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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.