Как подобрать предохранительный клапан для системы отопления?

Алан-э-Дейл       16.04.2022 г.

Чем важны предохранительные клапаны для водонагревателей

Разберемся с устройством предохранительного прибора для водонагревателя и принципом работы.

Устройство

Само устройство очень простое. Конструкция состоит из двух цилиндров. Один большого объема, а другой меньшего. Цилиндры расположены перпендикулярно друг другу.

  1. Большой цилиндр. В нем расположен тарельчатый клапан, который поджимается пружиной. Он обеспечивает поступление воды в одну сторону. Тарельчатый клапан по своей сути является обратным клапаном. С обеих сторон цилиндр имеет нарезку для подключения к трубе и обогревателю.
  2. Малый цилиндр. Он размещен перпендикулярно к первому и имеет меньший диаметр. Цилиндр оснащен дренажным патрубком с тарельчатым клапаном внутри. Работает он в противоположную сторону.

Принцип работы

Нет ничего сложного в работе предохранительного клапана для водонагревателя.

  1. Под давлением холодной водопроводной воды обратный клапан открывается и емкость нагревателя наполняется.

  2. После заполнения бака холодной водой давление в баке становится выше внешнего, и клапан закрывается. Он будет открываться по мере расхода воды.
  3. Второй клапан имеет мощную пружину, которая срабатывает от повышенного давления в бойлере. При нагревании воды давление в бойлере повышается. И если оно превышает допустимое значение, то срабатывает пружина и через дренажное отверстие происходит сброс излишек воды. Так, давление в бойлере выравнивается до нормы.

Для внесения ясности в работу устройства смоделируем несколько ситуаций.

  • Пусть на входе в нагреватель отсутствует клапан, который перекрывал бы обратный отток холодной воды, подающейся в бак. Даже при стабильном давлении в водопроводе такой агрегат работать не сможет. Дело в том, что вместе с нагревом воды в баке растет давление. В какой-то момент давление в баке может превысить давление в водопроводе, и горячая вода начнет поступать в систему водопровода. Так, горячая вода может потечь из крана для холодной воды или из бачка унитаза.
  • Бывают случаи, когда в водопроводной системе падает давление (часто такое происходит в ночное время, когда снижается нагрузка на водонапорной станции). В этом случае вода из бака сливается в водопроводные трубы. ТЭНЫ вхолостую греют пустой бак, что приводит к неминуемому перегоранию. Конечно, по идее, автоматика должна не допустить процесса перегревания. Однако, не все модели оснащены такой функцией. Да и автоматика может просто подвести в самую трудную минуту.

Ужасно думать какие последствия могут ожидать, если из строя выйдет терморегулятор.

Для кипящей воды из бака нет выхода. Давление повышается, а вместе с ним повышается и точка кипения воды. Если открыть кран, то давление может упасть, точка кипения тоже падает. Это вызовет мгновенное вскипание воды, в результате образуется огромное количество пара, что может вызвать сильнейший взрыв.

Опасных ситуаций можно избежать если установить исправный клапан для водонагревателя.

Основные достоинства предохранительного устройства для водонагревателя.

  1. Блокирует обратный ток воды из нагревателя в водопроводную трубу.
  2. Не допускает резкого изменения давления в водопроводной системе.
  3. При повышении давления сбрасывает излишки воды из бойлера.
  4. При оснащении предохранительного устройства рычагом можно произвести слив воды для проведения работ по техобслуживанию.

Расчет

Расчет предохранительного устройства необходимо производить в соответствии с методикой, представленной в СНиП II-35 «Котельные установки».

Так как производители редко указывают в технических характеристиках реальную высоту подъема штока, в расчете данный параметр равен 1/20 диаметра седла. По этой причине типоразмер клапана в результате данного расчета получается несколько завышенным. В любом случае после подбора устройства необходимо сравнить тепловую мощность отопительной системы с рекомендуемой в техническом описании максимальной мощностью для выбранного типоразмера.

Установка предохранительного клапана требуется для защиты системы отопления от превышения уровня давления больше предельно допустимого значения. По этой причине расчет данного прибора должен сводиться к вычислению максимально допустимого прироста объема теплоносителя и определению возможных источников превышения давления.

Источниками прироста объема может послужить:

  • Перегрев в теплообменном или котельном агрегате с последующим парообразованием. При парообразовании жидкость способна увеличить свой объем в 461 раз, поэтому данный фактор при выборе клапана является преобладающим.
  • Выход автоматики управления подпиточных линий котельных и независимых отопительных систем из строя. Это может также послужить преобладающим фактором при подборе клапана.
  • Теплоноситель, нагреваясь в теплообменном или котельном агрегате, увеличивается в объеме. При нагреве удельный прирост объема от 0 до 100 °C, что составляет всего 4%, поэтому при подборе типоразмера устройства данного типа, это не является основополагающим моментом.

Выбранное оборудование должно обеспечивать сброс рассчитанного количества теплоносителя, по наиболее существенному фактору прироста объема.

Назначение

Газовый и электрический котлы устроены таким образом, что их мощность можно моментально «притушить» до мизерного значения или, наоборот, развить до максимума.

Совсем иначе обстоит дело с твердотопливным котлом. Интенсивность горения топлива в нем можно изменить путем открытия или закрытия воздушной заслонки, но мощность теплоотдачи при этом меняется далеко не сразу.

Такое свойство называется инерционностью. Его лишены только пеллетные котлы со шнековыми питателями, которые подают в агрегат столько топлива, сколько требуется на данный момент.

Если твердотопливный котел подключен к системе отопления с жидкостным теплоносителем, последний из-за инерционности теплогенератора может перегреваться. Пока он остается в жидкой фазе, опасаться нечего. Но как только произойдет вскипание, давление резко вырастет и теплообменник отопителя станет похожим на паровой котел.

Будучи рассчитанным на давление не более 3 атм (у некоторых котлов допустимое давление и того меньше – всего 2 атм), он лопнет, вследствие чего котел придет в негодность. Теплоноситель зальет котельную, а если имело место подключение к электричеству, то еще и вызовет короткое замыкание.

Чтобы избежать подобных неприятностей, в трубопровод отопительного контура поблизости от котла врезается предохранительный клапан, который при избытке давления просто сбросит часть теплоносителя.

Многие модели твердотопливных котлов выпускаются с уже встроенным предохранительным клапаном, врезанным прямо в теплообменник. Обычно он входит в состав так называемой группы безопасности, в которой, также, имеются воздухоотводчик и манометр.

Клапан предохранительный в тепловом узле

Помимо сбросного предохранительного клапана, о котором только что шла речь, система отопления может оснащаться клапаном перепускным. Этот узел стравливает теплоноситель из трубопровода подачи в обратку. Необходимость в этом возникает в двух случаях:

В случае применения твердотопливного котла: крайне важно, чтобы теплоноситель, поступающий в водяную рубашку такого котла, имел температуру хотя бы в 50 градусов. Если он окажется более холодным, стенки теплообменника покроются сверхагрессивным кислотным конденсатом, образующимся из дымовых газов

Избежать подобного инцидента можно путем добавления горячего теплоносителя из подачи в холодную обратку, для чего и монтируется байпас с перепускным клапаном. В данном случае он имеет сервопривод, который управляется установленным на обратке термодатчиком.
При наличии перед каждым радиатором регулирующего вентиля, управляемого терморегулятором: такой способ подключения сегодня очень распространен. Регулирующий вентиль позволяет менять теплоотдачу на радиаторе отдельно от всей системы.

Кроме того, с помощью такой арматуры двухтрубный отопительный контур можно идеально сбалансировать, добившись равномерной циркуляции теплоносителя через все батареи.

Однако, подавляющее большинство циркуляционных насосов не умеет учитывать состояние регулирующих вентилей и при любых обстоятельствах продолжает работать с той же подачей.

Клапан в разобранном виде

Если вентили прикрыты, например, при потеплении, перед ними образуется подпор, заставляющий теплоноситель следовать через арматуру с большой скоростью. При этом становится слышен характерный свист, что обитателям дома, конечно, понравиться не может.

Вот для того, чтобы избежать появление неприятных звуков, а также с целью разгрузки циркуляционного насоса в систему отопления и устанавливается перепускной клапан, который по байпасу перенаправит часть теплоносителя из подающей трубы в обратную.

Особенности трехходовых клапанов

Назначение и принцип работы трехходовых предохранительных клапанов несколько отличается от других вариантов и вот ключевые их отличия:

  • применение допустимо в низкотемпературных системах отопления для охлаждения носителя;
  • есть возможность регулировать изделие вручную или с помощью электропривода;
  • наличие одного входного и двух выходных отверстий;
  • для регулировки потока есть специальная заслонка в виде шара или штока, который направляет его в нужное отверстие.

Такие клапаны чаще всего применяются в системах отопления, которые включают в себя «теплые полы». Таким способом вода для обогрева полов будет гораздо прохладнее, чем вода в радиаторе.

Для изготовления трехходовых предохранительных клапанов применяют:

Латунные конструкции наиболее распространены при установке домашних систем отопления, а стальные и чугунные больше характерны для более крупных установок промышленного назначения.

Также стоит обратить внимание да взрывной предохранительный клапан, который способен предотвратить взрыв горючих газов или угольной пыли. Они сделаны таким способом, что если вещество взрывается, то повреждается лишь мембрана конструкции, а трубопровод остается невредимым

Изделие такого типа работает в автоматическом режиме. В зависимости от давления, их различают несколько их видов:

  • с давлением до 2 кПа;
  • до 40 кПа;
  • 150 кПа включительно.

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:

  1. 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.
  2. 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.

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН ОАО «НИИХИММАШ» Российской Федерации. ВНЕСЕН Госстандартом России.

2. ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 21 от 30 мая 2002 г.). За принятие проголосовали:

Наименование государства Наименование национального органа по стандартизации
Азербайджанская Республика Азгосстандарт
Республика Армения Армгосстандарт
Республика Беларусь Госстандарт Республики Беларусь
Республика Казахстан Госстандарт Республики Казахстан
Кыргызская Республика Кыргызстандарт
Республика Молдова Молдова-Стандарт
Российская Федерация Госстандарт России
Республика Таджикистан Таджикстандарт
Туркменистан Главгосслужба «Туркменстандартлары»

3. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 19 сентября 2002 г. № 335-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 12.2.085-2002 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2003 г.

4. Настоящий стандарт гармонизирован с международным стандартом ИСО 4126-91 в части терминологии и определений и Германским стандартом AD-Merkblatt A1-88 «Предохранительные устройства от превышения давления. Обеспечение сохранности от разрушения» в части расчета пропускной способности.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 12.2.085-82

Принцип действия

Большинству рядовых пользователей, сталкивающихся с закрытыми системами водяного отопления, знаком только один вид предохранительной арматуры – простой пружинный клапан с фиксированной настройкой, изображенный на фото. Причина понятна – указанные элементы устанавливаются повсеместно на любые котлы, поскольку входят в состав группы безопасности вместе с манометром и воздухоотводчиком.

Давайте разберемся, как работает обычный аварийный клапан, показанный выше на схеме:

  1. В нормальных условиях мембрана, прикрепленная к штоку и подпираемая пружиной, плотно сидит в седле и герметично перекрывает проход.
  2. Если происходит перегрев теплоносителя, он расширяется и создает в закрытой системе избыточное давление, частично компенсируемое расширительным баком.
  3. Когда величина подпора воды достигает порога срабатывания клапана (обычно – 3 Бар), пружина под ее воздействием сжимается и мембрана открывает проход. Автоматический сброс закипающего теплоносителя производится до тех пор, пока пружине не хватит силы снова закрыть проходное сечение.
  4. При возникновении аварийной ситуации хозяин дома может сам выполнить сброс избыточного давления, повернув рукоятку в верхней части изделия.

Несколько слов о том, где ставится сбросной клапан вместе с группой безопасности в закрытой системе отопления. Его место – на участке подающей магистрали в непосредственной близости от котла (рекомендуется не далее 0.5 м).

Наглухо соединять патрубок изделия с канализацией не стоит – мокрые пятна либо лужицы укажут на срабатывание клапана и проблемы в отопительной сети. Например, вышел из строя расширительный бак или дал сбой циркуляционный насос при работе с твердотопливным котлом (возможно, отключали электричество). Нередко устройство начинает подтекать из-за попадания мусора между седлом и тарелкой. Больше о его работе рассказывается в видеосюжете:

Уточняющая информация. Сбросные пружинные клапаны мастера и монтажники называют подрывными, потому что напор теплоносителя сжимает пружину и вызывает подрыв мембраны. Не путайте их со взрывными элементами, устанавливаемыми на дымоходы промышленных котельных, сжигающих природный газ.

Назначение и принцип работы трехходовых предохранительных клапанов несколько отличается от других вариантов и вот ключевые их отличия:

  • применение допустимо в низкотемпературных системах отопления для охлаждения носителя;

  • есть возможность регулировать изделие вручную или с помощью электропривода;
  • наличие одного входного и двух выходных отверстий;
  • для регулировки потока есть специальная заслонка в виде шара или штока, который направляет его в нужное отверстие.

Такие клапаны чаще всего применяются в системах отопления, которые включают в себя «теплые полы». Таким способом вода для обогрева полов будет гораздо прохладнее, чем вода в радиаторе.

Для изготовления трехходовых предохранительных клапанов применяют:

  • сталь;
  • латунь;
  • чугун.

Латунные конструкции наиболее распространены при установке домашних систем отопления, а стальные и чугунные больше характерны для более крупных установок промышленного назначения.

Также стоит обратить внимание да взрывной предохранительный клапан, который способен предотвратить взрыв горючих газов или угольной пыли. Они сделаны таким способом, что если вещество взрывается, то повреждается лишь мембрана конструкции, а трубопровод остается невредимым

Изделие такого типа работает в автоматическом режиме. В зависимости от давления, их различают несколько их видов:

  • с давлением до 2 кПа;
  • до 40 кПа;
  • 150 кПа включительно.

Для чего нужен предохранительный клапан?

Отопительные системы заполняются водой, температура которой равна примерно 15 градусам. Циркулируя по замкнутому контуру, теплоноситель нагревается, значительно увеличиваясь в объеме. В это время существенно повышается давление, оказываемое на внутреннюю поверхность труб и установленные в системе приборы.

Превышение допустимой нормы, в большинстве случаев более 3,5 бар, оборачивается:

  • протечкой в местах состыковки частей трубопровода;
  • повреждениями или разрывами соединительных элементов и труб, изготовленных из полимеров;
  • взрывом котлового бака;
  • коротким замыканием электрического оборудования в котельной.

Наиболее высокий риск аварийных ситуаций характерен твердотопливным котлам, в которых сложно регулировать мощность теплоотдачи.

Производительность электрического и газового оборудования быстро корректируется от стартовых до максимальных показателей и наоборот. Зачастую в них присутствует автоматика безопасности, отключающая рабочие элементы при чрезмерных повышениях температуры.

Интенсивность горения дров, угля и другого вида топлива в твердотопливном котле корректируется с помощью открытия/закрытия заслонки. При этом сила отдачи тепла меняется не сразу, а постепенно. По причине инерционности теплогенератора жидкий теплоноситель может сильно перегреваться.


Вместе с вычисляющим давление манометром и удаляющим воздух из системы воздухоотводчиком предохранительный клапан часто включают в состав группы безопасности

Когда дрова в камере хорошо разогреваются, доведя воду в сети до необходимых температурных отметок, доступ воздуха перекрывают, и активное пламя начинает затухать.

Однако в раскаленном состоянии топка продолжает выделять накопившееся тепло. Достигая 90-95 градусов, теплоноситель вскипает и запускает неизбежное интенсивное парообразование. Вследствие этого провоцируется резкий скачок давления.

Именно в таких обстоятельствах включается в работу предохранительный клапан. При достижении граничного параметра давления он открывает затвор, освобождая для образовавшегося пара путь наружу. После стабилизации значений, клапан автоматически закрывается и снова переходит в спящий режим.

Его монтаж обязателен не только для твердотопливных, но и для паровых котлов, а также печей, оснащенных водяным контуром. Многие модификации отопительного оборудования комплектуются эти прибором еще на этапе производства. Часто этот клапан является одним из элементов группы безопасности. Обычно устройство врезают непосредственно в теплообменник или устанавливают в трубопровод поблизости котла.

Зачем нужны клапаны на батареях

На радиаторах и батареях контура тоже устанавливаются клапаны, но их основная функция – удаление воздуха из системы.

Установленный клапан для радиатора отопления может быть ручным и автоматическим. Ручной клапан открывается и закрывается вручную с помощью ключа и отвертки.

Автоматический клапан на батарее отопления не требует оперативного вмешательства человека. Он прекрасно удаляет воздух, но его главный недостаток заключается в чувствительности к засорениям из-за загрязненности теплоносителя. Чтобы удалять растворенный воздух из теплоносителя и очищать его от грязи и шламов рекомендуется установка воздушных сепараторов.

Почему может подтекать клапан

Клапан сброса давления в отопительной системе может подтекать по разным причинам. В некоторых ситуациях это допустимый естественный процесс, в других случаях протечка говорит о неисправности прибора.

Подтекание клапана защиты может быть вызвано следующими причинами:

  1. Повреждением герметичного резинового стакана, диска в результате многократного использования. Если при ремонте деталь на замену не удастся обнаружить в продаже или она не входит в комплектацию, придется менять прибор полностью.
  2. В пружинных видах открывание бокового спускного патрубка происходит постепенно, при пограничных значениях давления или кратковременных скачках клапан может частично срабатывать и капать, что не говорит о его неисправности.
  3. Подтекание могут вызвать неправильная настройка или неисправности расширительного бака — повреждение его мембраны, выход воздуха через разгерметизированный корпус или испорченный ниппель. В этом случае возможны резкие скачки давления в результате гидроударов, вызывающие периодическое кратковременное вытекание теплоносителя через предохранительный клапан.
  4. Причина подтекания некоторых регулируемых клапанов – просачивание жидкости по штоку через верх во время срабатывания.
  5. Если на отводном патрубке создается противодавление выше порога срабатывания прибора, также происходит протечка.

Внешний вид, стоимость некоторых марок спускных клапанов

Предохранительный клапан паровых котлов призван защищать их от превышения давления в системе, вызванного разными факторами, и является обязательным элементом при эксплуатации данного вида оборудования. В продаже имеется широкий ряд предохранительных устройств от китайских, отечественных и европейских производителей, отличающихся относительно невысокой стоимостью. При покупке рациональные выбрать защитную группу из нескольких приборов, куда дополнительно входят манометр и воздушный спускной клапан.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.