Предохранительный клапан в системе отопления: конструктивные особенности и принцип действия

В обвязке твердотопливного котла имеется элемент, который большую часть времени фактически бездельничает.

Речь идет о предохранительном клапане. Но если возникает опасность аварии, именно этот «бездельник» помогает ее предотвратить.

В этой статье мы поговорим о том, как именно функционирует предохранительный клапан в системе отопления и какими бывают эти устройства сегодня.

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:

1. 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.
2. 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.

Виды предохранительных клапанов

На сегодняшний день придумано немало конструкций предохранительных клапанов. Они могут отличаться следующими особенностями:

Механизмом прижима тарелки

По данному признаку приборы делятся на две группы:

• пружинные,
• рычажно-грузовые (сегодня применяются только на трубопроводах диаметром более 200 мм).

Высотой подъема запорного механизма

Различают такие виды:

1. Малоподъемные: тарелка поднимается не выше, чем на 5% диаметра седла. Для таких клапанов характерны простая конструкция и малая пропускная способность, ввиду которой их применяют только на сосудах с жидкостями (жидкость является несжимаемой, поэтому для стабилизации давления достаточно сбросить совсем небольшое ее количество).
2. Полноподъемные. Затвор поднимается гораздо выше, позволяя сбросить большое количество среды. Благодаря этому полноподъемными клапанами можно оснащать сосуды как с жидкостями, так и со сжатыми газообразными веществами, в т.ч. паром.

Постоянно контролировать исправность отопительных приборов человек не в состоянии. На помощь приходит такой прибор как группа безопасности котла. Разберемся в принципе работы такой системы и рассмотрим особенности установки.

Разновидности систем отопления для двухэтажного дома смотрите в этом обзоре.

Монтаж систем отопления работа ответственная, так как ошибки в этом процессе могут привести к тому, что обогрев окажется малоэффективным и при этом дорогим. По этой ссылке https://4air.ru/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/montazh.html представлена полезная информация по монтажу отопительных систем: от списка необходимых материалов до стоимости работ.

Скоростью срабатывания

Снова две разновидности:

1. Пропорциональные. Затвор открывается постепенно и на величину, пропорциональную давлению в сосуде. Уровень среды меняется плавно, а при закрытии клапан не провоцирует гидроудары.
2. Двухпозиционные.

Последние могут быть либо закрытыми, либо полностью открытыми.

Открываются резко, сбрасывая при этом большое количество среды, но и закрываются резко, вызывая гидроудары.

Принцип работы

Снаружи на затвор клапана действует механизм прижима, стремясь удерживать его в закрытом положении, а изнутри – давление среды. Пока сила давления имеет меньшее значение, чем сила прижимного механизма, клапан остается закрытым. Если же давление превышает допустимое значение, оно преодолевает сопротивление механизма прижима и открывает затвор.

При этом некоторый объем находящегося в сосуде вещества вытекает наружу, вследствие чего давление в сосуде стабилизируется и клапан снова закрывается.

В пружинных клапанах роль прижимного механизма играет пружина. В рычажно-грузовых затвор удерживается весом груза, многократно усиленного посредством рычага.

Где и как правильно монтируется предохранительный клапан для котла?

В автономных системах сбросной предохранительный клапан для отопления устанавливается как можно ближе к выходному (подающему) патрубку котла. Расстояние в 200 – 300 мм является наиболее подходящим. На участке трубопровода между теплогенератором и предохранительным клапаном установка запорной арматуры запрещена.

Бытовые клапаны имеют небольшие размеры, поэтому всегда снабжаются резьбой. Перед навинчиванием изделия на трубу последнюю нужно обмотать уплотнителем. Бывалые сантехники предпочитают использовать в этом качестве обычную паклю.

Фторопластовый уплотнитель (ФУМ-ленту) применять не рекомендуют, так как она может не выдержать высокой температуры (для фторопласта предел составляет 200 градусов) и дать течь.

Группа безопасности котла с предохранительным клапаном

Клапан должен иметь уклон только в сторону котла. При соблюдении этого условия гидравлическое сопротивление при воздействии давления на затвор будет минимальным.

Вращая клапан, следует браться ключом за ту сторону, с какой происходит навинчивание. Если взяться с противоположной стороны, так чтобы крутящий момент передавался через корпус, последний может треснуть.

Обе трубы, между которыми располагается клапан, должны занимать соосное положение без дополнительных усилий: запрещается подтягивать трубу к клапану или клапан к трубе.

Условный диаметр и регулировка

Проходное сечение предохранительного клапана должно быть равным или превышать сечение трубы, на которой он установлен. В противном случае гидравлическое сопротивление устройства окажется слишком большим, вследствие чего работа системы будет нарушена.

Регулировка предохранительного клапана системы отопления зависит от типа прижимного механизма. В пружинных приборах имеется колпачок, вращением которого устанавливается предварительное сжатие пружины. Эти изделия характеризуются высокой точностью регулировки, составляющей +/- 0,2 атм.

Рычажно-грузовые клапаны настраиваются с меньшей точностью. Для этого нужно сдвинуть груз вдоль рычага либо нарастить его массу.

Рекомендации по выбору и установке

Сегодня в быту применяют только пружинные клапаны. Они компактны, недороги, но обладают некоторыми особенностями:

• во время подъема тарелки сила воздействия пружины из-за ее сжатия увеличивается – это следует учитывать при регулировке,
• поскольку пружина давит на затвор постоянно, тот может прилипать к седлу (выбирайте модели с ручкой для контрольного открытия клапана вручную).

Рычажно-грузовые клапаны залипанием не страдают (груз лежит на опоре), но ввиду больших габаритов и высокой стоимости сегодня применяются только на магистральных трубопроводах.

Не обязательно приобретать регулируемый клапан. Изделия с фиксированной настройкой стоят гораздо дешевле.

Важной характеристикой является относительная разница между давлением в начале движения затвора и при его полном открытии. Она должна составлять:

• при номинальном давлении в трубопроводе менее 2,5 атм: 15%,
• при давлении свыше 2,5 атм: 10%.

Таким образом, для сосуда с большим давлением требуется более быстросрабатывающий клапан.

Выходной патрубок клапана обычно подключают к канализации, но не напрямую (иначе канализация окажется под давлением), а через видимый разрыв струи: из клапана теплоноситель поступает в воронку, раковину или приямок, а уже оттуда – самотеком в канализацию.

В работе централизованных сетей теплоснабжения активно применяется элеваторный узел системы отопления. Читайте о назначении элеваторного узла и смотрите схемы его подключения.

Какие функции выполняет байпас в системе отопления и в каких случаях его установка необходима, читайте в данной теме.

Видео на  тему