Схемы использования предохранительных клапанов теплового сброса в обвязках твердотопливных котлов

Предохранительные клапаны для отопления

Работа автономной отопительной системы не всегда может быть стабильна. Резкие перепады температуры и как следствие – давления, сказываются на целостности соединения труб и радиаторов. Для предотвращения этого необходимо специальное защитное устройство — предохранительный клапан для системы отопления: подбор, установка его входит в обязательный перечень монтажных работ.

В настоящее время для работы перепускных клапанов применяются два различных по своей сути принципа работы – пружинный и рычажно-грузовой. Последний чаще всего используются для больших магистралей центрального отопления. Рассмотрим специфику работы каждого из них.

Пружинные клапана

Схема пружинного перепускного клапана

Этот сбросной предохранительный клапан системы отопления устанавливается в частных домах и квартирах.

Принцип действия этого механизма заключается в следующем. Поток жидкости воздействует на затвор капана, движение которого ограничивается пружиной. Как только значение давления превысит силу сжатия пружины – шток поднимется вверх. В результате этого теплоноситель поступит в выходной патрубок. После стабилизации внутреннего объема воды пружина клапана предохранительного для котла отопления вернет затвор в исходное положение. В итоге поток теплоносителя перестает поступать в выходной патрубок.

Такой тип сбросного предохранительного устройства применяется для трубопроводов больших диаметров (от 200 мм). В нем вместо пружины усилие на шток оказывает груз с различной массой.

Перед тем как подобрать предохранительный клапан для системы отопления с подобной конструкцией, необходимо ознакомиться со спецификой его эксплуатации. Прежде всего – это грубая настройка критического значения давления. Сделать это можно изменяя массу на внешнем рычаге. У пружинных моделей это можно сделать провернув регулирующий колпачок. Причем минимальное изменение значения давления может составлять 0,2 бар.

Пружинный предохранительный клапан в разрезе

Процесс подбора предохранительного клапана системы отопления должен основываться на ее эксплуатационных характеристиках. Для этого помимо параметров отопления нужно ознакомиться с нормативным документом – ГОСТ 24570-81, который подробно описывает критерии выбора.

Так как рычажно-грузовые механизмы применяются в больших трубопроводах, то будут рассмотрены условия для пружинных моделей предохранительного клапана для котла отопления. Они разделяются на несколько основных пунктов – требования к механизму, трубопроводам и материалу изготовления.

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.

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

Регулировочный механизм обязательно защищен от непосредственного влияния горячей воды.

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.

Во время монтажа предохранительный клапан системы отопления должен иметь уклон только в сторону котла. Это обеспечит минимальные гидравлические потери при воздействии давления на тарелку.

Корпус чаще всего изготавливается из латуни, так как этот материал имеет минимальный коэффициент температурного расширения, надежен и доступен в финансовом плане. Подбор предохранительного клапана системы отопления по этому параметру очень важен – при достижении максимального давления корпус не должен разрушаться.

Для предохранительного клапана отопления принцип работы заключается еще и в своевременной настройке значения давления срабатывания. Чтобы сделать это максимально быстро регулирующий блок изготавливается из специального термостойкого пластика. Он не изменяет своей геометрии и остается жестким даже при максимальной температуре воды.

Схема отопления с установленным предохранительным клапаном

Профессиональная установка предохранительного клапана в системе отопления заключается в учете не только его характеристик, но и работы расширительного бака. Как только последний не сможет расширить внутренний объем труб – перепускной клапан должен сработать и удалить излишек воды из труб.

По правилам сбросной предохранительный клапан для системы отопления должен устанавливаться сразу после выходного патрубка котла (на схеме это элементы 3 и 4). Оптимальное расстояние между ними составляет 20-30 см. Для визуального контроля перед ним монтируется манометр. По его показаниям можно определить текущее состояние системы.

Существуют определенные правила установки предохранительного клапана в системе отопления:

• Перед устройством и котлом нельзя монтировать запорное оборудование – задвижки, краны и т.д.;
• Для удаления излишка воды на выходной патрубок правильно выбранного предохранительного клапана отопления устанавливается сливная трубка. Она может быть соединена с обратной или канализационной трубой;
• В закрытой гравитационной системы предохранительный отопительный клапан устанавливается в самой высокой точке.

Помимо этого нужно периодически проводить проверку состояния механизма. Для пружинных моделей характерно «слипание» тарелки со стенками корпуса. Это повышает значение максимального давления открытия предохранительного клапана в системе отопления. В результате при превышении допустимого значения давления устройство не сработает.

Если же количество аварийных спусков было 7-8 раз — специалисты рекомендуют заменить клапан. Это связано с естественным износом пружины и тарелки.

В большей степени последнее относится к условиям эксплуатации предохранительного клапана для отопления, чем к принципу его работы. Однако без этого даже при идеально выполненном монтаже повышается вероятность некорректного функционирования устройства.

Что следует учитывать во время подбора предохранительного клапана в автономную систему отопления? Соответствие его технических характеристик эксплуатационным. Также важно правильно соединить его с патрубком. Для этого лучше всего использовать традиционную паклю для труб. Лента ФУМ может не выдержать температурного воздействия, в результате чего появится течь.

Если не ограничивать нагрев воды в котле и трубопроводах, то она закипает и переходит в паровую фазу, вызывая подъем давления в сети до критического уровня. Результат — разрыв магистрали либо обшивки теплогенератора и полное помещение пара. Для предупреждения описанной аварийной ситуации служит предохранительный клапан, сбрасывающий давление в системе отопления заблаговременно. Так что подбору этого важного элемента следует уделить особое внимание, в чем вам и поможет данный материал.

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 – эти изделия устанавливаются повсеместно на любые котлы, поскольку входят в состав группы безопасности вместе с манометром и воздухоотводчиком.

Примечание. Настенные генераторы тепла, функционирующие на электричестве и природном газе, оснащаются предохранительными элементами с завода. Они помещены внутрь корпуса и снаружи не видны.

Предлагаем ознакомиться Воздух в системе отопления частного дома

Ну так и чего «огород городить» — есть же ведь уже защита? Если что-то пойдет не так, например, повышение температуры в контуре вызовет рост избыточного давления, клапан сработает, и чрезвычайное происшествие будет предотвращено. Правда ведь?

Увы, не всегда это так на все 100%. От избыточного давления, да, такая защита должна помочь. А вот с температурой – вопрос более сложный.

Допускать доведение теплоносителя до точки кипения (условно 100 ℃) в бытовой котельной технике – недопустимо! Поэтому граница в 95, максимум 100 ℃ должна стать «непроходимой». Слишком высокая температура может привести к деформации теплообменника котла, к разрыву труб проложенного контура или соединений между ними. к массовому парообразованию и появлению газовых пробок, к другим не только неприятным, но и чрезвычайно опасным последствиям.

Не забываем, что в замкнутых объёмах, при повышенном давлении в системе, точка кипения смещается значительно выше. То есть при неконтролируемой температуре может возникнуть чрезвычайно опасная ситуация. Вода уже перегрета выше границы в 100 ℃, но кипения все еще нет. Однако, стоит давлению упасть (появилась протечка или где-то открылся сбросовый кран или клапан), как вся перегретая масса воды вскипает разом. Взрывы случаются такие, что попросту сносит стены.

Вот такими могут быть последствия взрыва котла!

«Повышенную взрываемость» народная молва отчего-то приписывает газовым котлам. По всей видимости, из-за время от времени появляющихся сообщений о взрывах при утечках газа. А между тем – это не так. Действительно, утечки газа опасны сами по себе. Но наибольшую опасность представляют собой твёрдотопливные котлы, как это ни кажется странным.

А между тем – объясняется это довольно просто. Температура сгорания твёрдого топлива – намного выше, чем газа, и энергетический потенциал – тоже. А вот контролировать процесс горения и управлять им – не пример сложнее. «Прикрутить фитилек» на газовом или жидкотопливном оборудовании – дело нескольких секунд.

Про электрические и речь не идет – там управление еще проще и чувствительнее. А вот работа котла на дровах или угле всегда характеризуется значительной тепловой инертностью, то есть даже внесенные изменения в режим горения топлива срабатывают не сразу. Не зря многие твёрдотопливные котлы оснащаются специальными контурами охлаждения — это вынужденная мера, в целях недопущения перегрева выше критичных температур.

Да, предохранительный клапан по давлению должен здесь взять на себя обязанность защиты. Но, во-первых, точность срабатывания таких пружинных устройств – невелика, нормой считается ±30% от номинала. Для некоторых систем такой «пунктуальности» становится недостаточно. А во-вторых, и это главное, если система отопления оснащается расширительным баком открытого типа, то клапан по давлению и вовсе становится бесполезным. Он никак не убережет систему от возможного перегрева и доведения до точки кипения.

В отопительных системах открытого типа предохранительный клапан по давлению становится бесполезным «украшением».

Стало быть, необходима система защиты, которая срабатывала бы при достижении верхнего температурного порога.

Такой «рубеж обороны» необходим и при других обстоятельствах. Например, твёрдотопливный котел работает в системе с принудительной циркуляцией теплоносителя. Если вдруг из-за проблем с подачей электроэнергии остановится насос и прекратиться циркуляция, может сложиться крайне опасная ситуация. Значит, система защиты «по температуре» должна быть полностью энергонезависимой, способной выручить в любом случае.

Вот к таким устройствам и можно отнести клапаны теплового сброса.

Сам по себе сильфон – это гофрированная оболочка, чаще всего из тонкого металла, способная под определенным воздействием изменять свои линейные размеры. То есть если сильфон заполнить термочувствительной жидкостью, то при нагреве от банального расширения этой жидкости он будет пытаться увеличиваться в размерах.

Сильфоны — за счет гофрированной формы стенок способны изменять свой размер при определенном внешнем воздействии. Например, при изменении температуры окружающей среды. Широко применяются в теплотехнических приборах контроля и управления.

Это усилие как раз и можно использовать для открытия нормально закрытого затвора клапана. Этот принцип широко используется и в других устройствах автоматизации управления отопительными системами.

Лежит он и в основе рассматриваемых клапанов теплового сброса. А сам чувствительный элемент может размещаться как непосредственно в корпусе клапана, так и в выносном термодатчике (зонда), связанном с клапаном капиллярной трубкой.

Кроме того, клапан может работать только на сброс перегретого теплоносителя, или же одновременно со сбросом открывать канал автоматической подпитки системы.

Пришла пора поближе познакомиться с устройством клапанов.

Начнём с самого простого –срабатывание клапана открывает только один канал для сброса излишков теплоносителя или, наоборот, подачи воды в систему. Клапан может быть оснащен выносным термодатчиком, либо работать со встроенным.

На иллюстрации – одна из моделей клапанов подобного типа.

Клапан теплового сброса с выносным термозондом.

Весь механизм клапана сбирается в металлическом корпусе (поз. 1). Чаще всего в этих целях используется латунь, хотя встречаются и стальные модели с оцинкованным покрытием повышенной стойкости.

У клапана сразу заметны два патрубка. Один из них – входной (поз. 2), и подключается он к той магистрали, откуда необходимо будет делать сброс теплоносителя млм подавать воду для подпитки. Второй расположен симметрично первому – это выходной патрубок (поз. 3) через него будет осуществляться или сброс при срабатывании клапана, или заполнение системы в зщависимости от схемы подключения.

Разновидности

Существующие разновидности клапанов способны работать с котельным оборудованием от ведущих зарубежных (Vaillant, Baxi, Ariston, Navien, Viessmann) и отечественных (Невалюкс) производителей на газе, жидком и твердом топливе в ситуациях, когда автоматический контроль за работой системы из-за типа топлива затруднен или нарушен при выходе из строя автоматики. В зависимости от конструктивного исполнения и принципа работы предохранительные клапаны делят на следующие группы:

1. По назначению оборудования, в которое их устанавливают:

• Для отопительных котлов, имеют приведенную выше конструкцию, часто поставляются на арматуре в виде тройника, в которую дополнительно установлены манометр для проверки давления и клапан развоздушивания.
• Для водогрейных бойлеров, в конструкции присутствует флажок для спуска воды.
• Емкостей и сосудов под давлением.
• Напорных трубопроводов.

2. По принципу срабатывания прижимного механизма:

• От пружины, прижимное усилие которой регулируется внешней или внутренней гайкой (ее работа рассмотрена выше).
• Рычажно-грузовые, применяются в промышленных отопительных системах, рассчитанных на сброс больших объемов воды, их порог срабатывания можно регулировать подвесными грузами. Они подвешены на ручке, связанной с запорным золотником принципом рычага.

Устройство рычажно-грузовой модификации

3. Скорости срабатывания запорного механизма:

• Пропорциональные (малоподъемные пружинные) — герметичный запор поднимается пропорционально давлению и линейно связан с его увеличением, при этом сливное отверстие постепенно приоткрывается и аналогичным образом закрывается с уменьшением объема теплоносителя. Преимущество конструкции — отсутствие гидроударов при различных режимах перемещения запорного клапана.
• Двухпозиционные (полноподъемные рычажно-грузовые) — функционируют в положениях открыто-закрыто. При превышении давления выше порога срабатывания выходное отверстие полностью открывается и происходит стравливание лишнего объема теплоносителя. После того как давление в системе нормализуется, выходное отверстие полностью перекрывается, основной недостаток конструкции — наличие гидроударов.

4. По регулировке:

• Нерегулируемые (с колпачками разных цветов).
• Регулируемые винтовыми деталями.

5. По конструкции регулировочных элементов сдавливания пружины с:

• Внутренней шайбой, принцип работы которых был рассмотрен выше.
• Наружным винтом, гайкой, модели используются в бытовых и коммунальных отопительных системах с большими объемами теплоносителя.
• Рукояткой, подобная система регулировки используется во фланцевых промышленных клапанах, при полном поднятии ручки можно производить разовый спуск воды.

Предлагаем ознакомиться Расчет противодымной вентиляции по методике авок 2013Конструкции различных моделей спускных клапанов

Сбросный клапан для отопления в обязательном порядке должен иметь два элемента: деталь, которая запирает конструкцию и открывается при необходимости, и датчик уровня давления. Разновидностей устройств предохранительного клапана для котла существует множество. Все они имеют свои особенности и классифицируются по определённым признакам.

Разновидностей устройств предохранительного клапана для котла существует множество

Если речь идёт о небольших отопительных системах частных домов и квартир, а также малогабаритных производств, то рекомендуется устанавливать пружинный механизм клапанов. У него есть множество достоинств, такие как дешевизна, компактные размеры, возможность установки в общий блок управления, простота использования. Момент срабатывания устройства зависит от мощности самой пружины. То есть мощная пружина сработает при 12 бар, а послабее — при 1,5 бар.

Функционируют такие предохранители благодаря следующим принципам:

• на затвор устройства воздействует поток воды;
• давление приподнимает клапан, когда оно слишком большое и пересиливает мощность пружины;
• объём воды и давление уменьшаются и доходят до нормы.

Ещё одна разновидность — рычажно-грузовые выключатели. Они в личных целях не используются, а найти их можно на больших производствах. Диаметр трубы при этом составляет не менее 20 см. Усилие для выключения системы здесь подаёт не пружина, а вес, который установлен на рычаг. Тяжести передвигаются вдоль рычага, регулируя при этом силу нагрузки.

Как установить

При монтаже предохраняющей спускной арматуры соблюдают следующие правила:

1. Обычно клапан сброса давления в системе отопления ставят в бытовой контур в единственном экземпляре. Его основные точки размещения — непосредственно над электрическим, твердотопливным, газовым котлом на его выходном патрубке или рядом в горизонтально расположенный трубопровод. Если это по техническим причинам невозможно, главное условие правильного монтажа — установка в линию подачи до первого отсекающего вентиля.
2. Выходной боковой патрубок обычно соединяют с канализационной или дренажной системой, если это технически сложно или объем теплоносителя в контуре невысок, можно воспользоваться гибкой подводкой, которую опускают в емкость подходящего объема.
3. Отвод жидкости должен проводиться с разрывом струи через воронку или гидравлический затвор для обеспечения работоспособности системы при засорении канализации.
4. При монтаже в трубопровод используют тройник с нижним отводом подходящего диаметра, его стандартное значение 1/2, 3/4, 1 и 2 дюйма. Диаметр подводящего к клапану трубопровода не должен быть меньше, чем у системы.

Клапанные группы безопасности – разновидности и цена

Исходя из предназначения изделия, можно разобраться, где монтируется клапан. Также стоит понять, что далеко не всегда возникает необходимость установки такого изделия. Если в доме стоит электрический котел . то от монтажа можно отказаться – устройство сброса не требуется для такой системы обогрева. Это обусловлено наличием автоматики, которая следит за безопасностью в подобных теплогенерирующих установках.

Монтаж устройства следует проводить на подающей трубе, сразу же после теплогенератора. Если же рассматривается не отопление, а сеть водоснабжения, то клапан в таком случае устанавливается на выходе подогретой воды в верхней точке нагревателя. Стоит понимать, что между несколькими приборами защиты категорически запрещено монтировать дополнительные запорные устройства и оснащение для регулирования.

Рекомендуется исключить разбрызгивание теплоносителя в комнате путем подсоединения отвода к аварийному клапану. Так, вода будет спускаться непосредственно в канализацию. Если же необходимо осуществлять визуальный контроль процесса, то следует провести монтаж сливной воронки, которая открывает вид на разрыв струи.

Сегодня автономное отопление в многоквартирном доме скорее норма, чем исключение.

Про альтернативные источники отопления загородного дома вы можете узнать тут .

• протечки и разрывы трубопроводов отопления, чаще всего – на соединениях;
• разрушение полимерных труб и фитингов;
• взрыв котлового бака, опасность электрического замыкания в котельной.

От всех этих неприятностей может защитить один небольшой клапан простой конструкции. Исходя из того, что рост давления до критического предела возникает в котле, предохранительный клапан необходимо ставить как можно ближе к нему, на подающем трубопроводе. Некоторые производители котельного оборудования комплектуют свои изделия так называемой группой безопасности, в которую входит сбросной клапан, манометр и автоматический воздухоотводчик. Группа вмонтирована прямо в водяную рубашку агрегата.

Необходимо отметить, что предохранительные клапаны для отопления используется в схемах далеко не всегда. Например, когда источником тепла в доме является газовый или электрический котел, то сбросное устройство не требуется. Причина в наличии автоматики безопасности в этих видах теплогенераторов и отсутствие какой-либо инерции.

Другое дело – твердотопливный котел или печь с водяным контуром, здесь установка предохранительного клапана обязательна. Когда дрова в топке разгорелись и вода в сети достигла требуемой температуры, нужно уменьшить ее нагрев. Закрывается доступ воздуха в камеру сгорания и пламя затухает, но раскаленная топка по инерции продолжает нагонять температуру. Если процесс идет около предельных значений (температура 90—95 ºС), то парообразование в такие моменты неизбежно.

Как уже говорилось выше, за вскипанием следует рост давления, предотвратить который может предохранительный клапан системы отопления. Он автоматически откроет путь наружу для образовавшегося пара и выпустит его, тем самым понизив давление до нормального. Затем устройство самостоятельно закроется и будет снова находиться в дежурном режиме.

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.

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 и установить терморегуляторы на батареи отопления Как правильно установить расширительный бак в системе отопления Выгодно ли ставить индивидуальный счетчик тепла в квартире и как это правильно сделать

Системы отопления > Как выбрать предохранительный клапан сброса давления в котле