Предпазен клапан в отоплителната система: видове, предназначение, схеми и монтаж

Поради неправилна експлоатация, температурни разлики и скокове на налягането в работата на автономните отоплителни системи могат да възникнат повреди. Отрицателните последствия в подобни ситуации са критични: от повреда на отделни компоненти до разрушаване на сгради и сериозна заплаха за живота.

Предпазният клапан в отоплителната система ще помогне да се избегнат опасните рискове. Какво представлява той и в какво се състои принципът му на действие? Тези въпроси ще разгледаме в нашата статия. Също така ще разгледаме разновидностите на такива клапани и ще посочим основните разлики между тях, ще разгледаме правилата за инсталиране в отоплителната система и ще дадем препоръки за избор и настройка на предпазната арматура.

За какво е необходим предпазният клапан?

Отоплителните системи се пълнят с вода, чиято температура е приблизително 15 градуса. Циркулирайки по затворен контур, топлоносителят се нагрява, като значително увеличава обема си. По това време налягането, оказвано върху вътрешната повърхност на тръбите и монтираните в системата уреди, се повишава значително.

Превишаването на допустимата норма, в повечето случаи над 3,5 бара, води до:

• изтичане в местата на свързване на частите на тръбопровода;
• повреди или скъсвания на свързващите елементи и тръби, изработени от полимери;
• експлозия на котелния резервоар;
• късо съединение на електрическото оборудване в котелното помещение.

Най-висок риск от аварийни ситуации е характерен за котлите на твърдо гориво, в които е трудно да се регулира мощността на топлоотдаването.

Производителността на електрическото и газовото оборудване бързо се коригира от начални до максимални стойности и обратно. Често в тях има автоматика за безопасност, която изключва работните елементи при прекомерно повишаване на температурата.

Интензивността на горене на дърва, въглища и друг вид гориво в котел на твърдо гориво се коригира чрез отваряне/затваряне на клапата. При това силата на отдаване на топлина не се променя веднага, а постепенно. Поради инерционността на топлогенератора течният топлоносител може силно да се прегрее.

Заедно с манометъра за измерване на налягането и въздухоотводчика, който отстранява въздуха от системата, предпазният клапан често се включва в състава на групата за безопасност.

Когато дървата в камерата се нагреят добре, като доведат водата в мрежата до необходимите температурни стойности, достъпът на въздух се прекъсва и активното пламък започва да затихва.

Обаче в разпалено състояние камерата продължава да отделя натрупаната топлина. При достигане на 90-95 градуса, топлоносителят закипява и предизвиква неизбежно интензивно парообразуване. Вследствие на това се предизвиква рязък скок на налягането.

Именно при такива обстоятелства предпазният клапан влиза в действие. При достигане на граничния параметър на налягане той отваря затвора, освобождавайки път на образувалата се пара навън. След стабилизиране на стойностите, клапанът автоматично се затваря и отново преминава в режим на покой.

Неговият монтаж е задължителен не само за твърдогоривни, но и за парни котли, както и за печки, оборудвани с воден контур. Много модификации на отоплителното оборудване се комплектуват с този уред още на етапа на производство. Често този клапан е един от елементите на групата за безопасност. Обикновено устройството се врязва директно в топлообменника или се монтира в тръбопровода близо до котела.

Разновидности на устройствата и принцип на действие

В конструкцията на предпазния клапан влизат два задължителни компонента: запорна част, състояща се от седло и затвор, и задатчик на силовото въздействие. Различават се няколко вида оборудване, които имат свои особености. Те се класифицират по определени признаци.

Класификация #1 – по механизма на притискане

В отоплителните системи на частни домове, апартаменти и промишлени инсталации с малка мощност се дава предпочитание на пружинния тип изделие.

Основният работен елемент на уреда е пружината. Тя подпира мембраната, която затваря седлото. На свързания с дръжката щок се намира шайба, в която се опира горната част на пружината. Позицията на шайбата и притискателното въздействие върху мембраната се регулират от дръжката.

Устройството се отличава с проста и надеждна конструкция, компактни размери, възможност за комбиниране с други елементи на блока за безопасност, достъпна цена. Силата на компресия на пружинния механизъм зависи от параметъра на налягане, при който се задейства клапанът. Диапазонът на настройка се влияе от еластичността на самата пружина.

Принципът на действие на пружинните предпазители се състои в следното:

• върху затвора на устройството въздейства поток вода;
• движението на топлоносителя се ограничава от усилието на пружината;
• критичното налягане превишава силата на компресия, повдигайки щока на клапана нагоре;
• течността се изпраща в изходящия патрубок;
• вътрешният обем вода се стабилизира;
• пружината затваря затвора, връщайки го в първоначалното положение.

Корпусът на пружинното устройство се изработва от качествена високоякостна месинг чрез технологии и методи на горещо щамповане. За производството на пружината се използва стомана. Мембраната, уплътнителите и дръжката се изработват от полимери.

Някои търговски марки произвеждат оборудване с вече зададени фабрични настройки. Също така в асортимента има модели, които се настройват на мястото на монтажа по време на пусконаладъчните работи.

Клапаните биват отворени и затворени. В първия вариант на конструкцията топлоносителят се изхвърля в атмосферата, а във втория – изпуска се в обратния тръбопровод

Лостово-тегловните предпазители не са толкова широко разпространени. В частните автономни системи с котел те се монтират рядко. Експлоатацията им е съсредоточена в промишления отрасъл в големи производства, където диаметърът на тръбопроводите е не по-малък от 200 мм.

Силата върху щока в такива механизми се осигурява не от пружина, а от тежест, окачена на лоста. Тя се придвижва по дължината на лоста, регулирайки силата, с която щокът ще притиска седалката.

Лостово-тегловният клапан се отваря, когато налягането на средата от долната част на затвора надвишава показателите, произтичащи от лоста. След това водата се източва през специален изпускателен отвор.

Настройката на лостово-тегловните предпазители се извършва чрез преместване на тежестта по лоста. За да се предотврати неоторизирана или случайна промяна, тежестта се закрепва с болтове, покрива се със специален кожух и се заключва с катинар.

Налягането на задействане, както и диапазонът на настройките, се определя от дължината на лоста и масата на тежестта. Лостово-тегловните предпазители не отстъпват на пружинните уреди по отношение на надеждност, но струват повече. Приспособленията се монтират на фланцови съединителни части на тръби с диаметър на условния проход от 50 и повече.

Класификация #2 – по височина на повдигане на затвора

В нископовдигащите предпазни клапани затворът се повдига не повече от 0,05 от диаметъра на седалката. Механизмът на отваряне в подобно оборудване е пропорционален.

За него са характерни ниска пропускателна способност и най-примитивна конструкция. Нископовдигащото оборудване се прилага в съдове с течна среда.

Пълноповдигащите устройства са оборудвани с двупозиционен механизъм на отваряне. С тях се оборудват не само съдове с течности, но и системи, в които циркулират свиваеми среди (сгъстен въздух, пара, газ).

При пълноповдигащите уреди повдигането на затвора е по-високо. Това означава, че тяхната пропускателна способност е много по-добра от тази на предишния вариант, поради което те са способни да изхвърлят по-големи обеми излишен топлоносител.

Класификация #3 – по скорост на задействане

Затворният капак на пропорционалните предпазни клапани се отваря постепенно. По правило, големината на отваряне е пропорционална на нарастването на налягането, оказвано върху вътрешната повърхност. Едновременно с повдигането на механизма плавно се увеличават обемите на изпускания топлоносител.

Конструкцията на устройствата не ограничава възможностите за използването им в свиваема среда, но все пак те преобладават в системи с вода и друга течност.

Сред предимствата на предпазните клапани с пропорционална скорост на задействане са ниската цена, простотата на конструкцията, липсата на автотрептения, порционното отваряне на ниво стойности, необходими за поддържане на конкретни работни параметри.

Особеността на двупозиционните клапани е моменталното задействане с пълно отваряне след достигане на граничните стойности на налягане в системата, при които се отваря затворът на предпазителя.

Специалистите препоръчват да се експлоатират тези приспособления в свиваеми среди. Към основните им недостатъци се отнасят наличието на характерни автотрептения на затвора.

При монтажа на двупозиционен клапан в отоплителна система с течен топлоносител трябва да се има предвид, че по време на рязкото отваряне на затвора ще се осъществи изпускане на голямо количество вода.

Поради това твърде бързо ще спадне налягането. Клапанът моментално ще се затвори, което ще доведе до хидравличен удар. Пропорционалните устройства не предизвикват подобни рискове.

Особености на трипътни аварийни клапани

Отделно си струва да се поговори за не толкова познатото на потребителите устройство — трипътен клапан с ръчен или електрически превключвател. Той се прилага в отоплителни системи с нискотемпературни контури.

Конструкцията на предпазителите е оборудвана с три отвора, един от които е входен, а два – изходни. Потоците на средата се контролират от клапа, направена под формата на топка или пръчка. Движещата се течност се преразпределя чрез въртения.

Трипътните предпазители са подходящи за кондензационни котли и в случаи, когато от едно отоплително оборудване работят няколко различни системи.

Представете си ситуация: в къщата е реализирана схема на отопление със система от обикновени радиатори и топъл под. Техническите изисквания за функциониране на втория вариант предвиждат не твърде високи температури на топлоносителя.

Котелът загрява водата в еднакъв температурен режим за всички системи. В подобни условия се появява необходимост от преразпределящо устройство, със задачите на което се справя отлично трипътният клапан.

Той отговаря за следните функции:

• разграничаване на областите;
• разпределение на плътността на потока по зони;
• съдействие за смесване на топлоносителя от главните разклонения на подаване/връщане, за да се изпраща по-студена вода към тръбопровода на подовото отопление, отколкото към радиаторите.

За да не се налага да осъществявате постоянен контрол върху температурата на средата самостоятелно, е необходимо да обърнете внимание на моделите на клапана, снабдени със сервозадвижване.

Това устройство работи от сензор, инсталиран в нискотемпературния кръг. При промяна на температурните стойности задейства запорния механизъм, който отваря или затваря подаването на течност от връщането.

По-подробно за разновидностите на трипътния клапан за отопление и критериите за неговия избор говорихме в следващата статия.

Съвети за избор на оптимален модел

Преди да се спрете на конкретно предпазно оборудване, трябва задължително да се запознаете подробно с техническите характеристики на котелната инсталация.

Върху работата на предпазния клапан негативно се отразяват минусовите температури. Затова доста важна характеристика за устройството е наличието на защита от замръзване.

Не бива да пренебрегвате изучаването на инструкциите на производителя, в които са посочени всички гранични стойности.

Решаваща роля при избора на устройство за отопление имат няколко критерия:

1. Производителност на котела.
2. Максимално допустимо налягане на средата за топлинната мощност на отоплителното оборудване.
3. Диаметър на предпазния клапан.

Трябва да се провери дали регулаторът на налягането в устройството има обхват, в който попадат параметрите на съответния котел. Налягането на задействане трябва да бъде с 25-30% по-високо от работния показател, необходим за стабилната работа на системата.

Колкото по-високи са работните показатели на налягането, толкова по-малко време трябва да отделя уредът за задействане. Разликата между налягането в началото на движението и при пълно отваряне на затвора трябва да бъде 15% за номинална стойност под 2,5 атм, 10% – за по-високи параметри.

Диаметърът на предпазния клапан не може да бъде по-малък от съединението на захранващия патрубок. В противен случай постоянното хидравлично съпротивление няма да позволи на предпазителя да изпълнява пълноценно преките си задачи.

Оптималният материал за изработка на оборудването е месинг. Той притежава малък коефициент на температурно разширение, при който е изключено разрушаване на корпуса от въздействия на силно налягане.

Регулиращият блок се произвежда от термоустойчиви пластмасови материали, които запазват необходимата твърдост дори при контакт с вряща течност.

Правила за монтаж и настройка

Ако планирате самостоятелен монтаж на предпазен клапан за отопление, трябва предварително да подготвите набор от инструменти. В работата не може да мине без регулируеми и гаечни ключове, кръстата отвертка, клещи, рулетка, силиконов уплътнител.

Преди да започнете работа, трябва да определите подходящо място за монтаж. Препоръчва се предпазният клапан да се монтира на захранващия тръбопровод близо до изходния патрубок на котела. Оптималното разстояние между елементите е 200-300 мм.

Всички компактни битови предпазители са оборудвани с резба. За да постигнете пълна херметичност при завиване, е необходимо да уплътните тръбата с пакля или силикон. Използването на ФУМ-лента не се препоръчва, тъй като тя не винаги издържа на критично висока температура.

В нормативната документация, с която се комплектува всеки уред, процесът на монтаж обикновено е описан стъпка по стъпка.

Някои ключови правила за монтаж са непроменливи за всички видове клапани:

• ако предпазителят не се монтира като част от групата за безопасност, до него се поставя манометър;
• в пружинните клапани оста на пружината трябва да има строго вертикално положение и да се разполага под корпуса на устройството;
• в лостово-тегловното оборудване лостът се разполага хоризонтално;
• в участъка на тръбопровода между отоплителното оборудване и предпазителя не се допуска монтаж на обратни клапани, кранове, шибъри, циркулационна помпа;
• за предотвратяване на повреди по корпуса при въртене на клапана, трябва да се подходи с ключ от страната, където се извършва завиването;
• дренажната тръба, отвеждаща топлоносителя в канализационната мрежа или обратната тръба, се свързва към изходния патрубок на клапана;
• изходният патрубок се води към канализацията не директно, а с включване на фуния или шахта;
• в системите, където циркулацията на течността се осъществява по естествена схема, предпазният клапан се поставя в най-високата точка.

Условният диаметър на уреда се избира въз основа на разработени и утвърдени от Гостехнадзор методики. При решаването на този въпрос е по-разумно да се обърнете за помощ към професионалисти.

Ако няма такава възможност, можете да опитате да използвате специализирани онлайн програми за изчисление.

За намаляване на хидравличните загуби по време на налягането на средата върху тарелката на клапана, монтажът на аварийното оборудване се извършва с наклон към котелната инсталация.

На регулировката на клапана влияе видът на притискащата конструкция. В пружинните приспособления има капачка. Предварителното свиване на пружината се настройва чрез нейното завъртане. Точността на регулировка при тези изделия е висока: +/- 0,2 atm.

В лостовите устройства настройките се извършват чрез увеличаване на масата или преместване на тежестта.

След 7-8 задействания на инсталираното аварийно устройство, пружината и тарелката се износват, в резултат на което може да се наруши херметичността. В такъв случай е целесъобразно да се замени клапанът с нов.

Изводи и полезно видео по темата

Как е устроен и от какво се състои предпазният клапан:

Авариен клапан в състава на групата за безопасност:

Повече за избора и инсталирането на оптималния предпазен клапан:

Предпазният клапан е просто и надеждно оборудване, което ще предпази дома ви от непредвидени аварийни ситуации в отоплителните системи. За целта е достатъчно да изберете качествен уред с подходящи параметри, след което да извършите неговото правилно настройване и монтаж.

Избирате ли подходящ вариант на предпазен клапан за вашата отоплителна система? Може би останаха въпроси, на които не намерихте отговор в изложения по-горе материал? Задайте ги на нашите експерти, като оставите коментар под статията.

А може би искате да допълните материала с интересни факти и полезни препоръки? Или да споделите опит от самостоятелно инсталиране на клапана в системата? Пишете вашето мнение за необходимостта от такова защитно устройство, споделяйте съвети за избор, основани на личен опит.