо при нормальном режиме эксплуатации конструкции. А давление полного открытия не должно быть выше минимального уровня самого слабого элемента системы. Давление закрытия должно превышать показатель минимально допустимого.

Настраивать давление в пружинной конструкции нужно путем вращения специального винта, который сжимает пружину, а рычажную конструкции настраивают посредством нужной массы груза.

Итак, клапан готов к работе, если он в состоянии обеспечить герметичность перекрытия, а также полное открытие и закрытие затвора. Кроме того, давление может отклоняться в пределах допустимых колебаний, которые приведены в техническом паспорте изделия.