Основная характеристика двухпозиционных клапанов заключается в их мгновенном срабатывании. При достижении предельных значений давления в системе, происходит открытие затвора предохранителя, что позволяет обеспечить безопасное функционирование системы.
Предохранительный клапан в отоплении: установка, работа, конструкции
Предохранительный клапан в отопительной системе начинает действовать при превышении давления за пределы установленной нормы. В такой ситуации часть теплоносителя сбрасывается через клапан, что приводит к снижению давления и его последующему закрытию. Принцип работы этого устройства довольно прост, как и его конструкция. Однако существуют определенные правила для установки и эксплуатации аварийного клапана, которые следует соблюдать строго, чтобы предотвратить разрушение котла и других компонентов системы.
В замкнутой гидравлической системе, в которой происходит нагрев жидкости, необходимо устанавливать как предохранительный клапан, так и расширительный бак. При нагревании все материалы и вещества, включая жидкости и газы, значительно увеличиваются в объеме.
Если в системе нет достаточного свободного пространства, давление может начать повышаться до таких значений, что корпус системы деформируется, растягивается и в конечном итоге разрушится, позволяя жидкости выйти наружу. Таким образом, предохранительный клапан становится критически важным элементом для безопасности всех замкнутых систем, которые наполнены нагреваемой жидкостью.
Совместная работа клапана и расширительного бака
Важнейшая функция расширительного бака в отопительной системе — это поддержание стабилизированного давления. Однако существует ошибочное мнение, что наличие расширительного бака исключает необходимость установки предохранительного клапана. Бак может потерять свою эффективность, например, оказавшись без воздуха, что приведет к непредсказуемой работе системы.
Другое заблуждение заключается в том, что предохранительный клапан может полностью компенсировать функции расширительного бака, сбрасывая давление при малейших его повышениях. Однако это неправильно, поскольку предохранительный клапан не предназначен для частых включений и многократных сбросов давления. После нескольких срабатываний такие устройства могут начать пропускать жидкость, что делает их неисправными.
Предохранительный клапан предназначен для однократного сброса давления в случае чрезвычайной ситуации, что означает необходимость вмешательства персонала для выяснения причин возникновения подобной ситуации.
Для чего нужен предохранительный клапан?
В отопительных системах, как правило, используется вода с температурой около 15 градусов Цельсия. При циркуляции в замкнутом контуре теплоноситель нагревается и значительно увеличивается в объеме. Это приводит к резкому повышению давления на внутренние стенки труб и оборудование, установленное в системе.
Если давление превышает допустимую норму, как правило, более 3,5 бар, это может привести к следующим последствиям:
- протечкам в местах соединения частей трубопровода;
- разрушению или разрыву соединительных элементов и труб, изготовленных из полимерных материалов;
- взрыву котлового бака;
- коротким замыканиям в электрическом оборудовании, установленном в котельной.
Наибольшее количество аварийных ситуаций наблюдается в твердотопливных котлах, где сложно контролировать мощность теплоотдачи.
Для электрических и газовых котлов корректировка выходной мощности происходит достаточно быстро, что позволяет избежать чрезмерного нагрева. В этих системах часто устанавливается автоматика безопасности, отключающая работу при аномальном повышении температуры.
В твердотопливных котлах процесс горения регулируется открытием или закрытием заслонки. Однако изменение температуры теплоносителя происходит постепенно из-за инерции работы теплогенератора, что может привести к перегреву жидкости.
Предохранительный клапан, как правило, входит в состав группы безопасности вместе с манометром, который измеряет давление, и воздухоотводчиком, который удаляет воздух из системы.
Когда дрова в котле хорошо разогреваются и температура воды достигает необходимых значений, доступ воздуха останавливают, и пламя начинает угасать.
Тем не менее, даже когда пламя затухает, топка продолжает выделять накопленное тепло. При достижении температуры 90—95 градусов Цельсия, теплоноситель начинает кипеть, что может вызвать резкий рост давления.
Именно в таких критических ситуациях срабатывает предохранительный клапан. При достижении граничного давления он открывает затвор, позволяя образовавшемуся пару выйти наружу. После нормализации давления клапан автоматически закрывается и возвращается в режим ожидания.
Важно, чтобы установка предохранительного клапана производилась не только для твердотопливных котлов, но и для паровых котлов, а также для печей с водяным контуром. Многие модели отопительного оборудования уже комплектуются этим устройством на стадии производства. Обычно клапан устанавливают непосредственно в теплообменник или рядом с котлом в трубопровод.
Разновидности устройств и принцип действия
Конструкция сбросного клапана состоит из двух ключевых компонентов: запорной детали, которая включает седло и затвор, и устройства, задающего силу воздействия. Существует несколько типов оборудования с уникальными характеристиками, которые классифицируют по различным признакам.
Классификация #1 — по механизму прижима
В отопительных системах частных домов, квартир и небольших промышленных установок чаще всего применяется пружинный тип устройства.
Главный рабочий элемент данного прибора — это пружина, которая поддерживает мембрану, перекрывающую седло. На штоке, соединенном с ручкой, находится шайба, на которую давит верхняя часть пружины. Положение шайбы и усилие, с которым она воздействует на мембрану, регулируются с помощью ручки.
Устройство характеризуется простотой и надежностью, компактными габаритами и возможностью интеграции с другими элементами блока безопасности, а также приемлемой ценой. Степень сжатия пружины зависит от давления, при котором клапан начинает срабатывать. Эта величина определяется жесткостью используемой пружины.
Принцип работы пружинных предохранителей можно описать следующим образом:
- поток воды воздействует на затвор клапана;
- движение теплоносителя ограничивается усилием пружины;
- при превышении критического давления сила сжатия преодолевается, заставляя шток золотника подниматься вверх;
- жидкость выходит через выходной патрубок;
- внутренний объем жидкости стабилизируется;
- пружина возвращает затвор в первоначальное положение, закрывая его.
Корпус пружинного устройства обычно изготавливают из качественной высокопрочной латуни с применением технологий горячего штампования. Пружина производится из стали, а мембрана, уплотнители и ручка изготавливаются из полимерных материалов.
Некоторые производители предлагают оборудование с заранее установленными настройками. Также доступны модели, которые требуют регулировки в процессе монтажа, когда проводятся пусконаладочные работы.
Клапаны могут быть открытыми и закрытыми. В первом варианте теплоноситель сбрасывается в атмосферу, во втором — возвращается в обратный трубопровод.
Рычажно-грузовые предохранители используются реже. В автономных системах с котлом их почти не устанавливают, так как их применение больше характерно для промышленности и крупных производств, где диаметр трубопроводов составляет не менее 200 мм.
В таких системах усилие на шток создается не пружиной, а грузом, который подвешивается на рычаге. Груз перемещается по длине рычага, регулируя силу, с которой шток прижимается к седлу.
Рычажно-грузовой клапан открывается тогда, когда давление, действующее снизу на золотник, превышает давление, создаваемое грузом через рычаг. Вода при этом уходит через специальное сбросное отверстие.
Настройка рычажно-грузовых предохранителей осуществляется путем перемещения груза по рычагу. Чтобы предотвратить несанкционированные изменения, груз закрепляется болтами, закрывается специальным кожухом и запирается замком.
Как выбирать сбросной клапан
Конечно, традиционный подрывной клапан будет дешевле в закупке и монтаже, чем температурные устройства. Он способен эффективно защитить закрытую систему отопления, подключенную к газовому, дизельному или электрическому котлу, так как в случае аварии эти котлы быстро прекращают нагрев. Однако проблема усложняется для теплогенераторов, использующих дрова и уголь, поскольку они не могут пропасть моментально.
Чтобы правильно выбрать клапан для теплового сброса или избыточного давления, следуйте следующим рекомендациям:
- Если вы используете энергоносители, кроме твердого топлива, можете смело приобретать стандартный подрывной клапан.
- Изучите документацию вашего теплогенератора или бойлера (в зависимости от того, что необходимо защитить) и выбирайте арматуру безопасности исходя из максимально допустимого давления, указанного в ней. Большинство отопительных устройств проектируется под предел в 3 бара, но существуют исключения: литовские котлы Stropuva выдерживают только 2 бара, тогда как некоторые экономичные российские модели способны выдерживать лишь 1,5 бара.
- Для эффективной защиты дровяных теплогенераторов в случае аварии лучше всего установить клапан для теплового сброса, максимальное рабочее давление которого составляет 10 бар.
- В открытых системах с твердотопливными котлами сброс по давлению часто бывает неэффективен. Необходимо выбирать предохранительное устройство, срабатывающее при температуре теплоносителя 95-100 °C, которое соответствует вашему оборудованию и предпочтениям в способе подпитки.
Совет. Избегайте покупки низкокачественной предохранительной арматуры, произведенной в Китае. Помимо того, что она может оказаться ненадежной, такие устройства зачастую начинают течь после первого же сброса.
На рынке также существуют модели с возможностью регулировки настроек. Однако, если вы не являетесь специалистом в области отопления, то нет необходимости приобретать такие устройства.
Разумные советы на заключение
Если вам важно обеспечить безопасность котельного оборудования и надежность его работы, рекомендуем тщательно изучить ассортимент предохранительных клапанов перед покупкой. На рынке постоянно появляются новые полезные устройства, которые могут оказаться вам полезными, но которые не рассматриваются в рамках данной статьи.
Важно следить за состоянием ваших предохранительных клапанов. Это поможет вам вовремя зафиксировать их срабатывание и разобраться в причинах. Устройства для сброса температурной нагрузки следует направлять в специальные каналы с разрывом струи, чтобы избежать неожиданного всплеска воды в котельной и следов влаги, которые укажут на возможную аварийную ситуацию.
Рекомендации по выбору и установке
Поскольку не все производители отопительного оборудования комплектуют свои устройства группами безопасности, выбор предохранительного клапана для вашей отопительной системы часто остается на вашей ответственности. Для этого необходимо обязательно ознакомиться с техническими характеристиками котельного оборудования, включая его тепловую мощность и максимальное давление теплоносителя.
Для информации. Среди большинства теплогенераторов на твердом топливе от известных брендов величина максимального давления составляет 3 бара. Исключение составляют котлы длительного горения STROPUVA с предельным давлением 2 бара.
Лучший вариант — это приобрести клапан с возможностью регулировки давления, охватывающий определенный диапазон. В диапазон регулирования должно входить значение, необходимое для вашего котла. Далее следует подбирать устройство под мощность тепловой установки, при этом ошибки здесь скорее всего не произойдут, так как в инструкции производителей всегда указываются пределы тепловой мощности агрегатов, совместно с которыми может работать выбранный клапан.
Важно, чтобы на участке трубопровода от котла до клапана сброса давления не устанавливалась запорная арматура. Кроме того, установка после циркуляционного насоса категорически неприемлема, так как насос не сможет прокачивать пароводяную смесь.
Чтобы предотвратить разбрызгивание воды по помещению котельной, рекомендуется присоединять трубку к выпускному отверстию клапана для отвода выбросов в канализацию. Если вы хотите обеспечить визуальный контроль над процессом, на вертикальной секции трубки можно установить специальную сливную воронку с разрывом струи.
Рекомендации при выборе
Перед тем как приобретать конкретное предохранительное оборудование, необходимо тщательно изучить технические параметры котельной установки. Рекомендуется ознакомиться с инструкциями изготовителей, в которых указаны максимальные и минимальные параметры работы оборудования.
Следующие критерии являются основополагающими для выбора необходимого клапана:
- производительность отопительного агрегата;
- допустимое давление в системе для соответствующей тепловой мощности обогревательного оборудования;
- диаметр клапана.
Кроме вышеуказанных факторов, следует удостовериться в том, что регулятор давления защитного механизма имеет диапазон, подходящий для параметров вашего отопительного агрегата. Давление срабатывания должно превышать рабочее значение нормального функционирования системы на 25-30%.
Диаметр клапана должен соответствовать размеру подводящего патрубка. В противном случае, под воздействием гидравлического сопротивления, клапан не сможет выполнять свои функции корректно.
Не стоит забывать, что устройство, выполненное из латуни, будет отличаться меньшим коэффициентом температурного расширения. Это свойство исключает вероятность разрушения корпуса под воздействием чрезмерного давления. Блок регулировки должен производиться из термостойких материалов, которые сохраняют необходимую жесткость даже в условиях соприкосновения с кипящей жидкостью.
Причины срабатывания клапана
Срабатывание исправного защитного устройства невозможно без определенной причины. Каждое срабатывание клапана должно быть исследовано для выявления первопричины. Причины могут быть различными, не всегда последствия срабатывания бывают критичными, однако проверке подлежат все случаи.
- Нестабильная работа или авария системы терморегуляции котла может вызывать частое срабатывание клапана, что ведет к большему объему утечек воды.
- Проблемы с расширительным баком. Это может быть вызвано неправильной первоначальной настройкой или скрытыми неисправностями, такими как поломка мембраны. В этих случаях происходит резкое изменение давления, что может вызывать частые срабатывания клапана.
- Критическое давление в системе отопления. При этом механизм защиты имеет небольшие утечки, что происходит из-за погрешности в настройке пружинного устройства (около ±20%). Чтобы избежать таких ситуаций, необходимо точнее настраивать систему и подбирать соответствующее оборудование.
- Износ клапана. После нескольких срабатываний эффективность работы защитного устройства может снизиться. В этом случае рекомендуется заменить его новым или произвести ремонт.
- Неисправности пружинного механизма. Так происходит со временем, даже в отсутствие срабатываний. Неполадки могут проявляться в виде утечек теплоносителя вокруг штока. В таких обстоятельствах также необходимо произвести ремонт или замену клапана.
Выявить исправность защитного клапана можно, повернув красную рукоятку. Если ее вращать по часовой стрелке, при нормальном состоянии клапана должна появиться вода. При этом утечка должна прекратиться сразу после остановки вращения рукоятки. Если этого не произошло, то стоит попробовать еще раз. Если повторная попытка тоже не дает результата, клапан нужно заменить.
Устройство безопасности для регулировки давления считается надежным благодаря конструктивным особенностям. Поэтому прежде чем выбирать клапан, нужно обратить внимание на высокое качество материалов, а также правильно настроить клапан в соответствии с допустимым давлением котла.
