Предохранительный клапан в системе отопления: виды, назначение, схемы и монтаж

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. Что он из себя представляет и в чем заключается его принцип действия? Эти вопросы мы рассмотрим в нашей статье. Также разберем разновидности таких клапанов и укажем основные различия между ними, рассмотрим правила установки в систему отопления и приведем рекомендации по выбору и настройке предохранительной арматуры.

Для чего нужен предохранительный клапан?

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. Часто этот клапан является одним из элементов группы безопасности. Обычно устройство врезают непосредственно в теплообменник или устанавливают в трубопровод поблизости котла.

Разновидности устройств 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.

Классификация #1 — 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.

Классификация #2 — 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 #3 — 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.

Специалисты рекомендуют эксплуатировать эти приспособления в сжимаемых средах. К числу их главных недостатков относят наличие характерных автоколебаний затвора.

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.

Особенности трехходовых аварийных клапанов

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.

Более подробно о разновидностях трехходового клапана на отопление и критериях его выбора мы говорили в следующей статье.

Советы по выбору оптимальной модели

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:

1. Производительность котла.
2. Максимально допустимое давление среды для тепловой мощности нагревательного оборудования.
3. 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 предохранительного клапана:

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.

Выбираете для своей системы отопления подходящий вариант предохранительного клапана? Может у вас остались вопросы, ответы на которые вы не нашли в изложенном выше материале? Задавайте их нашим экспертам, оставив комментарий под статьей.

А может вы хотите дополнить материал интересными фактами и полезными рекомендациями? Или поделиться опытом собственноручной установки клапана в систему? Пишите свое мнение о необходимости такого защитного приспособления, делитесь советами по выбору, исходя из личного опыта.