Предохранительный клапан в системе отопления: для чего он нужен, принцип работы

Принцип действия

Большинству рядовых пользователей, сталкивающихся с закрытыми системами водяного отопления, знаком только один вид предохранительной арматуры – простой пружинный клапан с фиксированной настройкой, изображенный на фото. Причина понятна – эти изделия устанавливаются повсеместно на любые котлы, поскольку входят в состав группы безопасности вместе с манометром и воздухоотводчиком.

Примечание. Настенные генераторы тепла, функционирующие на электричестве и природном газе, оснащаются предохранительными элементами с завода. Они помещены внутрь корпуса и снаружи не видны.

Давайте разберемся, как работает обычный аварийный клапан, показанный выше на схеме:

1. В нормальных условиях мембрана, прикрепленная к штоку и подпираемая пружиной, плотно сидит в седле и герметично перекрывает проход.
2. Если происходит перегрев теплоносителя, он расширяется и создает в закрытой системе избыточное давление, частично компенсируемое расширительным баком.
3. Когда величина подпора воды достигает порога срабатывания клапана (обычно – 3 Бар), пружина под ее воздействием сжимается и мембрана открывает проход. Автоматический сброс закипающего теплоносителя производится до тех пор, пока пружине не хватит силы снова закрыть проходное сечение.
4. При возникновении аварийной ситуации хозяин дома может сам выполнить сброс избыточного давления, повернув рукоятку в верхней части изделия.

Несколько слов о том, где ставится сбросной клапан вместе с группой безопасности в закрытой системе отопления. Его место – на участке подающей магистрали в непосредственной близости от котла (рекомендуется не далее 0.5 м).

Важный момент. На трубопровод, ведущий от теплогенератора до элементов безопасности, запрещено устанавливать краны, вентили и прочие перекрывающие устройства.

Наглухо соединять патрубок изделия с канализацией не стоит – мокрые пятна либо лужицы укажут на срабатывание клапана и проблемы в отопительной сети. Например, вышел из строя расширительный бак или дал сбой циркуляционный насос при работе с твердотопливным котлом (возможно, отключали электричество). Нередко устройство начинает подтекать из-за попадания мусора между седлом и тарелкой. Больше о его работе рассказывается в видеосюжете:

Уточняющая информация. Сбросные пружинные клапаны мастера и монтажники называют подрывными, потому что напор теплоносителя сжимает пружину и вызывает подрыв мембраны. Не путайте их со взрывными элементами, устанавливаемыми на дымоходы промышленных котельных, сжигающих природный газ.

Как выбрать предохранительный клапан

Основной критерий выбора предохранительного устройства – технические параметры отопительной системы, указанные в проектной документации.

В большинстве современных закрытых систем отопления используются стандартные латунные предохранительные клапаны прямого действия.

Они подходят для установки в системы, работающие на дизельных, газовых или электрических котлах.При достижении критической температуры и давления предохранительный клапан практически мгновенно прекращает дальнейший нагрев рабочей среды и предотвращает аварию.

Простые латунные предохранительные клапаны рассчитаны на превышение давления рабочей среды до 3-6 бар.

При выборе клапана для дизельных, газовых и электрических котлов нужно выбирать предохранительные устройства, способные выдержать давление, на 20-25% превышающее нормальное рабочее давление в системе.

Для твердотопливных котлов, работающих на торфе, брикетах или угле, нужно более тщательно выбирать вид сбросников, т.к. твердое топливо не может прекратить горение моментально и еще некоторое время после выключения продолжают нагревать воду.

Для них подходят современные предохранительные клапаны теплового сброса, рассчитанные на максимальное рабочее давление 10 бар. То же самое относится к твердотопливным котлам в открытых системах отопления, в которых сбросные клапаны эффективнее всего работают, реагируя на повышение рабочей температуры, а не давления.

Нежелательно выбирать дешевое инженерное оборудование от китайских производителей: оно обычно не отличается высоким качеством и быстро выходит из строя. Показателем износа является повышение количества срабатываний клапана.

Рекомендуем ознакомиться:  Для чего нужен обратный клапан на воду и как его правильно установить?

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.

Высота подъема

Клапаны сброса давления имеют разную высоту подъема затвора:

1. Малоподъемная модель ПС-350.Малоподъемные. Высота затвора в малоподъемных клапанах не превышает 1/20 диаметра седла. Имеют относительно низкую пропускную способность и простую конструкцию. Применяются в магистралях с жидким теплоносителем. Как правило, малоподъемной предохранительной арматуры достаточно для системы отопления с водяным контуром мощностью до 40-43 кВт. Для предотвращения аварии в таких системах необходимо сбросить небольшой объем теплоносителя.
2. Полноподъемные. Высота затвора в полноподьемных клапанах больше или равна диаметру седла. Как правило, это рычажно-грузовые механизмы, более дорогие и сложные по конструкции. Полноподъемные клапаны имеют высокую пропускную способность, могут быть установлены на магистрали, в которых циркулируют газы, пар или сжатый воздух.

Полноподъемная модель PN 16.

Скорость срабатывания механизма

По скорости срабатывания предохранительные клапаны делятся на пропорциональные и двухпозиционные.

В отопительных системах частного дома лучше использовать пропорциональные клапаны, опять таки, их достаточно для большинства систем. Затворная крышка таких устройств открывается постепенно, пропорционально возрастанию давления в магистрали, соответственно и объем сбрасываемого теплоносителя возрастает пропорционально. В таких клапанах отсутствуют автоколебания, они поддерживают корректный уровень давления и стоят дешевле.

Двухпозиционная предохранительная арматура отличается моментальным подрывом и полным открытием клапана. Такой механизм позволяет быстро сбросить большие объемы теплоносителя, однако создает риск гидроудара: из-за быстрого сброса большого количества жидкого теплоносителя, в магистрали существенно снижается давление, после чего клапан резко закрывается. Поэтому двухпозиционную предохранительную арматуру рекомендуют устанавливать на магистрали со сжимаемой средой (воздух, газ, пар).

Диаметр

Диаметр предохранительного клапана сброса давления в системе отопления не должен быть меньше разъема подводящего патрубка. В противном случае, работе механизма будет мешать постоянное гидравлическое давление.

Производитель

Поскольку предохранительные клапаны имеют довольно простую конструкцию, а современные модели в большинстве случаев изготавливаются из латуни по одинаковой технологии, критических различий между арматурой различных производителей нет.

Зачем нужен предохранительный клапан

Теплоноситель при закачивании в трубы имеет температуру около +15 ºС, при нагревании в котле вода начинает нагреваться, расширяться, повышая внутритрубное давление. Это может спровоцировать протекание сварных швов, изломом или разрывом полимерных крепежных элементов. Котел при этом может взорваться. В лучшем случае произойдет короткое замыкание электроприборов котельной.

Если степень теплоотдачи газовых или жидкотопливных аппаратов еще можно контролировать, то у твердотопливных это невозможно.

В системе на жидких энергоносителях аппаратура устанавливаются датчики, встроенной автоматикой безопасности, которая срабатывает в экстренной ситуации и отключает приборы.

При отапливании дровами, углем можно попытаться урегулировать силу горения за счет закрывания заслонки, но на это необходимо время. Теплогенератор инертен, из-за чего теплоноситель сильно перегревается.

Когда печь еще в стадии прогрева, достаточно перекрыть доступ воздуха, чтобы быстро загасить пламя. Если же горение раскалило котел до предельно допустимой температуры, то сгорание замедлится, а топка еще некоторое время будет выделять много тепла.

Виды спусковых предохранительных устройств

Классификация ПСК основана на особенностях конструкции и функций. Выделяют две основные группы, отличающиеся устройством рабочего механизма – мембранные и пружинные, и две разновидности, по-разному действующие в момент повышения давления в газопроводе – малоподъемные и полноподъемные.

Рассмотрим, в чем их отличия и что нужно знать об эксплуатации различных клапанов.

Классификация #1 – мембранные и пружинные

Мембранные названы по наименованию одного из основных рабочих элементов – мембраны. Она установлена внутри корпуса и отвечает за выпуск излишков газа при повышении давления. Это чувствительная деталь, и одно из ее главных качеств – эластичность. При потере необходимой гибкости элемент нуждается в замене.

Наличие мембраны расширяет диапазон действия предохранительных клапанов. Регулировочный винт, который действует в паре с мембраной, выполняет дополнительную, запорную функцию

Именно мембранные, более чувствительные ПСК устанавливают в газовые системы с низким давлением – то есть и в бытовые сети в том числе.

Для срабатывания мембранного клапана необходимо, чтобы давление в системе увеличилось на 15%.

Пружинные клапаны отличаются тем, что главным действующим элементом является золотник, управляемый пружиной. Он одновременно выполняет функции и чувствительной, и запорной детали.

Пружина – динамический элемент, который открывает клапан в момент повышения газа в системе, а также служит для продувки ПСК

Продувка – техническая процедура, предотвращающая «залипание» золотника в седле, а также выполняющая очистительные функции. Благодаря продувке уплотнители служат дольше.

Классификация #2 – малоподъемные и полноподъемные

Отличие клапанов выражается в способе и скорости открывания затвора. У малоподъемных устройств он раскрывается постепенно, в зависимости от степени увеличения давления в сети, тогда как у полноподъемных – резко, рывком, на всю ширину.

Второй вид клапанов и закрывается соответственно – быстро, одномоментно. Как только понижается давление, золотник сразу же ударяется о седло.

Если у первого вида может быть несколько позиций открытия, то у второго – только две: «закрыто» и «открыто». Еще одно отличие малоподъемных ПСК – небольшая пропускная способность.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

В самогонном аппарате главное — безопасность

Быстрый переход по статье

Клапан сброса давления предотвращает механическое повреждение агрегата из-за его избыточного количества. Происходит это путем выпуска избыточного газа. Это происходит автоматически. При этом выброс пара прекращается, когда рабочая среда достигает рабочего состояния.

Избыток пара может возникнуть не только из-за неправильной эксплуатации. Например, использование дополнительных источников тепла, неправильная сборка агрегата. Даже при правильной сборке и эксплуатации может возникнуть повышение рабочей среды.

Принцип действия

Клапан сброса давления состоит из обязательных составляющих: запорного органа и задатчика. Последний

обеспечивает на чувствительный элемент силовое воздействие. Для запорного органа составляющие — седло и затвор. Самый простой пример для затвора — золотник.

Задатчик в самом простом случае может представлять из себя пружину. С ее помощью он настраивается определенным образом. Усилие должно быть на золотнике таким, чтобы через седло не пропускала рабочая среда. Настройку задатчика производят при помощи специального винта.

Когда клапан сброса давления в закрытом состоянии, на него действуют две силы:

1. рабочая среда в системе, которую он защищает. Условно говоря, эта сила пытается его открыть.
2. Задатчик, который этому открытию препятствует.

Когда сила из рабочей среды возрастает, золотник к седлу прижимается с меньшей силой. В какой-то момент она станет равной нулю. И именно тогда запорный механизм начнет открываться. Если первая сила продолжит возрастать, то сработает сбросной клапан и через него произойдет сброс рабочей среды.

После понижения, возрастает вновь сила задатчика. Клапан предохранительный сбросной закрывается.

Самодельные или покупные аппараты?

Если говорить об экономичности, то дешевле будет смастерить его самостоятельно. Хотя некоторые детали, например клапан предохранительный сбросной или термометр, придется купить. Ну а что касается безопасности, то однозначно: готовый агрегат, произведенный на заводе.

Самогонные аппараты, представленные на рынке, очень хорошего качества. Они разборные, поэтому мыть их легко. А также и хранить достаточно удобно.

Но самое главное то, что их безопасности уделяется большое внимание. Во всех моделях присутствует клапан предохранительный сбросной, что сводит на нет риск взрыва. Такие дополнительные устройства самогонного аппарата, как автоматические контроллеры, термометр и клапан сброса давления делают процесс приготовления домашнего крепкого алкоголя абсолютно безопасным

Их наличие в приборе обязательно. Именно благодаря им, контроль за каждым этапом приготовления максимальный, а риски минимальны

Такие дополнительные устройства самогонного аппарата, как автоматические контроллеры, термометр и клапан сброса давления делают процесс приготовления домашнего крепкого алкоголя абсолютно безопасным. Их наличие в приборе обязательно. Именно благодаря им, контроль за каждым этапом приготовления максимальный, а риски минимальны.

Предметы мебели

Несколько примеров меблировки кухни, объединенной с гостиной:

1. 1. Диван. Он становится предметом, который зонирует пространство. Диван ставят спинкой к тому месту, где готовят еду. В небольшие комнаты (менее 20 кв м) ставят уголок, который располагают у стены, установленной перпендикулярно или параллельно от кухни.
2. 2. Гарнитур. По мнению дизайнеров, минималистичные модели без вычурных деталей смотрятся современно. Сервиз, вазы или бокалы ставят на открытой полке. Для них можно купить модную витрину. Мебель ставят возле стены. Если пространство большое (20 кв м, 25 кв м или 30 кв м), то в центральной части можно установить остров, в котором есть и отделы для кухонных приборов.
3. 3. Комплект мебели. Стиль должен сочетаться с оформлением обеих комнат. В малогабаритных помещениях хорошо смотрится компактный столик и стулья, сделанные в из прозрачного материала или окрашенные в светлые цвета. В интерьер гостиной можно поставить стол с круглой столешницей. В просторных помещениях комплект устанавливают возле стенки или в центральной части. Здесь будет хорошо смотреться вытянутый обеденный стол прямоугольной формы.

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.

Конструкции различных моделей спускных клапанов

2 Виды предохранительных клапанов

Аварийное изделие предотвращает поломку котла, но не его перегрев, а сброс теплоносителя не охладит его, если горение в топке продолжается. А также в системах открытого типа применение клапана бесполезно — давление в них не повышается при закипании воды.

Существует много предложений современных разработок изделий, лишённых недостатков, которые были перечислены, например, клапаны теплового сброса. Такие средства срабатывают не при увеличении давления в системе, а при повышении температуры жидкости до критической точки. Существует три вида подобных устройств:

• сбросное с дополнением выносного датчика температуры;
• комбинированное — с наличием температурного датчика и контурной подпитки;
• такое же устройство с функцией прямой установки в трубопроводе.

Все виды работают по единому принципу: приведение пружинного механизма с одной или двумя мембранами в действие при помощи сильфона с термочувствительной жидкостью, которая существенно расширяется при нагревании. Происходит довольно точное реагирование предохранителей теплового сброса на критический уровень температуры.

В соответствии с рабочей средой осуществляют применение водяных и воздушных клапанов. Первыми удаляется избыток жидкости, вторыми сбрасываются лишние газы, завоздушивающие систему отопления. Они обычно применяются на входе в батарею отопления.

При помощи регулируемых устройств со встроенными термостатами меняется пропускная способность, можно приоткрывать или перекрывать отток теплоносителя. Такие также применяются на входе в радиатор.