Применение предохранительного клапана для системы отопления

Водяная рубашка отопительного котла – емкость, функционирующая под давлением. С целью исключить риск разгерметизации системы вследствие избыточного давления, устанавливается предохранительный клапан для котла. Для безопасной эксплуатации котельного агрегата важно правильно подобрать и смонтировать защитное устройство.

Предохранительный клапан системы отопления

Назначение

Сбросной предохранительный клапан обеспечивает защиту отопительной системы от последствий, связанных с перегревом теплоносителя. Данное устройство – необходимый атрибут обвязки твердотопливного котла, а также входит в состав отопительной системы с теплообменником, установленным в печи.

В отличие от жидкотопливных, газовых и электрических котлов, твердотопливные агрегаты отличаются большой инертностью и отсутствием возможности оперативно регулировать интенсивность нагрева жидкости в водяной рубашке или теплообменнике. При перегреве теплоноситель вскипает, и в результате парообразования давление в замкнутом объеме резко повышается.

Это может обернуться:

протечками в местах соединения элементов трубопровода;
повреждением фитингов и труб, выполненных из полимерного материала;
взрывом водяной рубашки котла, что опасно для людей и может вызвать короткое замыкание электрооборудования в котельной.

Клапан сброса избыточного давления может устанавливаться отдельно, но обычно это устройство является частью группы безопасности в комплекте с манометром и воздухоотводчиком.

Виды аварийных клапанов

Выпускаются различные виды аварийных устройств для котлов, которые различаются:

По механизму прижима тарелки:
- пружинные;
- рычажно-грузовые.
По высоте подъема запорного механизма:
- малоподъемные (высота подъема тарелки не превышает 5% диаметра седельной части, устройства предназначены только для систем, заполненных жидкостью);
- полноподъемные (затвор высоко поднимается, позволяя сбросить большой объем среды, устройство подходит для систем, рассчитанных на транспортировку жидкости и пара).
По скорости срабатывания:
- пропорциональные (открытие затвора происходит плавно, в соответствии с ростом давления в трубопроводе, закрытие не вызывает гидроудар);
- двухпозиционные (открываются резко и способны сбросить большой объем среды, за счет резкого закрытия провоцируют гидроудар).

Интересно почитать: Крайне эффективны в обогреве

Клапаны пружинного типа

Пружинный предохранительный клапан для отопления – самый распространенный вариант, рассчитанный на эксплуатацию в составе автономных отопительных систем. Отличается простой конструкцией и надежностью. Шток золотника прижимается при помощи пружины, сила прижима зависит от степени ее сжатия. Для настройки параметров срабатывания аварийного устройства предусмотрен регулирующий механизм.

Предохранительный клапан пружинистого типа

Клапаны рычажно-грузового типа

Клапан сброса давления рычажно-грузовой предназначен для использования на трубопроводах, диаметр которых составляет не менее 200 мм и редко применяется для отопительных систем в частных домах, где источником тепла служит котел. В таких устройствах для усиления на шток используется груз. Чтобы задать уровень давления, при котором клапан должен срабатывать, выполняют настройку, меняя массу груза на рычаге устройства.

Клапан рычажно-грузового типа

Конструктивные особенности и функционирование

Рассмотри подробно, как устроен клапан предохранительный с пружиной. Его корпус изготавливается по технологии горячего штампования из латуни. Основной рабочий элемент – пружина, которая поджимает мембрану, перекрывающую седло.

Клапан с пружинным механизмом

На штоке, соединенном с рукояткой, расположена шайба, которая служит упором для верхнего конца пружины. При помощи рукоятки меняется положение шайбы и, соответственно, прижимное усилие на мембрану. Для изготовления пружины используется сталь, рукоятка, уплотнители и мембрана выполнены из полимерных материалов.

Принцип действия устройства следующий: пока параметры теплоносителя не превышают заданных предельно допустимых значений, мембрана плотно перекрывает отверстие. Когда ситуация близка к аварийной, при возрастании давления перегретый теплоноситель (смесь воды с паром) приподнимает мембрану, преодолевая сопротивление пружины. Благодаря этому пароводяная смесь сбрасывается наружу через специальное отверстие. После сбрасывания лишнего объема пароводяной смеси давление в трубопроводе снижается, и теплоноситель снова теряет возможность поджать пружину.

Критерии выбора

Предохранительный клапан в системе отопления выполняет ответственную функцию – предотвращает вскипание котла и снижает давление, поднявшееся до предельных значений.

Рекомендуется выбрать пружинное устройство, при этом важно обратить внимание на следующие моменты:

диапазон значений, при которых клапан способен сработать (подбирается в соответствии с параметрами отопительной системы);
разновидность клапана – открытый или закрытый (в первом случае сброс теплоносителя выполняется в атмосферу, во втором – в обратный трубопровод);
высоту подъема тарелки (выбирается исходя из пропускной способности).

Подбор устройства для сброса давления основывается на технических характеристиках отопительной системы — тепловой мощности котельного агрегата и максимальном давлении среды в трубопроводе.

Механизм

Аварийный клапан сброса должен срабатывать своевременно, что зависит от характеристик его механизма, ключевыми элементами которого являются шток, пружина и тарелка.

Устройство предохранительного клапана

Основная характеристика клапана – это процентная разница между показателями давления в трубопроводе в момент начала перемещения штока и показателями давления при полностью открытом проходе для сброса излишков теплоносителя. Данный параметр также зависит от номинального давления в системе отопления. Скорость срабатывания устройства зависит от рабочего давления в системе – чем оно выше, тем быстрее клапан должен открыться.

Важно, чтобы механизм регулировки не контактировал с теплоносителем. Витки пружины не должны касаться друг друга. При длительном простое клапана пружина может «залипнуть» — в этом случае устройство вовремя не сможет сработать. Специальный шток для оттягивания пружины вручную дает возможность время от времени проверять работоспособность клапана. Сбросный клапан также обеспечивается защитой от промерзания.

Подвод трубопровода

Чтобы гидравлическое сопротивление не сказывалось на работе предохранительного устройства, диаметр клапана должен соответствовать диаметру подводящего патрубка или иметь большие размеры.

Вариант подвода трубопровода

Материал изготовления

Для изготовления корпуса обычно применяется латунь, поскольку данный материал отличается низким температурным расширением, устойчивостью к коррозии, прочностью и доступной ценой.

Регулирующий блок выполняется из термостойкого пластика, который не меняет свою геометрию и сохраняет необходимую жесткость даже под воздействием доведенного до кипения теплоносителя.

Особенности установки

Устройство для стравливания избыточного давления воды устанавливается с учетом наличия в системе отопления расширительного бака – клапан срабатывает после того, как объем мембранного бака оказывается исчерпанным.

Группа безопасности котла

Предохранительное устройство монтируют на трубопровод, подсоединенный к выходному патрубку котла, на расстоянии 20-30 см от него.

При этом соблюдаются следующие условия:

если клапан устанавливается отдельно, а не в составе группы безопасности, перед ним монтируют манометр для контроля давления;
между котлом и предохранительным клапаном запрещается устанавливать запорную арматуру (краны, задвижки), а также циркуляционный насос (он не рассчитан на перекачку смеси воды и пара);
к выходному патрубку клапана крепят сливную трубку, которая отводит излишки теплоносителя в трубу обратки или в канализацию;
в системе с естественной циркуляцией теплоносителя аварийный клапан устанавливают в максимально высокой точке.

Аварийное устройство, установленное на отопительный котел, необходимо менять после 7-8 срабатываний, так как клапан теряет герметичность из-за износа тарелки и пружины.

Заключение

Такой элемент системы отопления как аварийный клапан для сброса давления – простое и надежное устройство. При выборе обратите внимание на параметры и качество изготовления изделия. Также важна правильная настройка устройства, поскольку от этого зависит, будет ли клапан вовремя срабатывать в аварийной ситуации.

Клапан для сброса давления — надежное средство в непредвиденной ситуации

Наличие регулярно появляющихся подтеков на клапане – повод к его замене. Если клапан часто работает, рекомендуется отрегулировать отопительную систему – это может быть связано с недостаточностью объема расширительного бака. В таком случае устанавливают дополнительный бачок.

Видео по теме:

Где ставить предохранительный клапан в системе отопления

Любое котельное оборудование, устанавливаемое в частном доме или на предприятии, представляет собой источник опасности. Водяная рубашка котла – это тот же сосуд, находящийся под давлением, а потому он считается взрывоопасным. Чтобы свести опасность к минимуму, в современных теплогенераторах, а также в схемах их обвязки предусматривается множество защитных устройств и систем. Одно из самых простых и в то же время распространенных устройств — предохранительный клапан в системе отопления. О нем и пойдет речь в данном материале.

Где устанавливается предохранительный клапан?

Чтобы ответить на данный вопрос, надо вначале разобраться, для чего он служит. Цель установки этого нехитрого устройства – для защиты систем отопления, недопущения повышенного давления теплоносителя в них. Таковое может возникнуть в результате перегрева воды в котле, особенно это касается агрегатов, сжигающих твердое топливо. Когда теплоноситель в котловом баке закипает и начинается парообразование, за этим следует скачок давления в системе. Последствия могут быть такими:

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. То есть, при достижении установленной температуры теплоносителя газовая горелка или электрический элемент отключаются и нагрев прекращается практически сразу.

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.

Устройство и принцип действия клапана

Конструкция клапана чрезвычайно проста. Корпус изготавливается из качественной водопроводной латуни по технологии горячего штампования из двух литых деталей в полутвердом состоянии. Общее устройство предохранительного клапана показано на рисунке:

Главный рабочий элемент клапана – пружина. Ее упругость определяет силу давления, которое должно воздействовать на мембрану, закрывающую проход наружу. Последняя в нормальном положении находится в седле с уплотнителем, поджатая пружиной. Верхним упором для пружины служит металлическая шайба, закрепленная на штоке, чей конец прикручен к пластмассовой рукоятке. С ее помощью осуществляется регулировка клапана. Мембрана и уплотнительные элементы выполняются из полимерных материалов, пружина – из стали.

Весь этот нехитрый механизм действует так. В обычном (дежурном) режиме, пока параметры теплоносителя находятся в заданных пределах, мембрана закрывает вход во внутреннюю камеру. Как только возникает ситуация, близкая к аварийной и давление в системе отопления частного дома возрастает, пароводяная смесь начинает подпирать мембрану. В определенный момент сила давления теплоносителя преодолевает упругость пружины, открывает мембрану, попадает в камеру, а из нее – наружу через боковое отверстие.

Когда некоторое количество воды покинет систему, давление снизится настолько, что не сможет противостоять пружине и мембрана снова закроет проход. Случается, что срабатывание механизма происходит циклично, особенно если тепловой агрегат работает на пределе и температура теплоносителя близка к максимальной (90—95 ºС). На практике, когда подрывной клапан для котла срабатывает очень часто, он теряет герметичность и начинает подтекать.

Если вами обнаружены свежие следы потеков из предохранительного механизма, то это явный признак работы теплогенератора в экстремальном режиме либо наличия неисправностей в системе отопления, например, в расширительном баке.

Заключение

Устройство безопасности для сброса давления из-за своей простой конструкции считается весьма надежным. Делая выбор, стоит обратить внимание на качество материала и не гнаться за дешевым продуктом. Не менее важна и правильная настройка клапана по максимальному давлению котельной установки.

Предохранительный клапан в отоплении, установка, работа, конструкции

Предохранительный клапан в системе отопления открывается при повышении давления выше заданного значения, после чего часть теплоносителя через него сбрасывается. Затем давление уменьшается и клапан закрывается. Простой принцип действия подразумевает и несложную конструкцию. Тем не менее, есть несколько важных правил установки и эксплуатации аварийного клапана, которые лучше не нарушать, чтобы не повлечь разрушение котла, например…

Когда нужен предохранительный клапан

В замкнутой гидравлической системе, где происходит нагрев жидкости должен устанавливаться предохранительный клапан и расширительный бак. При нагреве, материалы и вещества увеличиваются в объеме, особенно значительно «вырастают» газы и жидкости.

Если свободного пространства не будет, то давление внутри системы начнет повышаться. Корпус будет деформироваться, растягиваться и разрушится в конце концов, выпустив жидкость наружу. Предохранительный клапан необходим во всех замкнутых нагреваемых наполненных жидкостью системах.

Совместная работа клапана и расширительного бака

Расширительный бак в системе отопления призван стабилизировать давление. Но ошибкой является мнение, что с таким баком предохранительный клапан не понадобится. Бак может работать неправильно, оказаться просто без воздуха.

Ошибкой является и обратное мнение, что клапан может взять на себя функции расширительного бака – сбрасывать давление, как только оно слегка повысилось. Этот прибор конструктивно не рассчитан на множественные срабатывания и после нескольких сбросов, через него появляется постоянная течь…

Предохранительный клапан рассчитан только на срабатывание при аварийном повышении давления, свыше нормы, после чего со стороны персонала должны быть приняты меры по устранению причин такой ситуации.

В каких случаях обычно срабатывает клапан

Можно выделить четыре типичные ситуации, когда срабатывает клапан в отоплении.

Закачка жидкости в систему выполняется ручным насосом без контроля за давлением, или автоматическое наполнение оказалась с дефектами и дает повышенное давление.
Система отопления с нарушениями — расширительный бак не был установлен или перекрыт краном.
Не надлежащая работа расширительного бака – в нем отсутствует воздух.
Вскипание котла с массовым выбросом пара.

В каких системах устанавливается защита по давлению

Система отопления частного дома снабжается предохранительным клапаном. Даже если в автоматизированных котлах имеются защиты быстрого отключения при росте температуры, рекомендуется снабдить систему независимым аварийным клапаном давления.
Также он устанавливается в системе горячего водоснабжения (ГВС), за исключением случая, когда вода нагревается проточным способом ….
Аварийный сброс давления устанавливается в отдельных замкнутых контурах системы, нагреваемых теплообменником или другим источником энергии.
В различных гидравлических (воздушных) системах, работающих под давлением, или с компрессором….

Конструкция предохранительного клапана, как работает

Основным элементом конструкции клапана давления является пружина, воздействующая на закрывающую тарелку. В нормальном положении тарелка прижимается к седлу и не выпускает жидкость из трубы. При аварийном повышении давления, она приподнимается и жидкость начинает просачиваться на боковой отвод.

Как и где устанавливается предохранительный клапан

Аварийный клапан в системе отопления всегда устанавливается на главной подающей магистрали, выходящей из котла.

Запрещается устанавливать между клапаном и главной магистралью какую-либо запорную арматуру. По сути предохранительный клапан должен быть установлен на подаче как можно ближе к теплообменнику котла, и между ними не должно быть кранов, и диаметр труб не должен уменьшаться.

С твердотопливными котлами аварийный клапан устанавливается в составе выносной группы безопасности.

На автоматизированных котлах клапан можно обнаружить под котлом на подаче.

Рекомендуется оборудовать отводной патрубок клапана прозрачным шлангом направленным в канализацию.

Какое давление срабатывания, какой клапан подобрать

Стандартное заданное давление срабатывания предохранительного клапана для домашней отопительной системы – 3 атм. Обычное предварительное давление воздуха в расширительном баке – 1,5 атм. Рабочее давление в системе после разогрева до максимальных температур – 2,0 – 2,5 атм.

Соответственно, при повышении этого значения, ситуация переходит в разряд «аварийная». При достижении 3,0 атм, или чуть ниже, должно начинаться срабатывание клапана. Напомним, что низший предел прочности отдельного отопительного оборудования, некачественных расширительных баков, например – всего порядка 4,0 атм, и его частенько превышают при ручной закачке теплоносителя…

Выбирать предохранительный клапан для системы отопления нужно только от известного производителя. Этот прибор прост, но сделан должен быть точно, а взрыв котла понравится далеко не всем жильцам…

Что требуют нормативы

Из нормативов можно узнать, что на пути к клапану от теплообменника не должно быт не только запорных устройств, но и регулирующих, а также трубопровода меньшим диамером, чем сам клапан. Настройка давления должна быть выполнена на 15 – 25% больше, чем рабочее давление жидкости. Проверка порога срабатывания должна производится не реже чем один раз в год при плановом обслуживании системы….