Предохранительный клапан в системе отопления: виды, назначение, схемы и монтаж

Рекомендации по выбору

Качественные клапаны экстренного сброса редко стоят дешево, так как их делают из бронзы, латуни или нержавеющей стали. Главное, смотреть, чтобы было нормальное соотношение цены и качества.

Допускается подбор самого простого варианта, который мало стоит, но его проблематично регулярно проверять.

Повышает расходы, но улучшает показатель безопасности манометр, помогающий контролировать состояние оборудования.

Важно, чтобы основной механизм был достаточно надежным, но не очень упругим, а регулировка – удобной. Необходимо сразу проверить соответствие диаметра предохранителя и трубы, исходящей от котла, чтобы не пришлось менять деталь

Если трубы с малым диаметром, то будет достаточно шарикового или тарельчатого оборудования. Гравитационный клапан монтируют только в горизонтальном положении, а основной затвор делают всегда лепесткового вида.

Нужно поставить несколько воздухоотводчиков, если используются бойлер, стояк. При водяном типе отопления в самую верхнюю точку ставят расширитель, который замещает несколько воздухоотводчиков. Но такой вариант усложняет обслуживание и занимает много места.

Регулирующую арматуру выбирают на основании того, какая степень комфорта ожидается, каков предположительный срок эксплуатации отопления. При настройке на минимальные параметры снижается уровень шума, а в ситуации с водяным обогревом предотвращается образование ржавчины. Арматурные элементы уменьшают нагрузку, повышают ресурсные значения циркуляционного насоса.

Когда теплоноситель – масло, или обогрев работает хорошо, ставят перепускной клапан, который работает постоянно, надежно обеспечивая требуемый уровень защиты.

Предохранительный сбросной клапан для котла оснащается особой числовой маркировкой с буквами атм, что обозначает, какое давление способно выдержать конкретное изделие, чтобы исправно работать.

Обычным заданным давлением для бытового предохранителя является отметка 3 атм. Предварительная нагрузка составляет всего 1,5 атм, а рабочее давление на максимальных температурах достигает 2,5 атм. Значит, при превышении обозначенных параметров ситуация становится аварийной, и должен сработать клапан.

У качественной продукции минимальный показатель прочности составляет 4 атм, его иногда превышают при ручной заливке отопительной жидкости.

Предохранительный регулирующий клапан стабилизирует работу всей системы на безопасном уровне.

Редукционная модель нормализует силу притока теплоносителя за счет корректировки внутреннего сечения входной части трубопровода.

Рычажно-грузовая вариация предполагает применение для крупных линий трубопровода с большим сечением, включает в себя золотник, который открывает перекрывающий вентиль. Механизм срабатывает, когда уровень давления превышает тяжесть грузиков, навешанных на рукоятку.

Перепускное изделие уменьшает нагрузку от теплоносителя, стабилизирует функционал отопления. Устанавливается вместо сбросного крана: в обратном трубопроводе нагнетается температура, после этого лишняя часть жидкости возвращается обратно в общую магистраль. Теперь давление уже регулируется.

Деталь располагают за циркуляционным насосом, подсоединяют одновременно к подающему и обратному патрубку.

Для чего необходим предохранительный клапан

Предохранительный клапан, входящий в комплект поставки любого накопительного водонагревателя, является неотъемлемым элементом группы безопасности данного прибора. Эксплуатировать водонагреватель без него запрещено производителем, да и попросту небезопасно. У любого водонагревателя есть рабочее давление воды, имеющее как минимальный порог (минимально необходимое давление для нормальной работы прибора), так и максимальный порог (превышение которого может повредить прибор). Максимальный порог, в свою очередь, складывается из двух величин:

1. Давление в магистрали водоснабжения. Это давление, с которым подается вода в прибор.
2. Давление, возникающее в емкости водонагревателя при нагреве воды.

Предохранительный клапан рассчитан на давление не большее, чем максимальное рабочее давление водонагревателя. Монтаж клапана осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации на конкретную модель водонагревателя. У большинства моделей водонагревателей он монтируется на патрубок подачи холодной воды и выполняет следующие функции:

• предотвращает самопроизвольный слив воды из водонагревателя при отключении подачи холодной воды в магистральной сети;
• сбрасывает избыточное давление во внутреннем баке водонагревателя;
• может использоваться для слива воды из прибора;

Теперь разберемся в данных функциях поподробней:

На рисунке выше представлен предохранительный клапан в разрезе. Одним из его элементов является механизм обратного клапана. Именно он отвечает за удержание воды в емкости ЭВН и не допускает ее обратного хода в систему водоснабжения

Соответственно при установке клапана важно не допустить повреждения этого механизма, поэтому производители рекомендуют производить закрутку на 3-3,5 оборота резьбы. В клапанах, предлагаемых нашей компанией, данная проблема решена системно, посредством ограничительной металлической площадки, дальше которой нельзя будет накрутить клапан, а значит и невозможно повредить механизм обратного клапана

Следующим элементом по списку, но не по важности, идет механизм предохранительного клапана. Как уже было сказано ранее, для любого ЭВН есть максимальный порог давления воды, который складывается из двух показателей: давление в системе водоснабжения и давление, возникающее при расширении воды при нагреве

Когда суммарное давление начинает превышать значение максимального порога – шток начинает сжимать пружину предохранительного клапана и таким образом открывает отверстие штуцера для слива воды. Происходит сброс давления и водонагреватель продолжает работать в нормальном режиме.

Отсюда есть несколько важных моментов, на которых бы хотелось заострить Ваше внимание:

Важно знать давление в своей системе водоснабжения, при высоком его значении вероятность постоянного срабатывания предохранительного клапана существенно возрастает. В этом случае рекомендуется установить редуктор для понижения магистрального давления в сети

Редуктор не входит в комплект поставки ЭВН и приобретается отдельно.

Категорически запрещается ограничивать движение рукоятки принудительного сброса давления, жестко фиксируя ее в штатном положении, так как это приводит к невозможности движения штока предохранительного механизма и таким образом не позволяет сбросить избыточное давление.

Поскольку, сброс избытка давления сопровождается появлением капель воды из штуцера для слива воды – рекомендуется сделать отвод от штуцера предохранительного клапана (достаточно какой-либо гибкой трубки или шланга) в канализацию (раковину, ванну, сливной бачок или сифон). Еще одна функция предохранительного клапана – слив воды из прибора. В силу своей времязатратности (это не самый быстрый процесс, особенно для больших объемов), этот способ актуален в основном в тех случаях, когда при монтаже прибора не была предусмотрена возможность быстрого слива воды. Для этого необходимо: отключить ЭВН от сети, перекрыть подачу в него холодной воды и открыть кран горячей воды на точке водозабора(смесителе). После этого, поднять рукоятку принудительного сброса воды и произвести слив через штуцер.

ВНИМАНИЕ!!! Предохранительный клапан не предназначен для защиты прибора от резких скачков давления в водопроводной сети. Для решения данной проблемы в систему устанавливается специальный прибор – гаситель гидроударов

Запрещается использование накопительного водонагревателя без предохранительного клапана, или же с клапаном, давление которого превышает максимально установленное для данного прибора. В случае указанных выше нарушений, гарантийные обязательства потребителя на водонагреватель не распространяются.

Виды предохранительных клапанов

Данные элементы защиты классифицируют по-разному.

Пружинные – самые распространённые, используются для котельных небольшого размера. Они имеют простую и надёжную конструкцию и возможность лёгкой регулировки рабочего давление в системе. Также из преимуществ можно выделить низкую стоимость.Рычажные предохранительные устройства не пользуются особой популярностью, потому что, в основном, модельный ряд представлен диаметрами от 50 мм. Их используют в промышленной сфере.Импульсные устройства используют на паровых котлах с давлением больше 39 кгс/кв.см (3,9 МПа). На каждый котел устанавливают, как минимум, по 2 шт. (контрольный и рабочий).Малоподъёмные имеют высоту подъёма затвора от 5% от диаметра седла, поэтому имеют низкую пропускную способность. Из достоинств можно выделить: несложную конструкцию, доступную цену.

Малоподъемный и полноподъемный

В полноподъёмных затвор поднимается на высоту не менее 25% диаметра седла. Их относят к двухступенчатым. Характеризуются большой пропускной способностью, высокой стоимостью и сложной конструкцией.

Полноподъёмные защитные устройства имеют колокол. Его задача состоит в том, чтобы помочь затвору достигнуть полного подъёма. Полноподъёмные используют, в основном, в тех системах, в которых среда сжимается. Пропорциональные открывают затвор соразмерно увеличению давления и объём сбрасываемой среды пропорционально увеличивается с подъемом затвора. Эти защитные устройства применяют для воды и других жидких сред.

Из преимуществ использования пропорционального клапана можно выделить:

• открытие затвора согласно необходимости;
• лёгкую конструкцию;
• низкую стоимость;
• автоматически возникают колебания.

Недостаток двухступенчатых устройств – автоколебание затвора. Причина этого – превышение типоразмера или переменный аварийный расход среды.

Для чего нужен предохранительный клапан на бойлере

Бойлер представляет собой ёмкость для воды с нагревательным устройством, которым могут быть: топка для твердого топлива, газовая горелка, змеевик для горячего теплоносителя из системы отопления (косвенный нагрев) и теплоэлектрический нагреватель (ТЭН). Большинство бойлеров оборудованы ТЭНами, это удобно и не требует больших затрат при обустройстве.

Бойлер заполняется водой и находится под избыточным давлением, равным напору в водопроводе. При нагревании вода расширяется и в резервуаре бойлера повышается давление. Чтобы нагретая вода не выдавливалась в трубопровод с холодной водой и не сливалась при отсутствии холодной воды, на входной патрубок устанавливают обратный клапан для водонагревателя .

Бойлер оборудован защитной автоматикой, которая регулирует температуру нагрева, задаваемую пользователем. Верхняя часть бойлера остается всегда не заполненной водой. Присутствующий воздух служит амортизирующей подушкой, компенсирующей расширение воды и потому давление растет не значительно и не так быстро, как если бы воздух отсутствовал.

Автоматика позволяет нагревать воду не выше 80 градусов. Но если она выйдет из строя, то нагрев будет продолжаться непрерывно и может привести к образованию высокого давления, способного повредить бойлер. Чтобы этого не случилось, устанавливают предохранительный клапан сброса давления для бойлера . Который, при превышении давлением установленной величины, открывается и производит сброс излишков воды.

Производители электрических водонагревателей объединили два клапана, обратный и предохранительный в один корпус. Теперь это устройство выполняет обе функции.

Виды предохранительной арматуры

Предохранительные клапаны могут иметь различные механизмы привода клапана. Поэтому разделяют их следующие виды:

• пружинные;
• рычажные (рычажно-грузовые);
• импульсные (магнитно-пружинные);
• устройства с разрушающимися мембранами.

Для бытовых бойлеров применяют только пружинные клапаны. Они могут выполнять защитные функции и сбросного, и спускного, и сливного предохранителя.

Пружинный клапан сброса избыточного давления воды для водонагревателя состоит из корпуса, обратного и предохранительного клапанов с пружинами и выпускного штуцера. Многие модели имеют рычаг ручного открытия перепускного отверстия. Корпус имеет наружную резьбу на входе и внутреннюю на выходе.

Форма штуцера для выпуска воды может иметь просто круглый патрубок с буртиком на конце, либо патрубок «ёлочка». Обе формы служат для надежного удержания надеваемого шланга. Шланг используется для отвода избытка воды в дренаж.

На корпусе обязательно имеется отметка о величине предельного давления и стрелка, указывающая направление потока воды для заполнения бойлера.

Многие модели имеют рычажок для ручного открывания (не путать с рычажно-грузовыми клапанами, имеющими другой принцип действия механизма). При наличии рычага, можно в ручную проверить работоспособность клапана на бойлере. А так же воспользоваться им для слива воды из бака, в том числе и в аварийном случае. Такой рычаг еще называют подрывным, так он служит для подрыва клапана, то есть для отрывания от седла в случае прилипания. Хотя как раз это название пришло от рычажно-грузового вида.

Если установлена модель предохранительного устройства без рычага, то для слива воды необходимо установить дополнительный кран. И в такой модели уже не удастся проверить работу прибора в ручную. Дело в том, что отверстие штуцера клапана небольшое, около 5 мм. При большом содержании минеральных солей в воде и регулярном подкапывание, это отверстие забивается отложениями солей. Что может стать существенным препятствием для слива воды, при высоком давлении. Поэтому стоит раз в год проверять состояние такого отверстия.

Для водонагревателей с объемом бака свыше 100 литров предусмотрены узлы безопасности с предохранительным клапаном несколько больших размеров. Часто они комплектуются манометрами и шаровым краном для принудительного слива воды, не препятствующему работе предохранительного устройства. А кроме того, могут иметь регулировочный винт для задания величины давления срабатывания клапана.

Разновидности групп безопасности и принцип выбора подходящей модели

Стандартный предохранительный клапан для бойлера по исполнению может отличаться несколькими особенностями конструкции. Эти нюансы не изменяют функциональность устройства, а лишь упрощают использование и обслуживание. Чтобы правильно выбрать узел безопасности надо знать, какие бывают предохранительные клапаны для бойлеров и чем они отличаются.

Рычажные модели

Самый распространенный тип стандартного узла безопасности – модель с рычажком. Такой механизм можно привести в действие вручную, что удобно при проверке или сливе воды из бака бойлера. Делают это так:

• горизонтально расположенный рычаг устанавливают вертикально;
• прямое соединение со штоком приводит в действие пружинный механизм;
• пластинка предохранительного клапана принудительно открывает отверстие и из штуцера начинает течь вода.

Даже если не требуется полное опустошение бака, контрольный слив выполняют ежемесячно для проверки работоспособности узла безопасности.

Различаются изделия конструкцией рычажка и штуцером для сброса воды. Если имеется возможность, то лучше выбрать модель с зафиксированным к корпусу флажком. Крепление выполнено болтом, препятствующим ручное открывание рычажка детьми. Изделие имеет удобную форму штуцера в виде елочки с тремя нарезками, что обеспечивает надежную фиксацию шланга.

Более дешевая модель не имеет фиксации флажка. Рычажок можно случайно зацепить рукой и начнется ненужный слив воды. Штуцер короткий, всего с одним кольцом нарезки. Фиксировать шланг на такой выступ неудобно и при сильном давлении его может сорвать.

Модели без рычага

Предохранительные клапана без рычага – самый дешевый и неудобный вариант. Такие модели часто идут комплектом с водонагревателем. Опытные сантехники их просто выбрасывают. Работают узлы аналогично рычажным моделям, только нет возможности вручную выполнять контрольный слив или опустошение бака бойлера.

Модели без рычага бывают двух исполнений: с крышкой на конце корпуса и глухие. Первый вариант более удобен. При засорении крышку можно открутить для очистки механизма. Глухую модель нельзя проверить на работоспособность и очистить от накипи. Штуцера сброса жидкости у обоих клапанов короткие с одним кольцом нарезки.

Узлы безопасности для больших водонагревателей

На водонагреватели с объемом накопительного бака от 100 л ставят усовершенствованные предохранительные клапана. Работают они аналогичным образом, только дополнительно комплектуются шаровым краном для принудительного слива, а также манометром.

Особое внимание стоит обратить на штуцер отвода жидкости. Он резьбовой

Надежное крепление предотвращает срыв шланга сильным давлением и избавляет от неудобного пользования хомутом.

Модели оригинального исполнения

Для любителей эстетики и комфорта производители предлагают узлы безопасности в оригинальном исполнении. Изделие комплектуют манометром, наносят хромированное покрытие, придают элегантную форму. Выглядят изделия красиво, но стоимость их высокая.

Различие по маркировке корпуса

Качественные изделия на корпусе обязательно имеют маркировку. Производитель указывает максимально допустимое давление, а также направление движения воды. Вторая маркировка – это стрелка. Она помогает определить, какой стороной поставить деталь на патрубок бойлера.

На дешевых китайских моделях маркировка часто отсутствует. С направлением жидкости без стрелки разобраться можно. Пластинка обратного клапана должна открываться вверх по отношению к патрубку бойлера, чтобы внутрь бака поступала вода из водопровода. А вот с допустимым давлением без маркировки определиться не получится. При несоответствии показателя узел безопасности постоянно будет течь или, вообще, не сработает в аварийной ситуации.

Другие типы клапанов

Когда пытаются сэкономить на группе безопасности, на водонагреватель пытаются установить подрывной клапан, предназначенный для системы отопления. По функциональности узлы схожи, но есть один нюанс. Подрывной клапан не способен понемногу стравливать жидкость. Механизм сработает, когда избыток давления достигнет критической отметки. Подрывным клапаном можно только стравить всю воду из бака при аварии.

Отдельно стоит рассмотреть установку только обратного клапана. Механизм этого узла наоборот запирает воду внутри бака, не давая ей стечь в трубопровод. При избытке давления рабочая пластина со штоком не способна сработать в обратную сторону, что приведет к разрыву бака.

Принцип действия

На поясняющем рисунке справа — чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.

Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.

С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.

Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия.