Для чего нужен предохранительный клапан в котельной

Зачем нужен предохранительный клапан для котла отопления?

В любой отопительной системе может произойти экстренная ситуация, связанная с повышенным нагревом теплоносителя, при котором он расширяется и выводит котел из строя. Чтобы предотвратить аварию, ведущую к значительным финансовым потерям, применяют предохранительный клапан в системе отопления, устанавливаемый в непосредственной близости от котла.

Сбросной клапан используют во всех коммунальных и индивидуальных отопительных системах частных домов, где он является основным элементом защиты котельного оборудования и повышения безопасности его обслуживания. Для его правильной установки следует точно подобрать прибор по техническим характеристикам системы и знать технологически грамотное место монтажа.

Спускной клапан в обвязке отопительного котла

Назначение предохранительного клапана

В отличие от систем отопления с открытым расширительным баком, где перепады давления приводят к увеличению объема теплоносителя в емкости или, в аварийных ситуациях, испарению воды в окружающую среду, в замкнутом контуре все процессы происходят внутри котла и трубопровода. Для удаления из закрытой системы излишков расширившегося рабочего тела используют автоматические клапаны, настроенные на его физические параметры, точнее, давление.

При эксплуатации наибольшую величину давления и температуры теплоноситель имеет на выходе котла, к тому же нагревательное оборудование является самым дорогостоящим в системе — из-за этих факторов предохранительный клапан сбросной системы отопления устанавливают рядом с котлом и он предназначен для его защиты.

Как работает предохраняющий клапан

Принцип работы

Клапан, защищающий котел, имеет простое устройство и работает по принципу, понятному даже школьнику. Прибор состоит из прямого фитинга с отводом под углом 90 градусов и подпружиненного герметичного затвора, перекрывающего боковой проход. При увеличении давления в системе от перегрева, превышающего прижимное усилие пружины, удерживающей в неподвижном положении клапан, он поднимается вверх и открывает боковое отверстие.

Излишки жидкости начинают выливаться сбоку и отправляются в емкость, дренажную или канализационную систему. После стравливания части теплоносителя давление в системе и на клапан ослабевает, пружина ставит его на место, перекрывая боковой патрубок.

Конструктивное устройство пружинного вида

Конструкция

Типовой предохранительный клапан для котла имеет разборную конструкцию и состоит из следующих основных элементов:

Корпус. Обычно изготавливается из латуни и имеет вид тройника. По его сторонам расположены нижнее входное резьбовое отверстие, боковой выходной патрубок и верхнее седло, на которое усаживается фасонный уплотнитель.

Запорная группа. Представляет собой подпружиненный шкив с цилиндрическим (дисковым) концевым запорным элементом, на который одевается эластичный резиновый уплотнитель в виде стакана (диска).

Крышка. В верхний резьбовой патрубок латунного корпуса вкручивается крышка черного цвета из термостойкого полимера, удерживающая подпружиненный шток в рабочем положении. На верхних гранях крышки имеются выступы, по которым скользит фигурный в нижней части верхний колпачок, соединенной с запорным штоком. При повороте на определенный угол колпак поднимается вместе со штоком и открывает боковой патрубок — это позволяет использовать предохранительный клапан для отопления всегда открытым в ручном режиме.

Колпачок. Полимерная деталь обычно красного цвета с ребристой боковой поверхностью, прикручивается к полому внутри штоку винтом. Имеющиеся в нижней части колпачка пологие выступы при его вращении попадают на зубцы крышки — ручка приподнимается вместе с подпружиненным затвором и открывает боковой канал, позволяя сбрасывать давление вручную.

Регулировочная шайба. Внутренняя стенка крышки имеет резьбу, в которой вращается гайка регулировки, при опускании вниз она сжимает пружину — таким образом происходит увеличение порога срабатывания клапана. При выкручивании гайки вверх пружина ослабляется и давление срабатывания уменьшается. Для проворачивания гайка оснащена поперечным шлицем в верхней части под плоскую отвертку.

Клапан для водонагревательных бойлеров – конструкция и внешний вид

Разновидности

Существующие разновидности клапанов способны работать с котельным оборудованием от ведущих зарубежных (Vaillant, Baxi, Ariston, Navien, Viessmann) и отечественных (Невалюкс) производителей на газе, жидком и твердом топливе в ситуациях, когда автоматический контроль за работой системы из-за типа топлива затруднен или нарушен при выходе из строя автоматики. В зависимости от конструктивного исполнения и принципа работы предохранительные клапаны делят на следующие группы:

1. По назначению оборудования, в которое их устанавливают:

• Для отопительных котлов, имеют приведенную выше конструкцию, часто поставляются на арматуре в виде тройника, в которую дополнительно установлены манометр для проверки давления и клапан развоздушивания.
• Для водогрейных бойлеров, в конструкции присутствует флажок для спуска воды.
• Емкостей и сосудов под давлением.
• Напорных трубопроводов.

1. По принципу срабатывания прижимного механизма:

• От пружины, прижимное усилие которой регулируется внешней или внутренней гайкой (ее работа рассмотрена выше).
• Рычажно-грузовые, применяются в промышленных отопительных системах, рассчитанных на сброс больших объемов воды, их порог срабатывания можно регулировать подвесными грузами. Они подвешены на ручке, связанной с запорным золотником принципом рычага.

Устройство рычажно-грузовой модификации

1. Скорости срабатывания запорного механизма:

• Пропорциональные (малоподъемные пружинные) — герметичный запор поднимается пропорционально давлению и линейно связан с его увеличением, при этом сливное отверстие постепенно приоткрывается и аналогичным образом закрывается с уменьшением объема теплоносителя. Преимущество конструкции — отсутствие гидроударов при различных режимах перемещения запорного клапана.
• Двухпозиционные (полноподъемные рычажно-грузовые) — функционируют в положениях открыто-закрыто. При превышении давления выше порога срабатывания выходное отверстие полностью открывается и происходит стравливание лишнего объема теплоносителя. После того как давление в системе нормализуется, выходное отверстие полностью перекрывается, основной недостаток конструкции — наличие гидроударов.

1. По регулировке:

• Нерегулируемые (с колпачками разных цветов).
• Регулируемые винтовыми деталями.

1. По конструкции регулировочных элементов сдавливания пружины с:

• Внутренней шайбой, принцип работы которых был рассмотрен выше.
• Наружным винтом, гайкой, модели используются в бытовых и коммунальных отопительных системах с большими объемами теплоносителя.
• Рукояткой, подобная система регулировки используется во фланцевых промышленных клапанах, при полном поднятии ручки можно производить разовый спуск воды.

Читайте также: Ваз 2110 электромагнитный клапан холостого хода

Конструкции различных моделей спускных клапанов

Как выбрать клапан для отопительного котла

Подбирая предохранительный клапан для отопления, руководствуются следующими соображениями:

1. Определяющим фактором для выбора предохранительного клапана является его давление срабатывания. Обычный стандарт для бытовых приборов, применяемых в системе отопления, согласно расчетам — 3 бара. Данный показатель связан с тем, что в большинстве индивидуальных замкнутых контуров с радиаторами, использующих циркуляционные насосы, транспортируется теплоноситель со стандартным напором 1,5 бара. Его колебания при нагреве до самых высоких температур могут достигать 2,5 бара, а предельный показатель более 3 бар говорит о перегреве теплоносителя и может стать критическим для полимерных трубопроводов (котел выдерживает значительно большие гидравлические нагрузки).
2. Среди моделей, представленных на рынке, масса изделий из Китая малоизвестных брендов. Хорошим соотношением цены и качества обладает российско-итальянский продукт Valtex, клапаны от итальянского производителя котлов Бакси. Многие известные поставщики электрокотлов с брендами Вайлант, Аристон, Бакси дополнительно выпускают сопутствующее оборудование, куда входят и предохранительные клапаны.
3. С точки зрения стоимости, удобства монтажа и функциональности лучше всего приобретать группу безопасности. В блок дополнительно входят манометр (позволяет контролировать процесс настройки и давление в системе) и автоматический клапан для стравливания воздуха в контуре.

На заметку: Некоторые производители (Valtex) делают цвет ручки нерегулируемых предохранительных клапанов красного, желтого и черного цветов, указывая тем самым на предельно допустимые параметры давления (например, черная ручка 1,5 бара, красная — 3 бара, а желтая — 6 бар).

Как установить

При монтаже предохраняющей спускной арматуры соблюдают следующие правила:

1. Обычно клапан сброса давления в системе отопления ставят в бытовой контур в единственном экземпляре. Его основные точки размещения — непосредственно над электрическим, твердотопливным, газовым котлом на его выходном патрубке или рядом в горизонтально расположенный трубопровод. Если это по техническим причинам невозможно, главное условие правильного монтажа — установка в линию подачи до первого отсекающего вентиля.
2. Выходной боковой патрубок обычно соединяют с канализационной или дренажной системой, если это технически сложно или объем теплоносителя в контуре невысок, можно воспользоваться гибкой подводкой, которую опускают в емкость подходящего объема.
3. Отвод жидкости должен проводиться с разрывом струи через воронку или гидравлический затвор для обеспечения работоспособности системы при засорении канализации.
4. При монтаже в трубопровод используют тройник с нижним отводом подходящего диаметра, его стандартное значение 1/2, 3/4, 1 и 2 дюйма. Диаметр подводящего к клапану трубопровода не должен быть меньше, чем у системы.

Клапанные группы безопасности – разновидности и цена

Почему может подтекать клапан

Клапан сброса давления в отопительной системе может подтекать по разным причинам. В некоторых ситуациях это допустимый естественный процесс, в других случаях протечка говорит о неисправности прибора.

Подтекание клапана защиты может быть вызвано следующими причинами:

1. Повреждением герметичного резинового стакана, диска в результате многократного использования. Если при ремонте деталь на замену не удастся обнаружить в продаже или она не входит в комплектацию, придется менять прибор полностью.
2. В пружинных видах открывание бокового спускного патрубка происходит постепенно, при пограничных значениях давления или кратковременных скачках клапан может частично срабатывать и капать, что не говорит о его неисправности.
3. Подтекание могут вызвать неправильная настройка или неисправности расширительного бака — повреждение его мембраны, выход воздуха через разгерметизированный корпус или испорченный ниппель. В этом случае возможны резкие скачки давления в результате гидроударов, вызывающие периодическое кратковременное вытекание теплоносителя через предохранительный клапан.
4. Причина подтекания некоторых регулируемых клапанов – просачивание жидкости по штоку через верх во время срабатывания.
5. Если на отводном патрубке создается противодавление выше порога срабатывания прибора, также происходит протечка.

Внешний вид, стоимость некоторых марок спускных клапанов

Предохранительный клапан паровых котлов призван защищать их от превышения давления в системе, вызванного разными факторами, и является обязательным элементом при эксплуатации данного вида оборудования. В продаже имеется широкий ряд предохранительных устройств от китайских, отечественных и европейских производителей, отличающихся относительно невысокой стоимостью. При покупке рациональные выбрать защитную группу из нескольких приборов, куда дополнительно входят манометр и воздушный спускной клапан.

Предохранительный сбросной клапан для котла отопления

Перегрев теплоносителя приводит к его сильному расширению, особенно если температура достигла точки кипения. При расширении теплоносителя, давление в системе поднимается, что может привести к серьезным последствиям: от легкой протечки соединений или выхода из строя компонентов отопительной системы, до разрыва магистралей в недоступных местах (стенах или под стяжкой пола).

Известным способом предотвращения разрушения системы отопления вследствие высокого давления является предохранительный сбросной клапан. В статье мы детально рассмотрим его устройство и принцип работы, определим критерии выбора механизма, алгоритм установки в систему отопления, а также действия в ситуации, если клапан сброса давления потек.

Читайте также: Предохранительный сбросной клапан пск 25в

Назначение предохранительного клапана в системе отопления

Повышение температуры теплоносителя в водяном контуре отопления приводит к повышению давления, оказываемого на стенки системы. Особенно критичными являются температуры свыше 90-95°C, когда вода начинает вскипать, выделяя пар. Давление в системе возрастает в геометрической прогрессии. Если современны трубы и радиаторы рассчитаны, как правило, на давление 6-9 бар и более, то наиболее уязвимой точкой системы являются теплообменники котлов, которые у современных моделей выдерживают давление до 3 бар, а у более старых и вовсе – 2 бар.

Впоследствии может произойти не просто протечка теплообменника, но и короткое замыкание, серьезный потоп вследствие протечки больших объемов теплоносителя.

Предохранительный клапан обеспечивает автоматический выпуск пара или теплоносителя, освобождая в системе место для расширения вследствие нагревания, что не позволяет давлению внутри водяного контура достигнуть критических значений. После сброса давления, клапан также автоматически закрывается. Врезается клапан в трубопровод возле самого котла, часто вместе с ним также устанавливают манометр и автоматический воздухоотводчик, вместе этот комплекс называют группой безопасности .

Принцип предотвращения критических показателей давления в отопительной системе за счет предохранительного клапана.

Если современные модели газовых и электрических котлов благодаря продвинутой автоматике способны не допустить перегрева, как минимум просто своевременно выключая горелки, то для твердотопливных котлов установка предохранительного клапана является обязательной. Даже после закрытия заслонки, теплообменник в твердотопливном котле продолжает еще какое-то время получать тепло. Именно по причине инерционности теплогенератора может произойти серьезный перегрев.

Также обязательным сбросной клапан является и для паровых котлов (используемых, как правило, в промышленных целях). Однако мы рекомендуем врезать предохранительный клапан в систему отопления с любым котлом, в том числе и газовым, устанавливая клапан в составе группы безопасности.

Обратите внимание, что при больших объемах отопительной системы (например, рассчитанной на отопление дома свыше 500-600 м 2 ) на каждом котле рекомендуется устанавливать по 2 предохранительных клапана – рабочий и контрольный.

Устройство и принцип работы в зависимости от вида

Рычажно-грузовой

Рычажные предохранительные клапаны применяются исключительно в промышленных системах, рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубопровода свыше 200 мм.

Навешенный на рычаг груз, оказывает давление на шток. При превышении силы, которую оказывает давление в системе с одной стороны, над силой, которую оказывает груз с другой стороны, шток открывается, выпуская теплоноситель или пар. Как только силы давления внутри системы становится недостаточно (оно не достигает критической отметки), шток под весом груза на рычаге перекрывает систему.

Рычажно-грузовой сбросной клапан в разрезе.

Таким образом, критическое давление, при котором необходимо произвести сброс, регулируется длинной рычага и весом на нем.

Пружинный

Более современным и более дешевым является пружинный предохранительный клапан. Он не уступает по эффективности рычажно-грузовому, надежен и имеет компактные габариты, поэтому широко используется в системах индивидуального отопления частных домов.

Работает пружинный сбросной клапан по такому же принципу, только вместо груза на шток воздействует пружина:

• со внутренней стороны на затвор устройства оказывает давление поток воды или пар;
• с другой стороны золотник, прижатый штоком, на который воздействует пружина;
• давление в системе превышает прижимную силу пружины, шток золотника поднимается вверх, происходит разгерметизация;
• теплоноситель или пар выходит через выпускной патрубок;
• давление внутри системы снижается и становится ниже прижимной силы пружины, которая снова перекрывает затвор, возвращая механизм в исходное положение.

Принцип работы пружинного предохранительного клапана, предназначенного для системы индивидуального отопления.

Существуют как рассчитанные на конкретное давление (например, 3, 6 или 8 бар), так и регулируемые клапаны, критическое давление для сброса в которых устанавливается при монтаже. Также они могут быть открытыми или закрытыми. Первые сбрасывают воду или пар во внешнюю среду, закрытые клапаны – в подключенный к ним трубопровод.

Клапаны теплового сброса

Пружинные предохранительные клапаны также несовершенны. Помимо того, что работают они исключительно в закрытых системах (т.к. кипение теплоносителя в системе с открытым расширительным баком может происходить без повышения давления), пружинные механизмы срабатывают, когда температура теплоносителя уже превысила существенную отметку – свыше 95-100°C.

Наиболее эффективным, но крайне дорогостоящим является клапан теплового сброса, реагирующий на повышение температуры теплоносителя, а не давления в системе. Принцип работы заключается во все той же мембране, которая контролируется пружиной, но приводится в действие он не напором потока воды, а термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагревании от теплоносителя.

Критерии выбора предохранительного сбросного клапана

Механизм прижима

Рычажно-грузовые предохранительные клапаны рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубы не менее 200 мм, поэтому используются в промышленных отопительных системах.

Для индивидуального отопления частного дома лучше приобрести устройство с пружинным механизмом, это стандартный, надежный и часто используемый вид сбросного клапана.

Если бюджет не ограничен, рекомендуем приобрести более эффективный клапан теплового сброса, который предотвратит проблему еще до серьезного повышения давления в системе отопления.

Высота подъема

Клапаны сброса давления имеют разную высоту подъема затвора:

Малоподъемная модель ПС-350.