Каким может быть предохранительный клапан системы отопления. Какие предохранительные клапаны используют в отопительных системах

Современная отопительная установка – сложная, тонко сбалансированная система. Её главная задача – обеспечить в помещениях комфортные условия вне зависимости от погоды за окном. А это значит, что технологичная система отопления должна уметь подстраиваться под переменчивую погоду и изменять режимы своей работы. Побочный эффект такой гибкости и чувствительности – перегрузки, способные привести к снижению эффективности обогрева или аварийной разгерметизации контура. Чтобы отопление работало безотказно, применяется специальный тип запорно-регулирующей арматуры – предохранительные клапаны.

Зачем нужен предохранительный клапан

Клапанами называют устройства, которые постоянно либо при достижении конкретных условий регулируют или полностью закрывают поток транспортируемого в трубопроводах вещества. Предохранительные клапаны на отопление, как это становится понятно по названию, должны защищать трубы, теплообменники и сосуды (корпуса приборов) от вредоносных воздействий.

Например, давление в отопительной системе поднимается в следующих случаях:

Когда теплоноситель набирает рабочую температуру и увеличивается в объёме.
Если вода нагрета слишком сильно – до образования пара (объем увеличивается в несколько сот раз).
При неполадках или полном выходе из строя автоматизированного узла подпитки. В данном случае давление обычно растёт до аварийной отметки, но иногда клапан устройства перестаёт держать, и происходит отток теплоносителя в обратном направлении, соответственно, давление в отопительной установке резко падает.

Клапан для бойлера является комбинированным устройством, он предотвращает обратный ток и сбрасывает избыточный объём воды

В основном речь идёт о нарастающем до критической отметки давлении. Но это далеко не единственная проблема, требующая мгновенного решения. Также есть клапаны, предотвращающие обратный ток воды или устраняющие завоздушивание системы. Все предохранительные клапаны в системе отопления, по сути, выполняют одну работу, но монтируются в разных местах и могут защищать отдельные узлы и устройства/приборы. Они устанавливаются:

Для защиты автономных отопительных установок с закрытым контуром, в которых в качестве теплогенератора используются котлы на всех видах топлива, а также теплонасосы или солнечные коллекторы.
Для парового отопления.
В системах с ёмкостями, аккумулирующими тепло.
В контурах ГВС, которые укомплектованы проточными, накопительными либо электрическими ТЭНовыми нагревателями.

Предохранительные клапаны в отопительных установках функционируют по разному принципу и решают разные задачи. Поэтому принято разделять их на несколько типов:

регулирующие,
перепускные,
сбросные,
обратные,
воздушные.

Виды клапанов для систем отопления и ГВС

Воздушные клапаны

Воздух внутри контура сжимается теплоносителем в «пробки» и мешает процессу циркуляции, без которого работа водяного отопления невозможна. В трубы он попадает во время заполнения пустой системы, или когда осуществляется подпитка (в воде в растворённом виде содержится некоторое количество воздуха). Частично он проникает через уплотнения на стыках и соединениях, а также посредством диффузии сквозь стенки труб и теплообменников. В любом случае нужно предотвратить образование пробок.

Для этого на радиаторы ставят «краны Маевского» – клапаны с ручным управлением (нужно откручивать винт). Но есть также автоматические воздухоотводчики, которые без участия человека реагируют на воздух в трубах. Воздушный клапан для отопления имеет в своём корпусе поплавок, который, перемещаясь вверх/вниз, через коромысло двигает иглу и открывает или закрывает сбросное отверстие. Монтируют его в местах, где наиболее вероятно скопление воздуха (коллектор, верхняя точка стояка, насос с воздухоотделителем).

Обратный клапан

Устанавливают на трубопроводы, чтобы не дать теплоносителю пойти в обратном направлении. Обратные клапаны монтируют на входе в нагревательный или аккумулирующий бак, также их можно увидеть на основной линии байпасной развязки. Устройство является обязательной частью автоматического узла подпитки, где останавливает переток теплоносителя в трубы водоснабжения, если там устанавливается слишком низкое давление.

Устроен обратный клапан для отопления очень просто. Седло внутри корпуса перекрывает подпружиненная мембрана. По ходу движения вода/антифриз сжимает пружину и поднимает мембрану – проток открыт. Если вода пойдёт в обратном направлении, то пружина прижмёт мембрану к седлу (сама жидкость также поспособствует запиранию) – проток будет закрыт. В другой конструкции управляющим элементом устройства является пустотелый шар из металла или термостойкой резины. Этот «свободный» шар обладает плавучестью и легко поднимается потоком над проходным отверстием, но при обратном движении он плотно укладывается в седло.

Для бойлеров применяют специальные обратные клапаны с отводом для сброса воды. На самом деле «носик» – ещё один клапан, который сбрасывает лишний объём жидкости, появляющейся при нагреве воды и при отсутствии разбора. Он же может выпускать воду при слишком высоком давлении в водопроводе.

Клапан для сброса

Он срабатывает, когда напор в отопительной системе превышает заданное значение. Устройство просто сливает «лишний» теплоноситель, таким образом приводя давление в норму. Основными элементами сбросного клапана для отопления являются:

запирающий узел (седло + затвор);
чувствительный механизм, задающий давление срабатывания (пружина или подгруженное рычажное устройство).

В пружинных и рычажных клапанах теплоноситель с установленным давлением, превышающим усилие груза/пружины, подрывает придавленную мембрану и уходит в канализацию, собирающую ёмкость или приямок. Затем усилие нагруженного затвора начнёт преодолевать падающее давление воды, и клапан закроется.

Сбросной клапан (слева) входит в состав группы безопасности котла

Перепускные клапаны

По своей конструкции этот вид устройств схож со сбросными моделями. Только они не удаляют избыточный теплоноситель из системы, а перенаправляют его в обратный трубопровод. В каких случаях это нужно? Сейчас пользователи активно используют на радиаторах автоматические и ручные терморегуляторы. Но, «зажимая» проток, чтобы снизить теплоотдачу батареи (обычно – на всех сразу), мы снижаем скорость движения теплоносителя и повышаем давление на некоторых участках. А ведь циркуляционный насос работает, не сбавляя оборотов, что негативно сказывается на его долговечности. Чтобы не допустить подобных проблем, как раз и нужен перепускной клапан системы отопления, который позволяет воде идти по короткому кольцу. В отличие от сбросников, данное устройство функционирует на отвод воды длительное время, а не в отдельные моменты, когда высока вероятность аварии.

Регулирующий клапан

Данное устройство предназначено для управления потоком теплоносителя путём изменения сечения прохода. Это двухходовой исполнительный механизм, который может срабатывать при ручной установке или посредством различного вида приводов (чаще всего электрического). По типу запирающего элемента управляющие клапаны разделяются на:

седельные,
шаровые.

Некоторые виды регулирующих клапанов на отопление могут использоваться не только для балансировки расхода воды, но и для управления давлением. Применений у таких устройств много, но чаще всего их устанавливают на радиаторах и на контуре ГВС с баком косвенного нагрева.

Клапан, смонтированный на входе в батарею, позволяет ограничить проток через теплообменник и направить теплоноситель к другим отопительным приборам

Предохранительные клапаны повышают эффективность и безопасность отопительной системы. Это такие же важные элементы, как батареи, трубы и теплогенератор.

Видео: предохранительный клапан

Клапан предохранительный для системы отопления

Система водяного отопления включает в себя несколько групп элементов. Причем некоторым из них обыватели не придают особого значения. Взять, например, группу безопасности, состоящую из предохранительного клапана системы отопления и расширительного бачка. Может показаться, что оба элемента играют не самую главную роль. Но без них не обойтись. Не зря же их отнесли к группе безопасности, а значит, их выбору и правильному монтажу нужно уделить особое внимание.

Рассмотрим каждый прибор отдельно и выясним, для чего он нужен, и какие функции на него возложены.

Предохранительный клапан

Название прибора говорит само за себя. Основная его функция - это сброс непредвиденных нагрузок, которые могут возникнуть при тех или других обстоятельствах. Плюс дополнительно регулировка потока теплоносителя.

Кстати, устанавливать его можно на любом участке трубопровода. При этом важно не место, а удобство обслуживания, если такая необходимость вдруг возникнет.

Виды предохранительных клапанов

Самый простой вариант - это муфтовые предохранители из латуни. Конструкция их проста - с двух сторон нарезана резьба, а клапан представляет собой подпружиненный шток с прокладкой из EPDM. Это прямоточная модель, клапан которой открывается под давлением потока теплоносителя. Обратное давление перекрывает магистраль. Это один из самых дешевых приборов, но служит он очень долго, что проверено временем.
Есть еще один латунный вариант, но с более сложной конструкцией, где трубы подключаются в перпендикулярных плоскостях. Здесь используется шток и пружина из нержавеющей стали. Устанавливают его непосредственно после циркуляционного насоса. Принцип действия такого устройства достаточно прост. Давление теплоносителя сдавливает пружину, которая начинает давить на шток. Тот открывает канал, через который теплоноситель выдавливается наружу из системы, спасая ее от разрывов труб и других элементов. Кстати, максимальная температура, которую может выдерживать клапан, составляет 120С.
Существует большое количество разновидностей обратных клапанов, которые также входят в группу предохранительных. Их основная функция - не дать осуществиться противотоку теплоносителя, если в системе вдруг падает давление.

Есть несколько основных видов - дисковые, шаровые, флажковые и прочие. Но все они делятся на подпружиненные и беспружинные. С первыми все понятно - там основной упор делается на силу противодействия пружины. Второй вид - это когда возврат запорного элемента происходит под действием собственной массы.

Трехходовые клапаны. Этот вид запорной арматуры устанавливается в отопительные системы, где предусмотрены низкотемпературные контуры. К примеру, когда в схеме есть конденсационный котел. В настоящее время производители выпускают такой вид клапанов с ручным переключением или с электрическим. Во втором случае необходимо подключать прибор к сети переменного тока напряжением 220 вольт.

Трехходовые клапаны

Давайте подробнее остановимся на трехходовых клапанах, потому что потребители редко с ними сталкиваются, и многим они просто неизвестны. В их конструкции три отверстия - два выходных и одно входное. Поток теплоносителя регулируется заслонкой, которая может быть в виде штока или шара. Вращательное движение перераспределяет поток движущейся жидкости.

Мы уже упоминали о конденсационных котлах, но трехходовые клапаны используются не только в этих системах. Очень часто их применяют, когда от одного нагревательного котла работают разные системы отопления. К примеру, «теплые полы» и обычные радиаторы. Понятно, что для теплого пола не нужно нагревать теплоноситель до очень высокой температуры. Но что делать, если котел один, и греет он горячую воду до стандартной для всей системы температуры?

В этом случае трехходовой клапан выполняет сразу несколько функций:

Во-первых, он разделяет участки.
Во-вторых, разграничивает плотность потока по ветвям.
В-третьих, с его помощью происходит смешивание теплоносителя из магистрали подачи и обратки, до того как последний будет подан в систему отопления «теплый пол». То есть в половое отопление вода будет поступать с более низкой температурой, чем на радиаторы.

Несколько рекомендаций. Берите модель с сервоприводом. Это избавит вас от необходимости постоянного контроля над температурой теплоносителя. Подобное устройство является автоматическим и работает от датчика, вмонтированного в низкотемпературный контур. Изменение температуры влечет за собой срабатывание запорного устройства, которое открывает или закрывает подачу воды из обратной магистрали. Так что все просто.

И последнее. Сервопривод может входить в комплектацию клапана или продаваться в качестве отдельного элемента. А сами клапаны изготавливают из стали, чугуна или латуни. Последние используются в системах отопления жилых помещений.

Расширительный бачок

Бойлеры косвенного нагрева с расширительным бачком

Для начала давайте выясним, что это такое. Это небольшая емкость, которая вмонтирована в систему отопления и заполнена воздухом. Она предназначена для того, чтобы сбросить давление теплоносителя, когда будет происходить его расширение при нагревании.

Существует две основные системы, которые напрямую связаны с расширительным баком - открытая и закрытая. Открытая система используется, если теплоноситель в отоплении циркулирует естественным путем. То есть происходит непосредственный контакт горячей воды с воздухом. Точка контакта и есть расширительный бачок.

В этом случае расширительный резервуар выполняет сразу две функции:

Скрывает расширяющийся объем нагретого теплоносителя.
Позволяет удалять воздух, который скапливается в системе отопления. Вот почему в открытой схеме все магистрали делаются под небольшим углом.

Закрытая система отличается полной герметизацией соединений. Бачок в этом случае - не исключение. Он работает по прямому назначению, то есть вмещает в себя увеличивающийся объем горячей воды. А что будет, если предел прочности бака на давление вдруг превысит максимальный? Система из закрытой станет открытой, то есть где-то произойдет разрыв. Это может быть труба или тот же бак.

Обе конструкции имеют очень серьезные отличия. К примеру, - это емкость с крышкой. Но последняя играет роль прикрытия от мусора и никоим образом не обеспечивает герметизацию. К тому же такая конструкция не спасает от испарения теплоносителя, поэтому его периодически добавляют. Закрытый вариант - это герметичная емкость, внутри которой размещена мембрана. Именно она создает барьер, который не пропускает кислород в систему отопления частного дома.

Как видите, подбор расширительного бака не так сложен, как может показаться на первый взгляд. Здесь важно учитывать тип системы отопления и объем теплоносителя. Ведь считается, что объем расширительного бачка должен быть около 10% от общего объема теплоносителя.

Где устанавливать расширительный бак

Где установить бак для системы

Это не самый сложный вопрос, но все-таки некоторые нюансы в нем есть. Если в вашем доме сооружена открытая система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, то расширительный бачок устанавливается выше всех остальных элементов отопления.

В закрытой системе бак можно располагать на участке, где вмонтирован циркуляционный насос. Тем самым решается вопрос ламинарного показателя давления, поскольку именно на этом участке он самый большой. Но в случае с выводом воздуха этот бачок роли не играет. Да и в закрытой системе это неважно. Но если проблемы все-таки возникают, их можно решить, установив краны Маевского на радиаторы.

Уже не раз говорилось, что объем расширительного бачка должен быть равен 1/10 объема теплоносителя. Конечно, иногда точно определить последний показатель сложно, поэтому проводится примерный расчет, к которому добавляется несколько процентов на запас.
В закрытых бачках уже есть небольшое давление, которое создается в заводских условиях. Оно равно 1,5 кг/см 2 . Давление в системе отопления доходит до двух атмосфер (кг/см 2). Увеличить давление в баке можно, накачав в него воздуха через специальный ниппель, который присутствует в конструкции бачка.
В продаже сегодня можно встретить бачки разной окраски. Красные предназначены для отопления, а синие - для водопровода.
Установка производится таким образом, чтобы теплоноситель поступал в него сверху. Тем самым можно избежать попадания воздуха в систему трубопроводов.
Если установленный предохранительный клапан срабатывает очень часто, то с объемом бака вы ошиблись в меньшую сторону. Но не стоит сразу же его демонтировать и менять на новый большего объема. Стоит просто рядом установить еще один меньших габаритов.
В современных газовых котлах, особенно настенного исполнения, уже есть в комплекте расширительные бачки. Поэтому, перед тем как приобретать последний, убедитесь в его наличии или отсутствии.

Еще один вопрос, который часто звучит на строительных форумах, касается изготовления расширительных бачков своими руками. Никаких возражений по этому поводу нет. Важно лишь правильно соблюсти параметры резервуара. Но запомните, что самодельные емкости можно устанавливать только в открытую систему отопления. Изготавливать их можно из металлических листов или пластмассовых емкостей с толстыми стенками. Главное - никаких протечек в местах стыков.

Расширительный бачок закипел

Система отопления с насосной циркуляцией

Это уже серьезное дело. Такое иногда случается, если монтажом отопительной системы занимаются дилетанты.

Причины две:

Неправильно подобранный диаметр трубы основной магистрали. Он должен быть не меньше 32 миллиметров. Оптимально, если радиаторы врезаются без разрыва магистрали, а подсоединяются параллельно ей.
Если отсутствует уклон ветвей. Обычно после котла устанавливается так называемый разгонный коллектор. От него вверх поднимается вертикальный стояк, на котором устанавливается расширительный бачок. Все остальные магистрали прокладываются под небольшим углом. Если что-то нарушить, бачок обязательно закипит.

Что делать, если эта проблема возникла, а переделку проводить слишком затратно или не хочется? Вариант один - установить циркуляционный насос на обратную магистраль около котла. Он прекрасно себя будет чувствовать и в открытой отопительной системе.

Заключение по теме

Как видите, группа безопасности - это необходимые элементы, которые напрямую влияют не только на эксплуатацию отопления, но и на показатель эффективности. Исключите один из них, и у вас появится короб проблем, которые решить другими путями невозможно. А если возможно, то очень дорого.

Системы отопления требуют четкого контроля. Они работают в режиме повышенного давления, и это давление иногда по непредвиденным причинам может увеличиваться до критических пределов. Повышение температуры теплоносителя вследствие выхода из строя системы контроля теплообменников вызывает закипание воды. При этом образуется пар, который просто разрывает трубы. Дорогостоящий ремонт отопления, порча отделки помещения и ожоги кожных покровов - вот перечень последствий, которые могут возникнуть при халатном отношении к этому вопросу.

Устройствами контроля давления в тепловых коммуникациях являются манометр и автоматический клапан сброса избыточного давления КСИД. Первый помогает визуально оценить работу системы и вовремя предотвратить сбой. Второй оперативно реагирует в критических ситуациях, предотвращая разрушения.

Для чего нужен клапан сброса избыточного давления

Из названия устройства понятно, что нежелательное давление в любой системе должно быть отведено, и в этом - главная задача клапана. Но что такое избыточное давление? Элементы, из которых собран тепловой контур, а это в основном трубы, котел и насосы, рассчитаны на определенное давление внутри них, величина которого обусловлена толщиной стенок и материалом изготовления. При проектировке конкретной системы отопления все ее составляющие берут с запасом по прочности. Избыточным считается давление, превышающее номинальное рабочее давление системы, но не выходящее за пределы того, которое может разрушить любой элемент отопления.

Клапан сброса избыточного давления применим не только в системе обогрева, но везде, где есть давление выше атмосферного: горячее водоснабжение, паровые и газовые установки, воздушные компрессоры.

Устройство и принцип работы механизма клапана

Устройство всех видов защитных клапанов приблизительно одинаково. Оно включает основание и подвижную часть. Основание - это полый корпус, имеющий резьбовое соединение, при помощи которого он крепится к системе. Внутри корпуса имеется подвижный шток, который может перемещаться в продольном направлении. Этот шток в определенном положении удерживает пружина.

Когда давление в системе не превышает номинального, шток неподвижен и перекрывает отверстие сброса. Если по какой-либо причине давление в системе стало повышаться, то наступает такой момент, когда оно превышает силу сжатия пружины. Последняя начинает подаваться и высвобождает шток. Шток отходит в сторону и открывает отверстие. Лишнее давление высвобождается, и механизм возвращается в исходное положение. Этот процесс сопровождается резким шипением и обязательно должен привлечь к себе внимание.

В каких системах отопления применима группа безопасности

Наиболее нестабильными и уязвимыми в плане давления являются паровые системы отопления. Это обусловлено тем, что регулировку горения твердого топлива очень трудно контролировать, а в некоторых котлах это и вовсе не предусмотрено. За короткое время температура в таких тепловых контурах способна резко возрастать, приводя к закипанию воды. Это не страшно для открытых систем с наличием расширительного бака, но в настоящее время они редко используются. В закрытых контурах установка клапана просто необходима.

Кроме повышения температуры как причины выхода из-под контроля уровня давления, также могут сбоить устройства подкачки воды в систему. Обычно это мощные насосы, которые способны разорвать трубы либо, работая в холостую, попросту выйти из строя. В таких случаях также желательно использовать сбрасывающее устройство.

Если вопрос в экономии средств не стоит, то установить клапан сброса избыточного давления для отопления всегда будет правильно. Только электрические и газовые котлы на этот счет менее требовательны, так как имеют надежную систему датчиков уровня температуры теплообменников.

Типы предохранительных и регулирующих клапанов

Профессиональные системы отопления имеют не один, а несколько датчиков сброса давления, установленных в наиболее чувствительных местах. Полный комплект таких систем содержит:

Автоматический клапан сброса избыточного давления. Устройства бывают разных конструкций и обычно вмонтированы в каждую ветвь системы отопления. Существуют регулируемые и нерегулируемые механизмы этого типа. В регулируемых можно выставлять любой порог давления.
Обратный стравливающий клапан. Выполняет две функции: направляет поток воды в одну сторону и сбрасывает лишнее давление.
Клапан сброса избыточного давления воды шаровой. Служит для регулирования давления в ручном режиме.
Развоздушивающий клапан. Выпускает ненужный воздух, создающий пробки в теплотрассах и контурах. Бывает автоматического типа и ручной регулировки. Последние устанавливают на каждом отопительном радиаторе.
Клапан, регулирующий подачу. Имеет внутри термостат, изменяющий пропускную способность клапана вплоть до его перекрытия. Этот тип механизма устанавливают в основном на входе в радиатор, чтобы корректировать температуру в нем.

Правила установки защитных клапанов

Чтобы клапан надежно работал и вовремя отреагировал в нужный момент, есть определенные правила его установки:

Устройство врезают в систему на выходном патрубке котла, чтобы давление горячей воды можно было сразу сбросить.
Размещают клапан по возможности в верхней точке.
К сбрасывающему патрубку клапана подсоединяют отводящую трубку, которую направляют в канализационный сток.
Диаметр входа в клапан не должен быть заужен в резьбовом соединении, чтобы не уменьшить пропускную способность механизма.
В месте подключения клапана категорически запрещено ставить дополнительные вентили.
Положение установки клапана должно быть в доступном месте для возможной замены и обслуживания.
Крепление клапана лучше осуществить на быстросъемное соединение.

Выбор клапана по номиналу давления в системе

Каждая отдельная система отопления имеет свое рабочее давление. Оно определяется параметрами котла. Все клапаны предохранительного типа должны быть рассчитаны на работу в диапазоне этого давления. В зависимости от мощности системы выбирают клапаны соответствующей пропускной способности. Для стандартных типов котлов подходят следующие:

Котлы газовые настенные, работающие при давлении в системе от 1,5 до 2 бар - клапан на 3 бара.
Котлы газовые напольные, рассчитанные на номинал от 1 до 1,5 бара, - клапан на 3 бара.
Котлы твердотопливные и печи с теплообменниками на давление до 1 бара - клапан на 1,5 бара.
Системы подачи горячей воды с давлением до 4 бар - клапан сброса избыточного давления для водонагревателя на 6 бар.

Для справки: 1 бар равен 0,987 атмосферы.

Клапан сброса избыточного давления воздуха

Такой защитный клапан в основном ставят на компрессоры высокого давления. Они защищают от разрыва емкость накачки и часто совмещены с выключателем питания поршневого механизма. Принцип работы этих устройств аналогичен ранее рассмотренным сбрасывающим механизмам. Только вместо жидкости или пара давление на шток оказывает просто воздух. Еще одна особенность воздушного клапана компрессора в том, что после стравливания части воздуха клапан не возвращается в исходное положение. Его возврат и включение электричества происходят только при падении давления ниже определенного уровня. То есть клапан работает в определенном диапазоне давлений.

Заключение

Идеальный вариант для сохранения любой системы отопления - это включение в нее защитной группы, в которую входит клапан сброса избыточного давления, манометр и развоздушивающий клапан. Также в дополнение к ним имеет смысл поставить термодатчики, которые будут отключать нагревательное оборудование или включать дополнительную систему охлаждения при превышении температуры теплоносителя выше заданного уровня.

В связи с неправильной эксплуатацией, перепадами температуры и всплесками давления в работе автономных систем обогрева могут происходить сбои. Негативные последствия в подобных ситуациях критичны: начиная поломкой отдельных компонентов, заканчивая разрушением строений и серьезной угрозой для жизни.

Исключить опасные риски поможет предохранительный клапан в системе отопления.

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. Обычно устройство врезают непосредственно в теплообменник или устанавливают в трубопровод поблизости котла.

Разновидности 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.

Различие по механизму прижима

В отопительных системах частных домов, квартир и промышленных установок небольшой мощности предпочтение отдается пружинному типу изделия.

Главным рабочим элементом прибора является пружина. Она подпирает мембрану, которая перекрывает седло. На соединенном с рукояткой штоке размещается шайба, в которую упирается верхняя часть пружины. Позиция шайбы и прижимное влияние на мембрану регулируется рукояткой

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.

Клапаны бывают открытыми и закрытыми. В первом варианте конструкции теплоноситель сбрасывается в атмосферу, во втором – спускается в обратный трубопровод

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.

Настройка рычажно-грузовых предохранителей выполняется путем перемещения тяги по рычагу. С целью предотвращения ее несанкционированного или случайного изменения, груз крепят болтами, накрывают специальным кожухом и запирают замком

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.

Виды 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.

Полноподъемные устройства оснащены двухпозиционным механизмом открытия. Ими оборудуются не только сосуды с жидкостями, но и системы, в которых циркулируют сжимаемые среды (сжатый воздух, пар, газ)

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 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.

Среди преимуществ предохранительных клапанов с пропорциональной скоростью срабатывания – низкая цена, простота конструкции, отсутствие автоколебаний, порционное открытие на уровне значений, необходимых для поддержания конкретных рабочих параметров

Особенность двухпозиционных клапанов – моментальное срабатывание с полным открытием после достижения граничных отметок давления в системе, при которых открывается затвор предохранителя.

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.

Трехходовые аварийные клапаны

Отдельно стоит поговорить о не столь известном потребителям устройстве - трехходовом клапане с ручным или электрическим переключателем. Он применяется в отопительных системах с низкотемпературными контурами.

Конструкция предохранителей оснащается тремя отверстиями, одно из которых входное, два – выходные. Потоки среды контролирует заслонка, сделанная в виде шара либо штока. Движущаяся жидкость перераспределяется вращениями.

Трехходовые предохранители уместны для конденсационных котлов и в случаях, когда от одного нагревательного оборудования работает несколько различных систем

Представим ситуацию: в доме реализована схема отопления с системой обычных радиаторов и теплого пола. Технические требования для функционирования второго варианта предусматривают не слишком высокие температуры теплоносителя.

Котел нагревает воду в одинаковом температурном режиме для всех систем. В подобных условиях появляется необходимость в перераспределяющем устройстве, с задачами которого отлично справляется трехходовой клапан.

Он отвечает за следующие функции:

разграничение областей;
распределение плотности потока по зонам;
содействие смешиванию теплоносителя из магистральных разветвлений подачи/обратки для отправления в трубопровод теплого пола более холодной воды, нежели в радиаторы.

Чтобы не осуществлять постоянный контроль над температурой среды самостоятельно, необходимо обратить внимание на модели клапана, снабженные сервоприводом.

Это устройство работает от датчика, установленного в низкотемпературном контуре. При изменении температурных отметок срабатывает запорный механизм, открывающий либо закрывающий подачу жидкости из обратки.

Как выбрать оптимальную модель

Перед тем как остановиться на конкретном предохранительном оборудовании, нужно обязательно подробно ознакомиться с техническими характеристиками котельной установки.

На работе предохранительного клапана негативно отражаются минусовые температуры. Поэтому достаточно важной характеристикой для устройства является наличие защиты от промерзания

Не стоит пренебрегать изучением инструкций производителя, в которых указываются все предельные значения. Решающую роль в выборе устройства для отопления имеют несколько критериев:

Производительность котла.
Максимально допустимое давление среды для тепловой мощности нагревательного оборудования.
Диаметр предохранительного клапана.

Следует проверить, чтобы регулятор давления в устройстве имел диапазон, в пределы которого входят параметры того или иного котла. Давление срабатывания должно быть на 25-30% больше рабочего показателя, требуемого для стабильной работы системы.

Чем выше рабочие показатели давления, тем меньше времени должен тратить прибор на срабатывание. Разрыв между давлением на старте движения и при полном открытии затвора должен составлять 15 % для номинального значения меньше 2,5 атм, 10% — для более высоких параметров

Диаметр предохранительного клапана не может быть меньше разъема подводящего патрубка. Иначе постоянное гидравлическое сопротивление не даст предохранителю в полной мере выполнять непосредственные задачи.

Оптимальный материал изготовления оборудования – латунь. Она обладает малым коэффициентом температурного расширения, при котором исключено разрушение корпуса от воздействий сильного давления.

Регулирующий блок производят из термостойких пластиковых материалов, сохраняющих нужную жесткость даже при контакте с кипящей жидкостью.

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.

Выводы и полезное видео по теме

Как устроен и из чего состоит предохранительный клапан:

Аварийный клапан в составе группы безопасности:

Подробнее о выборе и установке оптимального прибора:

Предохранительный клапан – простое и надежное оборудование, которое позволит обезопасить жилье от непредвиденных аварийных ситуаций, случающихся в отопительных системах. Для этого достаточно выбрать качественный прибор с подходящими параметрами, а затем выполнить его грамотную настройку и монтаж.

В системе отопления является защитным устройством для тепловых генераторов и другого оборудования, отличающимся простотой работы. Его основная функция - сброс незапланированных нагрузок, возникающих в различных ситуациях.

Кроме того, данное устройство занимается регулированием потока теплоносителя в отопительной системе. Все остальное оборудование очень опасно, так как в результате высокого давления водяная рубашка считается взрывоопасной.

Назначение

Основное предназначение предохранительного клапана - защита системы отопления от возможных перепадов давления. Подобная ситуация характерна для домов с паровыми котлами. В системе водяного отопления и давление достигает предельных значений довольно редко.

Резкое повышение давления возможно по следующим причинам:

Объем теплоносителя выходит за рамки допустимых значений в результате отказа автоматики.
Резкое повышение температурного режима.

Предохранительный клапан в системе отопления: схема устройства

Данное устройство состоит из корпуса и двух литых элементов. Корпус выполнен из водопроводной латуни, изготавливаемой по технологии горячего штампования. Главной комплектующей клапана является стальная пружина. При помощи своей упругости она устанавливает силу давления, которое будет воздействовать на мембрану, перекрывающую проход наружу.

В свою очередь мембрана, находящаяся в седле, укомплектованном уплотнителем, поджимается пружиной. Верхняя часть пружины упирается в металлическую шайбу, закрепленную на штоке и прикрученную к пластмассовой рукоятке. Рукоятка требуется для того, чтобы в системе отопления.

Рассмотрим более подробно разновидности этих устройств.

Муфтовый клапан

Данные устройства изготовлены из латуни. Данный вид является прямоточным, другими словами, он открывается посредством силы давления. Несмотря на то что это наиболее дешевый вариант, он является еще и достаточно надежным. Муфтовый предохранительный клапан в системе отопления имеет простую конструкцию: шток с прокладкой и с двух сторон - резьба.

Устройство из латуни

Это оборудование отличается более сложной конструкцией. Его необходимо устанавливать в отопительную систему сразу после циркуляционного насоса. Шток и пружина в этой конструкции выполнены из нержавеющей стали. Латунный предохранительный клапан в системе отопления способен выдержать температуру теплоносителя до 1200 °C.

Обратный клапан

Является предохранительным устройством, которое препятствует противотоку теплоносителя в отопительной системе при падении давления.

Принцип действия

На сегодняшний день можно встретить два основных типа клапанов - пружинный и рычажно-грузовой. И прежде чем выполнить подбор предохранительного клапана для системы отопления, необходимо более подробно рассмотреть эти типы.

Рычажно-грузовой

Данный тип предохранительного клапана внешне представляет запорное оборудование, конструкцией которого предусмотрен специальный груз, связанный с золотником при помощи рычага. Перемещение груза по направлению длины рычага осуществляет регулирование силы, с которой происходит придавливание золотника к седлу. Когда давление теплоносителя в системе отопления превышает норму, открывается предохранительный клапан, и излишняя жидкость вытекает через выходной патрубок.

Пружинный

В настоящее время большей популярностью пользуется клапан пружинного типа. От предыдущего варианта он отличается тем, что шток золотника прижимается не при помощи рычага с грузом, а посредством пружины. Принцип действия в целом мало чем отличается от рычажно-грузового устройства. За счет изменения степени сжатия пружины происходит регулирование клапана.

Варианты монтажа

Чтобы обеспечить надежное и безопасное функционирование клапана в системе отопления, рекомендуется производить монтаж в соответствии со всеми правилами. Найти их можно в специальной нормативной документации. Правила отличаются в зависимости от мощности и рабочего давления системы. Но основные принципы все же сохраняются, среди них:

В отопительной системе данный прибор необходимо устанавливать на подающем трубопроводе непосредственно после котла. Если генератора велика, допускается устанавливать два клапана.
Предохранительный клапан на обратном трубопроводе систем отопления монтируется только для обеспечения горячего водоснабжения в наивысшей точке бойлера.
Также неприемлемо сужение канала в местах между магистралью клапаном, недопустимо устройство запорной арматуры.
Сбросные патрубки следует выводить в канализационную систему или другое безопасное место. На данной линии совершенно недопустима установка запорных устройств.

Выбор

Очень важно сделать правильный выбор предохранительного клапана для системы отопления, который предотвратит закипание котла и понизит давление. Чтобы клапан работал правильно, необходимо:

Выбрать пружинное оборудование, в котором пружина буде противодействовать давлению теплоносителя.
Определиться с размером и типом устройства, чтобы давление в системе отопления не превышало допустимых значений, так как именно оно должно помочь работе системы.
Клапан открытого типа необходимо выбирать в том случае, если в атмосферу сбрасывается вода, а закрытый - если вода сбрасывается в обратный трубопровод.
Полноподъемный и низкоподъемный клапан желательно выбирать с учетом пропускной способности.
При сбрасывании воды в атмосферу рекомендуется устанавливать устройства открытого типа. Для котлов, работающих на жидком топливе, следует выбирать низкоподъемные клапаны, для газовых котлов - полноподъемные.

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.

Предохранительный клапан в системе отопления: подбор

Диаметр входящего патрубка клапана должен быть равен или быть больше диаметра патрубка, полученного при расчете. Помимо соответствия диаметра патрубка, необходимо проверять предохранительный прибор на сброс рассчитанного прироста объема теплоносителя при возникновении аварийной ситуации. Важно также принять во внимание тот факт, что чем больше разница давлений между значениями в линии сброса и при открытии клапана, тем большее количество жидкости выйдет через предохранительное оборудование.

Подбирая данное устройство, также следует помнить, что его полное открытие достигается при превышении давления в отопительной системе над значением при срабатывании на 10%, а полное закрытие - во время снижения давления ниже параметра срабатывания на 20%. Исходя из этого, желательно выбирать оборудование с давлением срабатывания выше примерно на 20-30% фактического давления системы.

Условный диаметр

Определение условного диаметра данного предохранительного устройства осуществляется посредством специальных методик, которые были разработаны гостехнадзором. Для этих целей целесообразно пригласить квалифицированных специалистов.

При отсутствии такой возможности рекомендуется воспользоваться следующим принципом: диаметр клапана должен быть не меньше выходного патрубка котельного агрегата. В таком случае получается значительный запас, который позволит обеспечить безопасность системы.

Настройка предохранительного клапана системы отопления осуществляется таким образом, чтобы критическое давление было выше рабочего примерно на 10-15%. Работоспособность прибора можно проверить посредством принудительного его открытия. Регулировка предохранительного клапана системы отопления должна осуществляться ежегодно перед началом отопительного сезона.