Клапаны системы отопления. Для чего предназначен каждый?

В систему отопления зачастую входят механизмы регулирования и механизмы обеспечивающие безопасность эксплуатации. По другому их называют клапанами систем отопления. При помощи данных элементов регулировки происходит изменение параметров теплоснабжения, они также обеспечивают стабильное функционирование и производят автоматическую настройку. Рассмотрим клапаны и регуляторы системы отопления, так как предназначения и функции у них различаются.

Трехходовой клапан отопления

Обычно автоматикой котла не может быть обеспечена потребность в воде с разной температурой для нескольких контуров системы отопления. На помощь приходит трехходовой термостатический смесительный клапан системы отопления, который поддерживает необходимые тепловые параметры теплоносителя в контурах системы отопления, а также малом контуре системы.
На вид клапан походит на простой тройник, металл — бронза или латунь. Вверху данного тройника устанавливается регулировочная шайба, под которой имеется материал чувствительный к перепаду температур. И при необходимости он давит на рабочий шток, выходящий из корпуса. Основная задача клапана основана на удержании температуры теплоносителя на выходе в заданных пределах, путем добавления холодной или горячей воды. При неподходящих температурных изменениях, внешний привод клапана давит на шток. Далее конус выходит из седла и открывается проход между всеми каналами. В ходе работы, контроль за трехходовым клапаном согласно температуре исполняется наружным приводом.

Обратный клапан отопления

В сложной системе отопления присутствует довольно большое количество вспомогательных элементов, задача которых обеспечить надежность и бесперебойность работы. Одним из этих элементов является обратный клапан системы отопления. Обратный клапан ставят для того, чтобы не было протока в обратную сторону. Его элементы обладают очень большим гидравлическим сопротивлением. В связи с этим обстоятельством существуют ограничения по использованию обратных клапанов в системе отоплении с естественной циркуляцией. В такой системе слишком малое давление. При минимальном давлении необходимо ставить гравитационные клапаны с поворотной заслонкой, некоторые из них могут срабатывать при давлении в 0,001 Бар. Основная деталь обратного клапана — это пружина, применяемая почти во всех моделях. Именно пружина перекрывает затвор при изменении нормальных параметров. Это и являет собой принцип работы обратного клапана.

Необходимо учитывать рабочие параметры в той или иной системе отопления. В связи с чем подбирать клапан системы отопления, который имеет необходимую упругость пружины.
Применяемая в отопительных системах запорная арматура обычно изготавливается из следующих материалов: сталь; латунь; нержавеющая сталь; серый чугун.
Обратные клапана подразделяются на следующие виды: тарельчатые; лепестковые; шаровые; двустворчатые. Различаются эти виды клапанов запирающим устройством.

Регулирующие (запорно-регулирующие) клапаны отопления

Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны отопления осуществляют систематическое изменение потока теплоносителя, от максимума до минимума, при открытом и закрытом положении клапана. Отсечные или запорные клапана управляют теплоносителем дискретно при полностью открытом или полностью закрытом положении затвора. В состав регулирующего клапана входят три основные блока: корпус, дроссельный узел и привод клапана. Запирающим и регулирующим элементом клапана является дроссельный узел. При выборе втулки, седла, плунжера следует обращать внимание на условия эксплуатации клапана. Учитывается среда и ее температура, наличие примесей, пропускная способность. Основным и важным значением в работе клапана является правильное направление подачи рабочей среды. Обычно оно промаркировано стрелкой на рабочей поверхности корпуса.

Термостатический клапан

В современных реалиях терморегулирующий вентиль — это предварительная норма современного и надежного оборудования в системе отопления. Температура вентиля автоматически регулируется. Работа смесительного клапана системы отопления для радиаторов заключается в ограничении уровня подачи на отдельный радиатор отопления. Шток вентиля производит движения на открытие и закрытие отверстия. Через это отверстие происходит поступление теплоносителя в радиатор. При нагревании вентиля с термостатической головкой, осуществляется закрытие входного отверстия, вследствие чего уменьшается расход теплоносителя. Вентиль терморегулирующийся постоянно изменяет свое положение. И немаловажным фактором является качество материалов на основе которых изготавливается данное изделие. Изделие может выходить из строя из-за заедания штока, а также значительной коррозии и прорыва уплотняющих материалов. Но и в случае выхода терморегулирующего вентиля из строя можно продлить срок его эксплуатации, заменив термостатический элемент.

Клапана системы отопления с термоголовками отличаются в зависимости от формы и варианта подвода к системе теплоснабжения. Они могут быть угловые при подводе к радиаторам с пола, также бывают прямые, которые соединяют трубы с батареей относительно поверхности стены. Осевые, в основном, при соединении труб из стены к батареи. При боковом подключении батарей необходим специальный комплект. В нем используются термостатические головки и клапана. Заведомо батареи идущие с нижним подключением, оборудованы вкладышами клапанного типа.

Регулятор давления

Работа батарей и насоса нарушается в следствии высокого либо низкого уровня давления. Избежать данного негативного фактора поможет правильный контроль в системе отопления. Давление в системе играет значительную роль, оно обеспечивает гарантию попадания воды в трубы и радиаторы. Потери тепла сократятся, если давление будет стандартным и поддерживаться. Здесь приходят на помощь регуляторы давления воды. Их миссия, прежде всего, охранять систему от слишком большого давления. Принцип работы этого устройства основан на том, что клапан системы отопления, находящийся в регуляторе, работает как выравниватель усилий. От типа давления регуляторы классифицируются на: статистические, динамические. Выбирать регулятор давления необходимо основываясь на пропускную способность. Это способность пропускать нужный объем теплоносителя, при наличии необходимого постоянного перепада давлений.

Перепускной клапан отопления

Для сброса рабочей среды служит перепускной клапан терморегулятора системы отопления, который функционирует в обратку при значительном повышении давления. Как правило давление растет за счет достижения установленной в ручном режиме максимальной температуры, подача теплоносителя в радиатор снижается, в следствии чего давление и повышается. Перепускные клапаны системы отопления, в основе своей, предназначены для того, чтобы обеспечить стабильную разность между обратным и подающим трубопроводом. При уменьшении тепловой нагрузки, термостатические вентили закрываются, что приводит к перепаду давления между трубопроводами. В следствии использования перепускного клапана снижается нагрузка на насос, увеличивается температура в обратке, происходит защита котла от коррозии. Область применения перепускного клапана системы отопления довольно широка, он также используется для предотвращения шумообразования терморегуляторов. Установка перепускных клапанов осуществляется не только у нерегулируемого насоса, но и на перемычки стояков.

Клапаны предохранительные

Источником опасности является любое котельное оборудование. Котлы считаются взрывоопасными, так как имеют водяную рубашку, т.е. сосуд под давлением. Одно из самых надежных и распространенных предохранительных устройств, сводящее опасность до минимума — это предохранительный клапан системы отопления. Установка данного приспособления обусловлена защитой систем отопления от избыточного давления. Зачастую такое давление возникает в результате закипания воды в котле. Предохранительный клапан ставится на подающем трубопроводе, как можно ближе к котлу. Клапан имеет довольно простую конструкцию. Корпус изготовлен из латуни хорошего качества. Основным рабочим элементом клапана является пружина. Пружина в свою очередь действует на мембрану, которая закрывает проход наружу. Мембрана выполнена из полимерных материалов, пружина из стали. Выбирая предохранительный клапан следует учитывать, что полное открытие происходит при повышении давления в отопительной системе над значением на 10%, а полное закрытие при снижении давления ниже срабатывания на 20%. В следствии данных характеристик необходимо выбирать клапан с давлением срабатывания выше 20-30% от фактического.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан системы отопления предназначается для регулирования проходимого теплоносителя. Жидкость потребляется в зависимости от давления. Чем больше давление, тем больше потребляется жидкости. Установка данного прибора происходит на стояках. Отбалансированная система обеспечивает беспрерывную работу. Ручной клапан используется как диафрагма, автоматический поддерживает давление и потребление в стояках. Ручной балансирный клапан может перекрывать систему. Конструкция представляет собой устройство вентильного типа. Ручные клапаны могут устанавливаться в паре с запорными.

Регулятор расхода

Установив приборы учета энергии, закономерно возникает вопрос, как можно регулировать и контролировать подачу теплоносителя, ограничивать или добавлять его расход. Для этого существуют всевозможные автоматические регуляторы, применение которых позволяет экономить, они работают от датчиков температуры наружного воздуха и датчиков обратного трубопровода. Еще одно преимущество регуляторов температуры — это контроль температуры непосредственно в месте установки радиатора, в отличии от других устройств. Данное преимущество дает приоритет в получении равномерного температурного фона для комфортного пребывания в помещении. Регулятор предотвратит перегрев воздуха в помещении, чего не всегда смогут отследить датчики на централизованной автоматике. Представляется возможность регулировать температуру для каждой комнаты в отдельности. Иногда решая вопрос регулировки устанавливают обычные краны. Конечно данное решение уменьшает финансовые затраты, но лишает ряда полезных преимуществ. У крана ограниченная функциональность на открытие и закрытие. Существует опасность остановить или завоздушить стояк. Регулируя отопление при помощи кранов невозможно добиться необходимого температурного режима. Используя автоматические регуляторы можно наладить систему точно и эффективно.

Как выбрать предохранительные клапаны для котла отопления, их предназначение и установка

При работе отопительной системы требуется регулярный контроль внутреннего давления. Но невозможно предусмотреть все и находиться возле датчиков постоянно. Лучше всего сразу установить котловой клапан, предохраняющий систему обогрева от поломок.

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.

Чтобы избежать последствий резкого или излишнего повышения давления, нужно использовать предохранительный сбросной клапан. В момент перегрузки системы затвор перекрывается, выводя часть лишнего пара наружу. Как только объем нагрузки вернется в норму, затвор закрывается, уходит в ожидание следующего сброса.

Виды клапанов и принцип их работы

Любая модификация предохранительных клапанов в обогревательной системе включает запорный элемент и механизм силового воздействия. По особенностям конструкции выделяют несколько видов предохранителей.

Отдельно классифицируют краны для сброса теплового потенциала с сильфоном, термочувствительной жидкостью, которая компенсирует перепады нагрузок. Существуют модели, содержащие в комплекте группу безопасности в виде подрывного клапана с деталью, отвечающей за отведение воздуха и манометра.

Обратный сбросной клапан для конструкции отопления бывает пружинным или гравитационным. За счет встроенных механизмов замыкатель удерживается закрытым, что обеспечивает движение потока теплоносителя в одном направлении.

Замыкатели бывают двустворчатыми, лепестковыми, дисковыми, прижимающимися к седлу, втулке, другому главному основанию. Необходимо чтобы получился герметичный затвор.

Вид изнутри

Принцип работы предохранителя кроется в том, что при обычном состоянии закрепляемая между штоком и пружиной мембранная прослойка плотно прилегает к седлу, герметично перекрывая выход. В случае, когда теплоноситель закипает, наблюдается расширение жидкости, нагрузка внутри системы поднимается, но частично регулируется за счет расширителя.

При максимально допустимом уровне нагрузки пружина сильно сжимается, освобождая мембрану, которая сразу открывает проход.

Крышка поднимается, выпуская столько разгоряченного пара, сколько требуется для стабилизации работы оборудования.

Когда работа нормализуется, пружина возвращается в исходное положение, мембрана герметично перекрывает спусковое отверстие, крышка возвращается на место.

Если хозяин находится рядом с приборами, можно выполнить экстренный сброс собственноручно, повернув верхнюю рукоятку.

По способу прижима

При обогреве частного дома, квартиры или промышленного помещения, где используется оборудование малой мощности, чаще выбирают пружинный клапан экстренного сброса избыточного давления воды для системы отопления.

Это простые, компактные, недорогие, но надежные модели, которые можно комбинировать для безопасности с другим оборудованием.

Степень сжатия пружины связана с тем параметром нагрузки, при котором срабатывает клапан. Упругость пружинки влияет на диапазон настроек.

Принцип работы устройства: на затвор оказывает давление водяной поток, по мере усиления которого сильно повышается степень сжатия пружины. От этого шток золотника поднимается вверх, выпуская лишний пар, и внутритрубный объем жидкости стабилизируется. Тем временем пружина возвращает агрегат в его исходное состояние.

Пружинные модификации производятся из высокопрочной латуни, применяются технологии горячей штамповки. Сама пружника стальная, а мембрана, уплотнители, рукоятка полимерные.

Можно выбрать модели с заводскими настройками или те, которые нужно настраивать индивидуально во время монтажа.

Рычажный предохранитель

Рычажно-грузовые предохранители используются реже, так как поднятие штока обеспечивает внешний навешанный груз, перемещающийся по всему рычагу, регулируя степень прижатия штока к седлу.

По степени поднятия затвора

Малоподъемные клапаны предполагают поднятие затвора не более, чем на 0,05 от диаметра седла: механизм открытия полностью пропорциональный.

Изделие характеризуется низкой пропускной способностью, примитивной конструкцией. Предохранитель устанавливается на установках с жидкой средой.

Полноподъемная модификация

Полноподъемные вариации способствуют максимально допустимому уровню поднятия затвора, что улучшает пропускную способность, так как сбрасывается большое количество пара за один раз.

По скорости срабатывания

Пропорциональный аварийный клапан срочного сброса избыточного давления воды в системе отопления предполагает, что затвор поднимается постепенно, соответственно степени внутренней нагрузки. По мере подъема заслонки объем выпускаемого пара плавно увеличивается. Такие установки можно использовать при любом типе котла, но чаще всего их ставят в системы с водой или другой жидкостью.

Двухпозиционные клапаны срабатывают моментально, полностью открываясь при повышении давления. Рекомендуется ставить такие приборы в сжимаемую среду. Главным недостатком предохранительного элемента является присутствие автоколебаний засова.

Клапан двухпозиционный

Монтаж двухпозиционных клапанов должен производиться с учетом сброса большого количества воды при резком открытии. Получается очень быстрый сброс давления, закрытие затвора, как следствие – гидроудар, что отсутствует в пропорциональных предохранителях.

Ознакомиться подробнее с устройством клапана, принципом его работы можно в следующем видео:

Особенности трехходовых аварийных клапанов

Предохранительные трехходовые клапаны для конструкции отопления используются в обогревательных системах при низких температурах в контуре.

Конструкция предусматривает наличие трех отверстий, где одно входное, а другие два – выводящие. Внутренние потоки регулируются заслонкой в форме шара или штока, а распределение жидкости осуществляется вращениями.

Клапан отвечает за то, чтобы все области контура были разграничены, плотность потока равномерно распределялась по всем зонам, температура нормализовалась.

Трехходовой клапан

При наличии системы теплого пола по напольному контуру нельзя пустить слишком горячий поток, потребуется его смешать с остывшей жидкостью, что обеспечивает трехходовая модель.

Работа происходит под контролем температурного датчика, который ставят в низкотемпературный контур. Тогда при отклонениях срабатывает механизм затвора, впускающий или ограничивающий выход жидкости из обратных труб.

Когда требуется предохранительный клапан

Замкнутая гидравлическая отопительная система оснащается предохранителем, если предусматривается нагрев теплоносителя.

Для постоянного контроля внутреннего давления нужно поставить бак расширения мембранного типа.

Как работает клапан в сочетании с расширительным баком

Расширительное устройство производит регулярный контроль, но не защищает от поломки в экстренных ситуациях. Иногда бак не может нормально работать, так как внутри нет воздуха.

Бак не способен заменить подрывной клапан для защиты котла или наоборот. У каждого из элементов свой порог воздействия на систему, поэтому один из них не может быть использован вместо другого.

Пример оборудования для узла безопасности

Расширительный агрегат может временно принять небольшие объемы излишек, но при большом заборе лишнего пара через несколько сбросов нарушается герметичность устройства, проявляется постоянная протечка.

Предохранительная деталь нужна только на аварийные случаи при экстремальной нагрузке системы. После нормализации давления необходимо принять меры по устранению причин такого скачка.

Оба устройства защищают трубы и котельную в случае резких перепадов давления.

Когда срабатывает клапан

Ситуации, когда происходит экстренный сброс давления:

1. В трубопроводе мало теплоносителя.
2. Автоматическое заполнение произошло со сбоем.
3. Отсутствие бака расширения или его перекрытие. Это также сильно влияет на давление.
4. Поломка оборудования, отсутствие воздуха в его верхнем сегменте ухудшает ситуацию.

Функционал клапана

Когда котел работает на очень высокой мощности, вырабатывается очень много пара, что невозможно урегулировать даже самым надежным расширителем.

Когда требуется защита

При монтаже оборудования лучше всего сразу поставить независимый клапан.

Необходимо установить приспособление на систему горячего водоснабжения, если вода нагревается не проточным методом, а от отопительного котла.

Отдельные замкнутые контуры, нагреваемые теплообменником или другими источником тепла, также оснащаются предохранителем.

Клапан нужен в разных гидравлических соединениях, функционирующих под давлением или с компрессорным насосом.

Монтаж клапана в систему отопления

Предохранительный кран ставят сразу за выходным патрубком котла (достаточно отступить 20-30 см). Требуется манометр для визуального контроля, отслеживания состояния системы.

Между клапаном и основным источником тепла запрещено размещать запорные краны, задвижки или перекрывающие приборы.

Где располагается клапан

Чтобы излишки воды удалялись через выпускной патрубок, устанавливают специальную сливную трубку, соединяемую с канализацией или обратной линией трубопровода.

Если смонтирована гравитационная система закрытого типа, то предохранитель ставят в наивысшей точке.

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.

Сделать малую систему обогрева автономной поможет сильфонный клапан.

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.

В замкнутых системах иногда устанавливается клапан давления, степень срабатывания которого настраивают вручную. С помощью регулируемой термоголовки и механического воздействия на нее выполнять настройку функционирования через сервопривод очень удобно.

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.

Заключение

Чтобы отопительная конструкция исправно работала, требуется не только снабдить узел котельной приспособлениями для повышения безопасности, но и правильно пользоваться оборудованием. Рекомендуется регулярно проверять исправность элементов единой системы, своевременно устранять мелкие неполадки.

Все запорные элементы и краны экстренного сброса всегда должны закрепляться прочно, быть рабочими, чтобы избежать разорванных труб или взрыва котла.

Наглядное объяснение принципа установки воздушного клапана можно посмотреть в следующем видео: