Назначение предохранительного клапана
В отличие от систем отопления с открытым расширительным баком, где перепады давления приводят к увеличению объема теплоносителя в емкости или, в аварийных ситуациях, испарению воды в окружающую среду, в замкнутом контуре все процессы происходят внутри котла и трубопровода. Для удаления из закрытой системы излишков расширившегося рабочего тела используют автоматические клапаны, настроенные на его физические параметры, точнее, давление.
При эксплуатации наибольшую величину давления и температуры теплоноситель имеет на выходе котла, к тому же нагревательное оборудование является самым дорогостоящим в системе — из-за этих факторов предохранительный клапан сбросной системы отопления устанавливают рядом с котлом и он предназначен для его защиты.
Как работает предохраняющий клапан
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.
Разновидности устройств и принцип действия
В конструкцию спускного клапана входят два обязательных компонента: запорная деталь, состоящая из седла и затвора, и задатчик силового воздействия. Различают несколько видов оборудования, имеющих свои особенности. Они классифицируются по определенным признакам.
Классификация #1 — по механизму прижима
В отопительных системах частных домов, квартир и промышленных установок небольшой мощности предпочтение отдается пружинному типу изделия.
Устройство отличается простым и надежным строением, компактными габаритами, возможностью комбинирования с другими элементами блока безопасности, доступной ценой. Сила сжатия пружинного механизма зависит от параметра давления, при котором срабатывает клапан. На диапазон настройки влияет упругость самой пружины.
Принцип действия пружинных предохранителей заключается в следующем:
- на затвор устройства воздействует поток воды;
- движение теплоносителя ограничивается усилием пружины;
- критическое давление превышает силу сжатия, приподнимая шток золотника вверх;
- жидкость отправляется в выходной патрубок;
- внутренний объем воды стабилизируется;
- пружина закрывает затвор, возвращая его в первоначальное положение.
Корпус пружинистого устройства делают из качественной высокопрочной латуни с применением технологий и методик горячего штампования. В производстве пружины используется сталь. Мембрану, уплотнители и рукоятку изготавливают из полимеров.
Некоторые торговые марки выпускают оборудование с уже установленными заводскими настройками. Также в ассортименте есть модели, настраиваемые по месту монтажа в период пусконаладочных работ.
Рычажно-грузовые предохранители распространены не так широко. В частных автономных системах с котлом их монтируют редко. Эксплуатация сосредоточена в промышленной отрасли на крупных производствах, где диаметр трубопроводов составляет не меньше 200 мм.
Усилие на шток в таких механизмах дает не пружина, а груз, навешенный на рычаг. Он передвигается по длине рычага, регулируя силу, с которой шток будет прижиматься к седлу.
Рычажно-грузовой клапан открывается, когда давление среды с нижней части золотника превышает показатели, исходящие от рычага. После этого вода уходит через специальное сбросное отверстие.
Давление срабатывания, как и диапазон настроек, определяется длиной рычага и массой груза. Рычажные предохранители не уступают пружинным приборам в плане надежности, но стоят дороже. Приспособления устанавливают на фланцевые соединительные детали труб с диаметром условного прохода от 50 и более.
Классификация #2 — по высоте подъема затвора
В малоподъемных предохранительных клапанах затвор поднимается не выше, чем на 0,05 диаметра седла. Механизм открытия в подобном оборудовании пропорциональный.
Ему свойственна низкая пропускная способность и самая примитивная конструкция. Малоподъемное оборудование применяют на сосудах с жидкой средой.
У полноподъемных приборов подъем затвора выше. Это означает, что их пропускная способность намного лучше, чем у предыдущего варианта, поэтому они способны сбрасывать более масштабные объемы излишков теплоносителя.
Классификация #3 — по скорости срабатывания
Затворная крышка пропорциональных предохранительных клапанов открывается постепенно. Как правило, величина открытия пропорциональна росту давления, оказываемого на внутреннюю поверхность. Одновременно с подъемом механизма плавно увеличиваются объемы сбрасываемого теплоносителя.
Конструкция устройств не ограничивает возможности их использования в сжимаемой среде, но все-таки они преобладают в системах с водой и другой жидкостью.
Особенность двухпозиционных клапанов – моментальное срабатывание с полным открытием после достижения граничных отметок давления в системе, при которых открывается затвор предохранителя.
Специалисты рекомендуют эксплуатировать эти приспособления в сжимаемых средах. К числу их главных недостатков относят наличие характерных автоколебаний затвора.
При монтаже двухпозиционного клапана в отопительной системе с жидким теплоносителем следует учитывать, что во время резкого открытия затвора произойдет сброс большого количества воды.
Из-за этого слишком быстро упадет давление. Клапан мгновенно закроется, что повлечет за собой гидравлический удар. Пропорциональные устройства подобных рисков не вызывают.
Советы напоследок
Если вы живо интересуетесь безопасностью котельной и надежной работой отопительного оборудования, то рекомендуем при покупке арматуры хорошенько изучить ассортимент. Дело в том, что на рынке появляются новые полезные продукты, которые невозможно обозреть в рамках данной статьи, а вам они могут пригодиться.
Эксплуатационный момент. Отслеживайте состояние предохранительных клапанов, чтобы вовремя засечь срабатывание и разобраться в причинах. Устройства для теплового сброса направляйте в канализационную воронку с разрывом струи – неожиданный плеск воды в котельной и мокрые следы дадут понять, что имела место аварийная ситуация.
Как выбрать предохранительный клапан
Основной критерий выбора предохранительного устройства – технические параметры отопительной системы, указанные в проектной документации.
В большинстве современных закрытых систем отопления используются стандартные латунные предохранительные клапаны прямого действия.
Они подходят для установки в системы, работающие на дизельных, газовых или электрических котлах.При достижении критической температуры и давления предохранительный клапан практически мгновенно прекращает дальнейший нагрев рабочей среды и предотвращает аварию.
Простые латунные предохранительные клапаны рассчитаны на превышение давления рабочей среды до 3-6 бар.
При выборе клапана для дизельных, газовых и электрических котлов нужно выбирать предохранительные устройства, способные выдержать давление, на 20-25% превышающее нормальное рабочее давление в системе.
Для твердотопливных котлов, работающих на торфе, брикетах или угле, нужно более тщательно выбирать вид сбросников, т.к. твердое топливо не может прекратить горение моментально и еще некоторое время после выключения продолжают нагревать воду.
Для них подходят современные предохранительные клапаны теплового сброса, рассчитанные на максимальное рабочее давление 10 бар. То же самое относится к твердотопливным котлам в открытых системах отопления, в которых сбросные клапаны эффективнее всего работают, реагируя на повышение рабочей температуры, а не давления.
Нежелательно выбирать дешевое инженерное оборудование от китайских производителей: оно обычно не отличается высоким качеством и быстро выходит из строя. Показателем износа является повышение количества срабатываний клапана.
Рекомендуем ознакомиться: Для чего нужен обратный клапан на воду и как его правильно установить?
Механизм прижима
Рычажно-грузовые предохранительные клапаны рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубы не менее 200 мм, поэтому используются в промышленных отопительных системах.
Для индивидуального отопления частного дома лучше приобрести устройство с пружинным механизмом, это стандартный, надежный и часто используемый вид сбросного клапана.
Высота подъема
Клапаны сброса давления имеют разную высоту подъема затвора:
- Малоподъемная модель ПС-350.Малоподъемные. Высота затвора в малоподъемных клапанах не превышает 1/20 диаметра седла. Имеют относительно низкую пропускную способность и простую конструкцию. Применяются в магистралях с жидким теплоносителем. Как правило, малоподъемной предохранительной арматуры достаточно для системы отопления с водяным контуром мощностью до 40-43 кВт. Для предотвращения аварии в таких системах необходимо сбросить небольшой объем теплоносителя.
- Полноподъемные. Высота затвора в полноподьемных клапанах больше или равна диаметру седла. Как правило, это рычажно-грузовые механизмы, более дорогие и сложные по конструкции. Полноподъемные клапаны имеют высокую пропускную способность, могут быть установлены на магистрали, в которых циркулируют газы, пар или сжатый воздух.
Полноподъемная модель PN 16.
Скорость срабатывания механизма
По скорости срабатывания предохранительные клапаны делятся на пропорциональные и двухпозиционные.
В отопительных системах частного дома лучше использовать пропорциональные клапаны, опять таки, их достаточно для большинства систем. Затворная крышка таких устройств открывается постепенно, пропорционально возрастанию давления в магистрали, соответственно и объем сбрасываемого теплоносителя возрастает пропорционально. В таких клапанах отсутствуют автоколебания, они поддерживают корректный уровень давления и стоят дешевле.
Двухпозиционная предохранительная арматура отличается моментальным подрывом и полным открытием клапана. Такой механизм позволяет быстро сбросить большие объемы теплоносителя, однако создает риск гидроудара: из-за быстрого сброса большого количества жидкого теплоносителя, в магистрали существенно снижается давление, после чего клапан резко закрывается. Поэтому двухпозиционную предохранительную арматуру рекомендуют устанавливать на магистрали со сжимаемой средой (воздух, газ, пар).
Диаметр
Диаметр предохранительного клапана сброса давления в системе отопления не должен быть меньше разъема подводящего патрубка. В противном случае, работе механизма будет мешать постоянное гидравлическое давление.
Производитель
Поскольку предохранительные клапаны имеют довольно простую конструкцию, а современные модели в большинстве случаев изготавливаются из латуни по одинаковой технологии, критических различий между арматурой различных производителей нет.
Правила монтажа и настройки
Запланировав самостоятельный монтаж предохранительного клапана для отопления, следует заранее подготовить набор инструментов. В работе не обойтись без разводных и гаечных ключей, крестовой отвертки, пассатижей, рулетки, силиконового герметика.
Прежде чем начать работу, нужно определить подходящее для монтажа место. Предохранительный клапан рекомендуют крепить на подающем трубопроводе недалеко от выходного патрубка котла. Оптимальное расстояние между элементами – 200-300 мм.
Все компактные бытовые предохранители оснащены резьбой. Чтобы добиться полной герметичности при накручивании, необходимо уплотнить трубу паклей или силиконом. ФУМ-ленту использовать нежелательно, так как она не всегда выдерживает критически высокую температуру
В нормативной документации, которой комплектуется каждый прибор, процесс монтажа обычно расписан пошагово.
Некоторые ключевые правила установки неизменны для всех типов клапанов:
- если предохранитель монтируется не в составе группы безопасности, рядом с ним ставится манометр;
- в пружинных клапанах ось пружины должна иметь строго вертикальное положение и располагаться под корпусом устройства;
- в рычажно-грузовом оборудовании рычаг размещают горизонтально;
- на участке трубопровода между отопительным оборудованием и предохранителем не допускается монтаж обратных клапанов, кранов, задвижек, циркуляционного насоса;
- для предотвращения повреждений корпуса при вращении клапана, нужно подбираться ключом с той стороны, где осуществляется навинчивание;
- сливная трубка, отводящая теплоноситель в канализационную сеть или обратную трубу, подключается к выходному патрубку клапана;
- выходной патрубок подводится к канализации не прямиком, а с включением воронки или приямка;
- в системах, где циркуляция жидкости происходит по естественной схеме, предохранительный клапан ставится в наивысшей точке.
Условный диаметр прибора подбирается на основании разработанных и утвержденных Гостехнадзором методик. В решении этого вопроса разумнее обращаться за помощью к профессионалам.
Если такой возможности нет, можно попробовать воспользоваться специализированными онлайн-программами для расчета.
Для снижения гидравлических потерь во время давления среды на тарелку клапана монтаж аварийного оборудования выполняется с уклоном к котельной установке
На регулировку клапана влияет вид прижимной конструкции. В пружинных приспособлениях есть колпачок. Предварительное сжатие пружины настраивается путем его вращения. Точность регулировки у этих изделий высокая: +/- 0,2 атм.
В рычажных устройствах настройки выполняются посредством наращивания массы или передвижения груза.
После 7-8 срабатываний в установленном аварийном устройстве изнашивается пружина и тарелка, вследствие чего может нарушиться герметичность. В таком случае целесообразно заменить клапан на новый.
1 Общие сведения
Системы отопления наполняются водой с температурой около 16 градусов. Перемещаясь по замкнутому кругу, тепловой носитель нагревается, расширяясь в объеме. При этом значительно увеличивается давление, которое оказывает разрушительное воздействие на внутреннюю поверхность трубопровода и находящиеся в системе приборы.
Увеличение допустимой нормы, как правило, больше 3,65 бар, может привести к следующим последствиям:
- повреждение либо разрыв соединительных участков, сделанных из полимеров;
- протечка в месте соединения труб;
- замыкание электрического оборудования;
- взрыв котла.
Самый высокий риск относится к твердотопливным котельным устройствам, в которых сложно отрегулировать мощность тепловой отдачи. Мощность газовых и электрических котлов можно быстро откорректировать от стартовых показателей в меньшую сторону. Зачастую в этом оборудовании находится группа безопасности, которая отключает рабочие элементы во время значительного увеличения температуры.
Интенсивность горения в твердотопливном котле можно откорректировать при помощи закрытия либо открытия заслонки. Причем сила отдачи тепловой энергии изменяется не сразу, а со временем. Из-за инерционности теплового генератора горячая жидкость может сильно нагреваться.
Если уголь в топке сгорания хорошо нагревается, доведя жидкость до требуемого температурного режима, то доступ кислорода закрывают, и активное пламя затухает.
Именно в этих случаях в работу включается аварийный клапан сброса давления в системе отопления. Во время достижения критичного показателя он открывает заслонку, освобождая выход для пара. После нормализации показателей клапан закрывается и заново переходит в режим ожидания.
Устройство предохранительного клапана для котла обязательно не только для твердотопливного отопительного агрегата, но и для парового оборудования. Большинство отопительных котлов на сегодняшний день комплектуются этим прибором еще на стадии изготовления.
Как выбрать клапан для отопительного котла
Подбирая предохранительный клапан для отопления, руководствуются следующими соображениями:
- 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).
- 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.
- 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.
Устройство и принцип работы в зависимости от вида
Рычажно-грузовой
Рычажные предохранительные клапаны применяются исключительно в промышленных системах, рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубопровода свыше 200 мм.
Навешенный на рычаг груз, оказывает давление на шток. При превышении силы, которую оказывает давление в системе с одной стороны, над силой, которую оказывает груз с другой стороны, шток открывается, выпуская теплоноситель или пар. Как только силы давления внутри системы становится недостаточно (оно не достигает критической отметки), шток под весом груза на рычаге перекрывает систему.
Рычажно-грузовой сбросной клапан в разрезе.
Таким образом, критическое давление, при котором необходимо произвести сброс, регулируется длинной рычага и весом на нем.
Пружинный
Более современным и более дешевым является пружинный предохранительный клапан. Он не уступает по эффективности рычажно-грузовому, надежен и имеет компактные габариты, поэтому широко используется в системах индивидуального отопления частных домов.
Работает пружинный сбросной клапан по такому же принципу, только вместо груза на шток воздействует пружина:
- со внутренней стороны на затвор устройства оказывает давление поток воды или пар;
- с другой стороны золотник, прижатый штоком, на который воздействует пружина;
- давление в системе превышает прижимную силу пружины, шток золотника поднимается вверх, происходит разгерметизация;
- теплоноситель или пар выходит через выпускной патрубок;
- давление внутри системы снижается и становится ниже прижимной силы пружины, которая снова перекрывает затвор, возвращая механизм в исходное положение.
Принцип работы пружинного предохранительного клапана, предназначенного для системы индивидуального отопления. Существуют как рассчитанные на конкретное давление (например, 3, 6 или 8 бар), так и регулируемые клапаны, критическое давление для сброса в которых устанавливается при монтаже. Также они могут быть открытыми или закрытыми. Первые сбрасывают воду или пар во внешнюю среду, закрытые клапаны – в подключенный к ним трубопровод.
Клапаны теплового сброса
Пружинные предохранительные клапаны также несовершенны. Помимо того, что работают они исключительно в закрытых системах (т.к. кипение теплоносителя в системе с открытым расширительным баком может происходить без повышения давления), пружинные механизмы срабатывают, когда температура теплоносителя уже превысила существенную отметку – свыше 95-100°C.
Наиболее эффективным, но крайне дорогостоящим является клапан теплового сброса, реагирующий на повышение температуры теплоносителя, а не давления в системе. Принцип работы заключается во все той же мембране, которая контролируется пружиной, но приводится в действие он не напором потока воды, а термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагревании от теплоносителя.
Конструкция
Типовой предохранительный клапан для котла имеет разборную конструкцию и состоит из следующих основных элементов:
Корпус. Обычно изготавливается из латуни и имеет вид тройника. По его сторонам расположены нижнее входное резьбовое отверстие, боковой выходной патрубок и верхнее седло, на которое усаживается фасонный уплотнитель.
Запорная группа. Представляет собой подпружиненный шкив с цилиндрическим (дисковым) концевым запорным элементом, на который одевается эластичный резиновый уплотнитель в виде стакана (диска).
Крышка. В верхний резьбовой патрубок латунного корпуса вкручивается крышка черного цвета из термостойкого полимера, удерживающая подпружиненный шток в рабочем положении. На верхних гранях крышки имеются выступы, по которым скользит фигурный в нижней части верхний колпачок, соединенной с запорным штоком. При повороте на определенный угол колпак поднимается вместе со штоком и открывает боковой патрубок — это позволяет использовать предохранительный клапан для отопления всегда открытым в ручном режиме.
Колпачок. Полимерная деталь обычно красного цвета с ребристой боковой поверхностью, прикручивается к полому внутри штоку винтом. Имеющиеся в нижней части колпачка пологие выступы при его вращении попадают на зубцы крышки — ручка приподнимается вместе с подпружиненным затвором и открывает боковой канал, позволяя сбрасывать давление вручную.
Регулировочная шайба. Внутренняя стенка крышки имеет резьбу, в которой вращается гайка регулировки, при опускании вниз она сжимает пружину — таким образом происходит увеличение порога срабатывания клапана. При выкручивании гайки вверх пружина ослабляется и давление срабатывания уменьшается. Для проворачивания гайка оснащена поперечным шлицем в верхней части под плоскую отвертку.
Клапан для водонагревательных бойлеров – конструкция и внешний вид
