Воздушный клапан для конвектора (8 видео)

Содержание

Как работает воздушный клапан отопления и как его выбрать?
Назначение и виды воздушных клапанов
Принцип работы устройства
Кран Маевского
Автоматический кран
Место установки клапана
Как выбрать воздухоотводчик: советы специалистов
Управление теплопроизводительностью конвектора
🔥 Видео

Видео:💧 РЕГУЛИРОВКА предохранительного/обратного клапана давления бойлера (водонагревателя). Зачем болтик.Скачать

Как работает воздушный клапан отопления и как его выбрать?

Профессиональный монтаж, качественные материалы и продуманная схема отопительных коммуникаций не гарантируют тепла в доме, если нет в системе отопления маленькой детали для стравливания воздуха. Проблема завоздушенных холодных батарей знакома как жителям многоэтажных домов, так и хозяевам частного особняка. Чтобы избежать этого устанавливается воздушный клапан для отопительной системы.

Видео:Растёт давление! Клапан виноват?Скачать

Назначение и виды воздушных клапанов

Воздушный клапан в системе отопления с жидким теплоносителем предназначен для удобного сброса воздуха во время её работы. Воздушные пробки образуются в любой системе, насколько бы продуманной она не была.

Обратите внимание! Воздушная пробка препятствует движению теплоносителя по трубам или радиатору. Это наиболее частая причина отсутствия тепла в квартире в начале отопительного сезона.

Если у соседей по стояку батареи горячие, а у вас отопления нет, то скорее всего нужно спустить воздух. Такую процедуру в многоквартирных домах старой постройки проводили на верхнем этаже. Для этой цели у каждого радиатора вместо глухой пробки в верхнем углу был вмонтирован сливной вентиль.

Когда систему заполняли, то воздух стравливали посредством открывания этого крана и слива из него воды. Воду сливали до тех пор, пока струя не переставала «плеваться» водой и воздухом. Спокойная струя означала, что весь воздух вышел и система по стояку наполнена водой полностью.

Подобные сливные краны в многоквартирных домах неудобно было обслуживать, приходилось всегда обращаться к соседу для доступа к радиатору.

В индивидуальном домостроении такой сброс воздушной пробки требует долива воды в систему и не гарантирует периодического завоздушивания вновь.

Сегодня различают специальные устройства – воздушные клапаны для отопления:

автоматические – открываются самостоятельно, по мере роста воздушной пробки;
краны Маевского – открываются вручную.

Видео:Для чего нужен винтик на предохранительном клапане водонагревателя (бойлера).Скачать

Принцип работы устройства

Воздушный клапан (или несколько) устанавливают в системе отопления, в местах наиболее вероятных для скопления пузырьков воздуха. Это предотвращает образование большой пробки, отопление работает бесперебойно.

Кран Маевского

Такие устройства получили название по фамилии своего разработчика. Кран Маевского имеет резьбу и размеры под трубу диаметра 15 мм или 20 мм. Устроен он просто:

В теле корпуса клапана проделано 2 сквозных отверстия, которые в открытом положении крана Маевского сообщается с системой отопления.
Закрывает эти отверстия винт на резьбе с конусным наконечником.
Через небольшое (2 мм) отверстие, направленное вверх, происходит выброс воздуха.

Для того чтобы спустить воздух из системы следует открутить винт на 1,5-2 оборота. Воздух вырывается со свистом, поскольку коммуникации находятся под давлением. Окончание выхода воздушной пробки характеризуется падением напора и появлением воды.

Обратите внимание! Кран Маевского является простым и надёжным устройством для стравливания воздушных накоплений. Он не засоряется, не ломается, поскольку не имеет движущихся деталей. Его конструкция проста и надёжна.

На рынке можно найти несколько разновидностей крана Маевского, которые одинаковы по устройству, но отличаются способом регулирования запорного винта. Бывают:

с удобной рукояткой для откручивания руками;
с обычной головкой под плоскую отвёртку;
с четырехгранной головкой под специальный ключ.

Для взрослого человека принцип откручивания запорного винта значения не имеет. Однако в доме, где есть дети, безопаснее использовать устройства, которые следует откручивать специальным приспособлением. Открутив обычный кран с удобной рукояткой, ребёнок может ошпариться кипятком.

Автоматический кран

Автоматический клапан для сброса воздуха устроен по принципу поплавковой камеры, конструкция включает:

вертикальный корпус диаметром 15 мм;
поплавок внутри корпуса;
пружинный клапан с крышкой, который соединён и регулируется поплавком.

Работает автоматический воздушный клапан для отопительной системы без участия человека. В нормальном состоянии, когда воздух в системе отсутствует, поплавок прижат давлением жидкого наполнителя к крышке клапана. Крышка при этом плотно закрыта.

По мере накопления воздуха в теле клапана, поплавок опускается вниз. Как только он опустится до критической отметки, открывается пружинный клапан и стравливает наружу воздух. Под давлением носителя в системе пространство вновь заполняется жидкостью. Поплавок поднимается, закрывая крышку пружинного клапана.

Когда в коммуникациях отсутствует теплоноситель, поплавок лежит на дне клапана. По мере наполнения системы воздух выходит из крана непрерывным потоком, пока теплоноситель не достигнет поплавка.

Обратите внимание! Небольшое количество воздуха присутствует под крышкой автоматического крана постоянно. Это является нормой и никак не отражается на работе.

Различают следующие конфигурации автоматических воздушных клапанов для отопления:

с вертикальным воздушным выбросом;
с боковым выбросом воздуха (через специальный жиклёр);
с нижним подключением;
с угловым подключением.

Для дилетанта конструктивные особенности автоматического крана не имеют значения. Однако для профессионала разница для выбора между устройствами есть.

устройство с жиклёром и боковым отверстием в эксплуатации надёжнее, чем автоматический клапан с вертикальным воздушным выбросом;
клапан с нижним подключением эффективнее улавливает воздушные пузырьки, чем клапан с боковым монтажом.

Читайте также: Клапан электромагнитный для крана газовой плиты

Если конструкция крана Маевского не претерпевает изменений уже много лет, то устройство автоматических клапанов постоянно совершенствуется и дополняется.

Производители предлагают автоматические клапаны с дополнительными устройствами:

с мембраной для защиты от гидроударов;
с отсекающим клапаном, для удобства демонтажа устройства во время отопительного сезона;
мини-клапаны.

Обратите внимание! Недостатком автоматического клапана является его быстрое загрязнение. Накипь, мусорная взвесь забивают внутренние, движущиеся части устройства. Это приводит к ослаблению эффективности его работы или полному выходу из строя.

Автоматические воздушные клапаны для отопления нуждаются в частом осмотре и очистке. К несомненным достоинствам данных устройств относят возможность их установки в труднодоступных местах.

Видео:газовый конвектор на пропане и автоматический клапан на 2 балона.Скачать

Место установки клапана

В отопительной системе есть точки, где воздух собирается обязательно. Так, краны Маевского в квартире следует установить на каждом радиаторе. Во многих современных моделях радиаторов устройства для стравливания воздуха устанавливают на этапе изготовления сами производители.

Обратите внимание! Если у вас классические радиаторы, то воздушный клапан следует установить в верхней его части, которая расположена напротив подключения.

Так вы самостоятельно всегда сможете контролировать нормальную работу ваших батарей отопления и не зависеть от желания работников ЖЕКа или настроения соседей сверху.

Точки для установки кранов сброса воздуха:

радиаторы, змеевик в ванной комнате верхняя часть;
верхняя точка трубопровода;
система безопасности отопительного котла в индивидуальных коммуникациях;
на гидравлическое разветвление;
на коллекторы общей распределительной гребёнки;
на любые П-образные петли в коммуникациях, в верхней точке;
на компенсаторы в пластиковых отопительных системах.

Следует понимать, что воздух скапливается всегда в верхней части коммуникаций. Воздушная пробка может встать в изгибе пластиковой трубы, если монтаж осуществлён с ошибками и произошла температурная деформация.

Самый простой способ избавиться навсегда от пробки в трубопроводе – это врезать в трубу тройник. На свободный вертикальный отвод тройника (диаметр которого подбирается соответственно) устанавливают клапан для сброса воздуха.

Видео:Воздушный клапан (воздухоотводчик) для котла - Устройство, профилактика, ремонт.Скачать

Как выбрать воздухоотводчик: советы специалистов

Кран Маевского эффективно работает только в месте естественного скопления воздуха. Он не может самостоятельно улавливать воздушные пузырьки в проходящем потоке, поскольку не оборудован воздушной камерой. При врезке крана в водопровод дополнительно стоит вмонтировать воздушную камеру. Для этого достаточно установить патрубок.
Стоит обратить внимание на проверенных производителей. Не стоит доверять китайским изделиям: при низкой цене и привлекательной внешности такие устройства работают недолго и не подлежат ремонту.
При покупке устройства не пренебрегайте конструкциями с дополнительным отсекателем, которая позволит снять кран в любой момент без отключения системы.

Перед покупкой лучше изучить таблицы с характеристиками, которые предоставляют производители отопительного оборудования.

Видео:Предохранительный Клапан! ОШИБКА Которую Допускают Многие. Должен Знать Каждый!Скачать

Управление теплопроизводительностью конвектора

В статье рассмотрены способы управления теплопроизводительностью конвекторов, работающих на естественной тяге. Исследовано влияние элементов конструкции конвектора на его диапазон регулирования теплопроизводительности. Показано влияние диапазона регулирования теплопроизводительности конвектора на экономию расхода энергии при переменной во времени суточной теплоподаче.

Рис. 1. Двухпозиционное регулирование температуры в помещении

Рис. 2. Варианты преобразования геометрической формы вытяжного канала с помощью изменения положения воздушного клапана

Рис. 3. Теплопроизводительность конвектора при различных положениях воздушного клапана

Рис. 4. Влияние угла поворота верхнего клапана на увеличение относительной теплопроизводительности конвектора

Рис. 5. Изменение температуры воздуха в помещении от суточной теплоподачи для коэффициентов теплопередачи

Рис. 6. Экономия тепловой энергии при ДРТ = 75 и 100 %

Рис. 7. Сравнение эффективности энергосберегающих мероприятий

Табл. 1. Диапазоны регулирования теплопроизводительности конвектора*

Управление расходом энергии, затрачиваемой на отопление помещений, всегда является одной из самых действенных мер по ее сбережению. Современная техника отопления нуждается не в управлении вообще, а требует близкого к оптимальному управлению расходом тепловой энергии на уровне отопительного прибора. Поэтому отопительные приборы совместно с устройствами терморегулирования должны обладать техническими характеристиками, обеспечивающими реализацию оптимального управления расходом тепловой энергии.

Одной из причин, препятствующей широкому внедрению систем отопления зданий с рациональным управлением расходом тепловой энергии на уровне прибора, является относительно высокая стоимость дополнительного оборудования (терморегуляторы, термостаты, вентиляторы, источники питания и т.д.) и низкая стоимость энергии. В связи с этим возникает проблема большого срока окупаемости вложенных в систему отопления средств.

Отсюда следует, что в первую очередь необходимо определиться с выбором способа терморегулирования и стоимостью его технической реализации. Целью данной работы является определение влияния диапазона изменения теплопроизводительности пассивного конвектора на экономию тепловой энергии.

Результаты исследований

Наиболее распространенным способом изменения теплопроизводительности является двухпозиционное регулирование расхода теплоносителя с помощью двухи трехходовых вентилей с положениями «открыто или закрыто». Здесь говорится о полном открытии или закрытии вентиля, что позволяет иметь диапазон регулирования теплопроизводительности от 0 до 100 %. На рис. 1 представлено двухпозиционное регулирование температуры в помещении.

Читайте также: Обратный клапан для напорной канализации 110 мм

Вторым способом регулирования теплопроизводительности является изменение расхода воздуха, проходящего через теплообменную поверхность прибора. Этот способ эффективен для конвекторов, конструктивно представляющих собой теплообменник, встроенный в кожух и выполняющий функцию вытяжного канала. У конвекторов расход воздуха может регулироваться в условиях естественного и принудительного движения воздуха. При естественной конвекции регулирование расхода воздуха осуществляется изменением положения воздушного клапана.

Воздушный клапан представляет собой пластину прямоугольной формы, которая полностью или частично перекрывает вытяжной канал конвектора. Для герметичного закрытия канала в местах касания контура клапана устанавливается уплотнитель. Диапазон регулирования теплопроизводительности (ДРТ) конвектора определяется двумя видами естественной циркуляции воздуха через поверхность теплообменника:

Клапаны открыты — конвектор имеет форму вытяжного канала (как показано на рис. 2г). Снизу в канал поступает поток холодного воздуха. Проходя через внешнюю поверхность теплообменника, он нагревается и поднимается вверх, выходя из канала. За пределами канала подогретый воздух перемешивается с холодным и, охлаждаясь, поступает на вход в канал конвектора. Так происходит естественная циркуляция воздуха (воздух помещения омывает поверхность теплообменника).
Клапаны закрыты — конвектор приобретает форму замкнутой полости (что показано на рис. 2а и 2д).

При закрытом клапане нельзя достигнуть полного прекращения теплоподачи, как в случае перекрытия вентилем подачи теплоносителя в прибор, поскольку через стенки замкнутой полости, образованной стенками вытяжного канала и верхним и нижним клапанами, происходит теплопередача в окружающую среду. В самой же полости между стенками и теплообменником передача тепла осуществляется конвекцией в виде двух симметричных циркуляций воздуха и переизлучением.

Расширение ДРТ конвектора может быть осуществлено минимизацией его теплопроизводительности при положении клапана «закрыто». С целью расширения ДРТ конвектора необходимо провести поиск конструктивного решения терморегулятора, создающего условия минимальной теплопередачи Qmin в окружающую среду. К факторам, влияющим на Qmin, следует отнести: количество воздушных клапанов (один или два) и их расположение (вверху или внизу), аэродинамическое сопротивление теплообменника (на него оказывает влияние коэффициент оребрения трубок), тепловую изоляцию стенок канала, их степень черноты.

Любой из перечисленных факторов будет влиять на стоимость изделия, которое рассматривается как массовое. Поэтому необходимо провести исследования по изучению влияния перечисленных факторов на ДРТ. Рассмотрим варианты технического исполнения воздушного клапана и его положения, а также влияния лучистого теплообмена внутри вытяжного канала на теплопроизводительность конвектора (рис. 2). Наименьшей теплопроизводительностью будет обладать конвектор с закрытыми верхним и нижним клапанами (рис. 2а и 2д).

В этом случае вытяжной канал полностью трансформируется в замкнутую полость. При условии, что стенки полости покрыты материалом с низкой степенью черноты (например, алюминиевой фольгой), можно уменьшить лучистую составляющую теплоотдачи до двух раз и получить минимальную теплопроизводительность конвектора (рис. 2д). В замкнутой полости конвектора по ее центральной части воздух поднимается вверх и затем разворачивается на 180°, опускаясь вдоль стенок по обе стороны от линии симметрии канала.

Опускаясь, воздух отдает часть своей энергии стенкам канала и, дойдя до теплообменной поверхности, нагревается и поднимается вверх. Тепловой режим устанавливается в процессе циркуляции воздуха внутри полости и переизлучения между поверхностями полости и теплообменника. Теплопроизводительность конвектора для случая, когда оба клапана закрыты, представлена на рис. 3 (прямые 6, 7 и 8). При открытии верхнего клапана и закрытом нижнем нагретый воздух вступает в теплообмен с холодным наружным через окно верхнего клапана.

В результате теплоотдача конвектора увеличивается с ростом температурного напора между поверхностью теплообменника и циркулирующим в полости воздухом (рис. 3, прямая 5). Если положение клапанов изменить на противоположное, интенсивность теплоотдачи увеличивается (рис. 3, прямая 4) из-за теплообмена нижней части поверхности теплообменника с холодным воздухом и увеличения лучистой составляющей теплоотдачи в результате излучения на холодную поверхность пола. Теплопроизводительность конвектора при обоих открытых клапанах и расходах теплоносителя 50, 80 и 460 кг/ч представлена прямыми 3, 2 и 1, соответственно (рис. 3).

При этом диапазон регулирования теплопроизводительности конвектора при изменении расхода теплоносителя с 50 до 460 кг/ч составляет 17,2 %, что является реальной величиной регулирования с помощью термостатических клапанов. Диапазоны регулирования теплопроизводительности конвектора (в процентах) с коэффициентом оребрения труб kор = 6,7 для четырех положений воздушных клапанов представлены в табл. 1.

С ростом коэффициента оребрения труб теплообменника увеличивается ДРТ. Это происходит за счет уменьшения теплопроизводительности, вызванной увеличением аэродинамического сопротивления теплообменника при верхнем закрытом и нижнем открытом клапанах. При использовании в качестве терморегулятора только верхнего клапана для конвекторов с kор = 6,7 имеем ДРТ = 61,7 %, а при kор = 9,3 — 75 %, тогда как при использовании обоих клапанов для kор = 9,3 ДРТ = 86 %.

Результаты исследования зависимости относительной теплопроизводительности конвектора Q( f )/Q( f = 0) от угла поворота верхнего клапана представлены на рис. 4 и аппроксимируются зависимостью: Q( f ) = [0,78ln( f ) + 1]Q( f = 0), где f представляет собой угол поворота воздушного клапана.

Читайте также: Регулирующий клапан с пневмоприводом fisher

Влияние ДРТ конвектора на экономию расхода энергии при переменной во времени суточной теплоподаче

Некоторые исследования ДРТ конвекторов в режимах естественной и вынужденной конвекции даны в [1]. Экономию расхода тепловой энергии определим в вычислительном эксперименте на примере одного и того же температурного режима помещения для различной тепловой изоляции ограждающих конструкций с коэффициентами теплопередачи 0,2; 0,4; 0,6 и 0,8 ккал/(ч⋅м2⋅°C). Характеристики помещения:

общая площадь ограждающих конструкций Fo = 100 м2;
средний коэффициент теплоусвоения стен Yo = 3,0 ккал/(ч⋅м2⋅°C);
тепловые потери помещения на 1 °C qo = 20; 40; 60 и 80 ккал/(ч⋅°C);
доля тепла, выделяемого в помещении конвекцией ηк = 0,75;
средний конвективный коэффициент теплоотдачи от внутренних поверхностей помещения к воздуху αк = 3,2 ккал/ (ч⋅м2⋅°C).

Принято, что в течение суток температура воздуха снаружи помещения постоянна и равна 0 °С. Ежесуточная подача тепла в помещение задается четырьмя временными зависимостями, отличающимися теплопроизводительностью конвекторов, имеющих ДРТ = 75 %. Для коэффициента теплопередачи, равного 0,2 ккал/(ч⋅м2⋅°C), используется конвектор с максимальной теплопроизводительностью Qmax = 1000 ккал/ч, минимальной Qmin = 250 ккал/ч и промежуточной 0,5Qmax = 500 ккал/ч.

Теплопроизводительность Qmax конвектора используется на участке разогрева Р1 помещения из холодного состояния до нормативной температуры (Qр1 = Qmax) за время τр1 = 1 ч (рис. 5а). Участок поддержания нормативной температуры продолжительностью τр2 = 3 ч имеет теплопроизводительность Qр2 = 0,5Qр1, а участок охлаждения помещения продолжительностью τо = 8 ч эта величина составит значение: Qо = Qmin = 0,25Qр1.

При величине коэффициента теплопередачи 0,4 ккал/(ч⋅м2⋅°C) используются два конвектора, при 0,6 ккал/(ч⋅м2⋅°C) — три и при 0,8 ккал/(ч⋅м2⋅°C) — четыре конвектора. В результате расчета температуры воздуха в помещении по методике, данной в [2], получим четыре временные зависимости температуры (рис. 5а–г). На рис. 5 представлены значения теплопроизводительности конвектора Qн для случая поддержания нормативной температуры в течение суток (режим постоянного отопления). Разница между затрачиваемыми энергиями при постоянном и переменном режимами отопления и есть экономия расхода энергии ΔE. В процентном соотношении ее можно выразить следующей формулой:

Проведя подобные расчеты для конвектора с ДРТ = 100 % и ДРТ = 75 %, для наглядности представим их в виде двух зависимостей экономии расхода тепловой энергии от коэффициента теплопередачи (рис. 6). Эти две зависимости ограничивают область экономии тепловой энергии при использовании конвекторов с терморегуляторами (воздушный клапан) для помещений с различной тепловой защитой ограждающих конструкций.

Оба параметра (ДРТ и коэффициент теплопередачи) оказывают сильное влияние на экономию расхода энергии, которая растет с увеличением этих параметров. Для того чтобы оценить эффект от внедрения энергосберегающих мероприятий, заключающихся в увеличении тепловой защиты ограждающих конструкций и в установке в системы отопления конвекторов с терморегуляторами в виде воздушного клапана, необходимо выбрать базу для сравнения затрат энергии на отопление помещений.

В качестве базы примем затраты энергии на отопления зданий, тепловая защита которых характеризуется коэффициентом теплопередачи 0,8 ккал/(ч⋅м2⋅°C), что фактически соответствует панельным зданиям старого жилого фонда. Построим относительные зависимости затрачиваемой энергии от коэффициента теплопередачи для трех вариантов энергосберегающих мероприятий (рис. 7, зависимости 1–3, характеризующие соответствующие мероприятия):

Увеличение тепловой изоляции здания при постоянной суточной теплоподаче и неизменной нормативной температуре внутри помещений.
Увеличение тепловой изоляции здания при переменной суточной теплоподаче, регулируемой с помощью воздушных клапанов, установленных на конвекторах с ДРТ = 75 %.
Увеличение тепловой изоляции здания при переменной суточной теплоподаче, регулируемой с помощью воздушных клапанов, установленных на конвекторах с ДРТ = 100 %.

Результаты эффективного использования энергосберегающих мероприятий позволяют ответить на вопрос, какое из них дает большую экономию. Замена существующей системы отопления в панельном здании на конвекторы с терморегуляторами, имеющими ДРТ = 75 и 100 %, равносильно уменьшению коэффициента теплопередачи (см. направление стрелок на рис. 7) во втором случае до 0,6 ккал/(ч⋅м2⋅°C), а в третьем — до 0,46 ккал/(ч⋅м2⋅°C) с помощью усиления тепловой защиты ограждений.

Одновременное внедрение обоих мероприятий (усиление тепловой защиты и замена системы отопления) позволит уменьшить расход тепловой энергии на 70 % при выполнении новых требований к тепловому сопротивлению ограждающих конструкций (2,5 ч⋅м2⋅°C/ккал). Таким образом, отопительные системы должны быть выполнены на базе конвекторов с терморегуляторами в виде воздушных клапанов.

Полученные в данной работе результаты могут быть отнесены ко всем видам источников энергии, в том числе и к электрическому отоплению, которое позволяет наиболее просто регулировать тепловую мощность (ДРТ = 100 %). Внедрение конвективного отопления с ДРТ = 75 % потребует материальных затрат на увеличение тепловой мощности конвектора как минимум в два раза относительно нормативной мощности.

Увеличение мощности при работе отопительных приборов в режиме естественной конвекции равносильно увеличению поверхности теплообменника. При наличии в конвекторе вентиляторного блока увеличение мощности достигается в режиме принудительного движения воздуха. При этом мощность теплового генератора должна соответствовать пиковой нагрузке отопительной системы.