Применение предохранительного клапана для системы отопления

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.

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:

1. По механизму прижима тарелки:
   • пружинные;
   • рычажно-грузовые.
2. 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).
3. 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).

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.

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.

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.

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.

Обратите внимание! Срабатывание устройства может происходить циклически, если котел эксплуатируется на пределе мощности, нагревая теплоноситель до 90-95 градусов. Такой режим функционирования негативно сказывается на защитном устройстве – после нескольких срабатываний подрывный клапан начинает подтекать из-за потери герметичности.

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.

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.

Обратите внимание! Клапан полностью открывается, когда давление в системе отопления повышается на 10% от заданного, а полностью закрывается, когда уровень давления падает на 20% относительно параметра срабатывания. Рекомендуется выбрать для установки модель, давление срабатывания которой превышает рабочие показатели отопительной системы на 20-30%.

Подвод трубопровода

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

Внимание! Чтобы снизить гидравлические потери при давлении теплоносителя на тарелку, аварийный клапан монтируют с уклоном в сторону котельного агрегата.

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.

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.

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:

Клапан сброса избыточного давления: виды и их особенности

Внезапная остановка рабочего колеса насоса, быстрое перекрытие сечения напорного трубопровода могут стать причиной гидравлического удара — волны повышенного (пониженного) давления рабочей среды.

Ударные явления распространяются по всему трубопроводу — от насоса и выше.

Возможный результат скачкообразного повышения давления — снижение надежности системы в целом, отдельных ее элементов. Вероятны и аварийные ситуации:

• разрыв трубы;
• выход из строя водопроводной арматуры;
• размывов грунта;
• потеря тем или иным образом подготовленной воды.

Организация защитных мероприятий базируется на гидравлических расчётах. В живом сечении каждого расчетного узла для различных моментов переходного процесса определяют давление и скорость движения жидкости.

В расчёте учитывают все устройства, установленные на трубопроводе: регулирующие, предохранительные, запорные. Характеристики каждого из механизмов влияют на параметры неустановившегося движения жидкости во всей системе, в том числе и на его характерный случай — гидравлический удар.

Обратный клапан сброса избыточного давления

Обратный клапан — разделяет столб жидкости на части. При смене направления движения жидкости обратный клапан срабатывает, перекрывая поток.

В результате гидравлический удар меняет свой характер. При нормальных условиях рабочая среда сама удерживает рабочий орган защитного механизма в открытом положении.

Обратный клапан — средство аварийной меры предотвращения поломки оборудования, входящего в состав сети — эффективен, если правильно выбрано место его установки.

Преградить путь обратному потоку имеет смысл там, где вероятен разрыв сплошности потока — локальное падение давления ниже атмосферного, вплоть до нуля. При гидравлическом ударе такие области схлопываются и резкий местный скачок давления усиливает ударную энергию волны.

Важно: максимальное значение давления возникает вблизи насосной станции, разрывы сплошности, как правило, — в верхних точках трубопровода.

Количество обратных клапанов и места их размещения определяются расчетом, в котором учитывают особенности защищаемого объекта:

• рельеф местности, форму трубопровода;
• время остановки насоса;
• характер используемого клапана;
• возможность возникновения зон кавитации (и количество) при гидравлическом ударе.

Величина ударного давления при изменении направления движения жидкости зависит от характера сработавшего обратного клапана. Обычный поворотный клапан (а также пружинный, шаровой, подъёмный, створчатый) обеспечивают полное перекрытие в конечный момент времени закрытия.

Обратные клапаны с задаваемыми характеристиками (с гидротормозом, с противовесом, комбинированные) поперечное сечение перекрывают плавно, энергию обратного потока жидкости гасят постепенно.

Клапан впуска и защемления воздуха

Клапан впуска и защемления воздуха — устраняет области низкого давления. На протекание гидравлических переходных процессов в напорной системе оказывает влияние впуск и последующее сжатие воздуха в местах кавитации.

Предотвращение появления областей глубокого вакуума — самый простой и дешевый способ не дать усилиться ударному давлению за счет их схлопывания.

Рабочий орган автоматического клапана с изменениями параметров среды связывает поплавок. Клапан впуска и защемления воздуха постоянного действия выполняет свою работу вне зависимости от состояния системы. Непрерывная аэрация потока оптимизирует гидравлический режим рабочей среды.

Аэрационные клапаны комбинируются с ограничителями распространения удара — обратными клапанами.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан — ограничивает расход воды. Балансировочные или регулирующие механизмы контролируют не одно сечение, а отрезок трубопровода. Устройство сохраняет стабильность параметров потока, сравнивая значения давления в его начале и в конце.

Срабатывание механизма заключается в создании дополнительного гидравлического сопротивления и частичном сужении поперечного сечения потока.

Автоматический регулирующий клапан может комплектоваться фиксатором положения рабочего органа, настроенного вручную, патрубком для сброса воды, измерителем расхода воды.

Сбросной предохранительный клапан, разрывная мембрана

Сбросной клапан, разрывная мембрана — отводят часть жидкости. Клапаны отбора жидкости настраивают (вручную или при изготовлении) на определенное значение давления.

Срабатывая, клапан сбрасывает избыток воды в атмосферу или в резервуар по отводящему трубопроводу, снижая темп нарастания давления в системе в предаварийной ситуации.

Существуют клапаны автоматического сброса, но предусматривающие и «ручной подрыв» — при помощи дополнительного узла механизма. В закрытом состоянии заслонку отводящего отверстия удерживает пружина либо груз на наружных рычажках устройства.

Когда давление среды снижается до допустимых показателей, сливной патрубок снова оказывается перекрытым, а сбросной клапан — готовым выполнить предохранительную функцию.

Разрывная предохранительная мембрана — цельный куполообразный диск из прочного материала — характеризуется заданным максимальным давлением, которое она способна выдержать без нарушения своей целостности. После срабатывания предохранительная мембрана подлежит замене.

Перепускной клапан системы отопления

Перепускной клапан — разветвляет поток. На схемах трубопроводных сетей клапан перелива (он же перепускной клапан) обозначают так же, как сбросной.

Отличительная особенность перепускного устройства — непрерывный контроль уровня давления среды и реагирование на незначительные его изменения.

При отклонении давления от нормы избыток воды направляется в обратный контур трубопровода. В итоге в основном трубопроводе поддерживаются безопасные скорости движения жидкости без удаления теплоносителя из системы.

Регулирование давления в системе отопления, водоснабжения продлевает срок службы труб и водопроводной арматуры, повышает эффективность работы насосов.

Защищая трубопроводы с помощью противоударного оборудования от последствий отключения электропитания, аварийного срабатывания запорной арматуры заботятся о надежности системы.

Недостаток обратного клапана — возможный перерыв в работе напорной системы. Срабатывание сбросных устройств чревато потерей теплоносителя, дополнительными тратами на его нагрев, термической опасностью.

Тем не менее, применение одного или комбинации нескольких средств стабилизации давления в напорном трубопроводе и гашения волновых процессов обходится дешевле ликвидации последствий разрушительных гидравлических ударов.

• Предыдущая запись Секреты по выбору регулятора температуры на радиатор отопления
• Следующая запись Когда включат отопление: условия для начала отопительного сезона

https://profiteplo.com/sistemy-otopleniya/34-predoxranitelnyj-klapan-v-sisteme-otopleniya.html