Перепускной клапан и его роль в работе теплосети

Отопительные системы и водонагревательные приборы в ходе эксплуатации испытывают постоянные перепады давления и температур. Перегрев или резкое увеличение или падение напора рабочей среды может стать причиной поломки оборудования или узла трубопровода и даже коммунальной аварии. Чтобы сделать условия эксплуатации нагревательных приборов оптимальными и защитить теплосеть, используют устройства, позволяющие регулировать давление теплоносителя и поддерживать его на нужном уровне, – перепускные клапаны.

Для чего служит перепускной клапан в трубопроводе

Во время работы отопительной или водонагревательной систем объем рабочей среды может меняться. Повышение или снижение давления теплоносителя негативно сказывается на работоспособности теплового контура: может привести к неравномерному прогреву, завоздушиванию узлов системы, поломкам. Сказывается изменение напора рабочей среды и на комфорте: неконтролируемо меняется температура в помещениях, а трубы начинают гудеть и вибрировать. Чтобы этого не происходило, важно поддерживать баланс давления в трубопроводе.

Постоянно следить за давлением, стравливать или добавлять теплоноситель вручную несложно, но эту рутинную работу лучше доверить автоматике.

Существует несколько видов регулирующей арматуры, которая справляется с этой задачей лучше, чем человек.

Перепускной, или переливной, клапан позволяет стабилизировать давление в трубопроводе путем перенаправления рабочей среды через дополнительную ветку трубопровода, называемую байпасом.

Регуляция происходит не единоразовым или периодическим стравливанием излишка теплоносителя, а порционно, благодаря чему поддерживается напор жидкости или газа постоянно на одном уровне.

Обратите внимание! Перепускная арматура управляет давлением автоматически, не требует участия человека и, в отличие от ручной регулировки, не завоздушивает систему.

Устройством можно и нужно оснащать трубопроводы любой сложности, но больше всего в регулировке напора нуждаются:

• многоконтурные отопительные системы – в случае отключения одного из контуров уменьшается потребление теплоносителя и увеличивается давление, что может вызвать порывы трубопровода, перегрузить насос и теплогенерирующий прибор – чтобы этого избежать, нужно снизить давление и поддерживать его на нужном уровне;
• отопительные системы, оснащенные терморегуляторами, и системы горячего водоснабжения – при настройке температуры изменяется объем потребляемого теплоносителя, и нужно быстро восстановить баланс давления в контуре;
• системы водоснабжения, оснащенные водонагревателями накопительного типа – в бойлере и трубопроводе вода находится под высоким давлением, а так как от постоянной регулировки и частых включений-выключений воды рывками меняется объем подаваемой жидкости, то давление рабочей среды особенно важно регулировать, чтобы не произошло аварии и не сломался водонагреватель.

Принцип действия

Перепускной клапан в системе отопления устанавливают на байпас – дополнительную линию трубопровода, расположенную после насоса или разгонного коллектора и соединяющую подающую трубу с обратной.

Если бойлер является частью водной отопительной системы, то перепуск излишков воды может производиться также в обратном направлении, если же водонагреватель автономен, излишек сбрасывается в канализацию.

Устройство перепускной арматуры несложное:

• внутри металлического корпуса находится заслонка и соединенная с ней пружина;
• на внешней части корпуса может располагаться настроечная рукоятка, позволяющая установить предельное давление;
• дополнительно могут быть установлены датчики температуры и давления, узел подпитки и сброса теплоносителя.

При избыточном давлении заслонка давит на пружину, открывая пропускное отверстие в корпусе. Часть потока из линии подачи теплоносителя перенаправляется в линию отвода. В результате напор рабочей среды выравнивается до необходимого и поддерживается в этом состоянии.

Это важно! Чем больше давление жидкости или газа в трубах, тем сильнее сжимается пружина, тем шире открывается пропускное отверстие корпуса и больше теплоносителя перенаправляется в дополнительный контур.

Когда напор теплоносителя ослабевает, пружина разжимается и сдвигает заслонку обратно, перекрывая пропускное отверстие и прекращая подачу рабочей среды в дополнительный контур – давление в трубопроводе выравнивается.

Отличие от других регулировочных устройств

Нередко перепускной клапан путают с предохранительным и редукционным. Однако при общей схожести внешнего вида и функций, выполняемых этими устройствами, есть различия в механизме снижения давления и периодичности действия.

Тип устройства	Механизм снижения давления	Периодичность действия
перепускной клапан	излишек рабочей среды отводится в дополнительную ветку трубопровода, регулируется давление жидкости или газа, проходящего по основной ветке, тогда как клапан стоит на дополнительной	постоянно, пока это необходимо
предохранительный клапан	излишек теплоносителя стравливается во внешнюю среду или канализацию путем открывания клапана	эпизодически при перепадах давления
редукционный клапан (редуктор давления)	устанавливается на основную ветку и регулирует напор рабочей среды путем уменьшения и увеличения своей пропускной способности, контролирует напор в части трубопровода, расположенной после устройства	постоянно

Клапан прямого и непрямого действия

Регулирующая давление арматура разделяется на устройства прямого и непрямого действия.

• Первый тип клапана имеет простую конструкцию: пружина приводится в движение затвором, на который напрямую давит теплоноситель. Такие устройства недороги, просты в эксплуатации, надежны, нечувствительны к загрязнениям, но не очень точны в настройках.
• Устройства непрямого действия, называемые также импульсными, имеют главный клапан с поршневым приводом, импульсный клапан меньшего сечения и датчик давления. При изменении давления малый клапан давит на поршень, который и приводит в движение главный клапан, регулирующий пропускную способность устройства. Таким образом, управление потоком происходит опосредованно, непрямым способом. Клапаны этого типа менее надежны в силу большего количества деталей, дороги, но точнее настраиваются.

Как выбрать клапан для бойлера и байпаса

В заводской комплектации бойлеры и байпасы либо оснащены самым простейшим перепускным клапаном, либо не имеют устройства для перенаправления потока.

В первом случае можно не вмешиваться в конструкцию водонагревателя или обводного элемента и устанавливать их в имеющемся виде.

Во втором случае необходимо приобрести и установить перепускные клапаны. Байпас без этого устройства будет только пропускать поток рабочей среды при отключении теплового контура, но давление регулировать не сможет. А бойлер, не оснащенный перепускным клапаном, подвержен перегреву и может сломаться, так как вода в нем будет закипать и превращаться в пар, еще больше увеличивая давление на трубы и сам тепловой агрегат.

Выбор устройства зависит от отопительного или водонагревательного прибора: используемого им топлива, максимально допустимого давления, указанного в технической документации.

Обратите внимание! Важно также учитывать собственные возможности по управлению процессом регулировки давления – есть ли навыки по настройке рабочих параметров перепускного клапана.

Цена изделия в данном вопросе может играть роль только при выборе между однотипными устройствами разных производителей.

Для разных видов нагревательных приборов требуются клапаны различной конструкции:

• Системы, работающие на электричестве, газе или дизельном топливе, нетребовательны – для регулировки давления в них достаточно простейшего перепускного клапана, не имеющего дополнительных элементов.
• Твердое топливо прекращает гореть не сразу, следовательно моментально отключить твердотопливный котел или плавно отрегулировать температуру нагревания невозможно. Поэтому в твердотопливных отопительных системах важно не только регулировать давление, но и охлаждать теплогенерирующий агрегат. На байпасы и бойлеры ставят перепускные клапаны, реагирующие как на повышение давления, так и на увеличение температуры теплоносителя. Такие устройства оснащены датчиком температуры, системой сброса и подпитки теплоносителя и соединяются с канализацией и системой холодного водоснабжения.
• Перепускной клапан с регулирующей рукоятью стоит устанавливать только если домовладелец уже умеет настраивать предельное давление. Пытаясь приобрести это умение на практике, можно сломать устройство, вызвать аварию или обжечься.
• Для тепловых контуров открытого типа перепускные клапаны не требуются – компенсационная емкость справляется с задачей регулировки давления и без них.
• Технические характеристики перепускного клапана должны соответствовать параметрам источника тепла: регулирующая арматура должна быть настроена на такое же предельное давление, как и теплогенерирующий прибор и иметь пропускную способность не ниже. Важно также соответствие размеров соединительных патрубков – при несоблюдении этого условия придется использовать для соединения фитинги, что сделает систему более уязвимой.

Технические характеристики

Каждый перепускной клапан характеризуется несколькими параметрами, которые тоже следует учитывать при выборе изделия:

Принцип работы перепускного клапана

Назначение перепускного клапана системы отопления

Перепускной клапан терморегулятора системы отопления является несложным механизмом, предназначенным для сброса рабочей среды (теплопроводящей жидкости), функционирующей в системах отопления в обратку при существенном повышении давления в подающем жидкость контуре.

Причины и следствия

Зачастую рост уровня давления в таких системах связан с нормативным функционированием термоклапанов, которые установлены на радиаторах либо термоголовке. При достижении установленной в ручном режиме максимальной температуры, подача горячего теплоносителя в тот или другой радиатор снижается, что и обеспечивает повышение давления, а в некоторых случаях даже свист запорных вентилей радиаторов.

Безусловно, что это отражается, кроме уровня комфорта в комнате, еще и на работоспособности, а также долговечности системы отопления, ее отдельных узлов. Чтобы избежать таких ситуаций, профессионалы рекомендуют оснащать системы отопления термостатическими клапанами для её нормального функционирования и стабилизации давления внутри неё.

Перепускной клапан. Назначение, виды, характеристики

Термин «перепускной клапан» относится к регулирующему устройству для поддержания на требуемом уровне давления жидкой или газообразной среды путем перепуска ее через обводную линию трубопровода. Это трубопроводная арматура автоматически поддерживает заданную разницу давлений между входным и выходным патрубком. При превышении значения заданного давления на входе затвор клапан открывается, а при его снижении ниже установленного уровня клапан закрывается. Полное открытие обычно происходит, когда это число превышается более чем на 20 %.

Перепускные клапана прямого и непрямого действия

Открытие перепускного (регулирующего) элемента клапана может осуществляться двумя видами действий – прямым и непрямым.

Перепускной клапан, в котором воздействие измерительного элемента на управляющий клапан осуществляется лишь за счет энергии среды, называется устройством прямого действия.

Их делят на пружинные и мембранные по типу действия на затвор.

В таких клапанах открытие затвора происходит под давлением среды и регулируется сжатием пружины.

Перепускные клапана прямого действия характеризуются простотой устройства, низкой стоимостью и незначительной чувствительностью к загрязнениям.

Недостаток – поддержание давления с невысокой точностью.

Перепускной клапан, в котором воздействие на контроллер осуществляется извне с помощью дополнительной энергии, называется клапаном непрямого действия. Это более дорогие и точные устройства.

Разновидности перепускных клапанов

1. Муфтовые предохранители. Данные изделия — это механизмы с двухсторонней резьбой и прокладкой, которая находится с внешней стороны. Работает данная деталь при помощи пружины, которая удерживает шток. Когда на шток вы приложите усилие, то откроется проход. При появлении давления с обратной стороны, за счет блокировки, оно усилится. Выполняются такие предохранители из латуни. Тарелка, которая располагается внутри штока, производится из термоустойчивого пластика, а пружина — из нержавейки. Механизм функционирует за счет того, что под давлением вода попадает на заслонку, которая поднимается, в свою очередь освобождая движение потоку. Когда давление снижается, шток опускается, поэтому возвращение потока исключено.
2. Трехходовые клапаны. Такой элемент предназначен для того, чтобы теплоноситель охлаждался. Выделяются изделия с ручным управлением, электроприводом и сервоприводом. Конструкция их достаточно простая, имеются выходящие и входящие отверстия. Поток движения жидкости регулируется при помощи специальной заслонки, которая напоминает шток либо шар. При ее вращении поток движется в требуемом направлении. Данный клапан устанавливается на контуры, где температурный режим невысокий. Например, в участках, где к теплому полу примыкают батареи, функционирующие от одного источника тепла.
3. . Данное изделие производится обычно из бронзы. У него есть три отверстия: два выходных и одно входное. В качестве регулирующего элемента выступает коррозионно-устойчивый шток. При движении в вертикальном направлении он не осуществляет перекрытие течения воды целиком, что позволяет перераспределить потоки.

Таким образом, пренебрегать установкой перепускного клапана в системе отопления не стоит.

Клапан прямого и непрямого действия

Регулирующая давление арматура разделяется на устройства прямого и непрямого действия.

• Первый тип клапана имеет простую конструкцию: пружина приводится в движение затвором, на который напрямую давит теплоноситель. Такие устройства недороги, просты в эксплуатации, надежны, нечувствительны к загрязнениям, но не очень точны в настройках.
• Устройства непрямого действия, называемые также импульсными, имеют главный клапан с поршневым приводом, импульсный клапан меньшего сечения и датчик давления. При изменении давления малый клапан давит на поршень, который и приводит в движение главный клапан, регулирующий пропускную способность устройства. Таким образом, управление потоком происходит опосредованно, непрямым способом. Клапаны этого типа менее надежны в силу большего количества деталей, дороги, но точнее настраиваются.

Как используется клапан автоматической подпитки системы отопления

Так как в отопительных системах основным теплоносителем является вода, то в процессе эксплуатации жидкость постепенно теряет свои объемы, то есть ее количество уменьшается.

Когда объемы теплоносителя достигают критического значения, нарушается баланс отопительной системы.

Чтобы подобных отклонений в работе отопительных контуров не возникало, применяется специальный клапан, который нормализует рабочее давление и обеспечивает стабильность.

Работа отопительной системы становится более контролируемой и сбалансированной, если установлен клапан автоматической подпитки системы отопления. Ведь постоянно пользоваться вентилем для нормализации давления в отопительной системе слишком трудоемко, и пользователь просто забывает про подобные виды регулировки, поэтому предпочтительней будет установка клапана автоматической подпитки.

Кроме того, при использовании вентиля существует реальный риск повышения дифференцируемого давления, что приведет к аварийной ситуации и повредит отопительное оборудование. И еще одним негативным явлением при применении ручного увеличения подачи теплоносителя, являются воздушные пузырьки, которые просачиваются в отопительную систему.

Благодаря клапану автоматической подпитки отопительной системы:

• Постоянно контролируется давление в контурах,
• Теплоноситель поступает в систему порционно, не оказывая дополнительной нагрузки на теплообменник,
• В систему не просачивается воздух.

Схема отопительной системы должна включать не только отопительное оборудование, но и дополнительные элементы, способные обеспечить бесперебойную и стабильную работу.

Как работает счетчик отопления

Байпас в системе отопления

Клапаны в компрессоре

Перепускной клапан компрессора является ответственным элементом конструкции, благодаря которому оборудование нормально и без перегрузок работает. Экономичность агрегата зависит от его герметичности, поэтому он должен вовремя и плотно закрываться, обладать высокой износоустойчивостью, выдерживать высокую температуру и динамические нагрузки. Различают такие виды клапанов для компрессора:

• Предохранительные клапаны, которые необходимы для обеспечения сброса излишнего давления в тех случаях, когда оно выше допустимого уровня. При этом устройство открывается, выпуская воздух, а при падении давления автоматически закрывается.
• Обратные клапаны, которые сдерживает давление, чтобы при любой остановке компрессора не допустить поступления сжатого воздуха обратно в компрессор.
• Разгрузочные (перепускные) клапаны уменьшают нагрузку на вал электродвигателя в момент запуска. Через них цилиндр высокого давления сообщается с внешней средой и выполняет сброс

Для чего служит перепускной клапан в трубопроводе

Во время работы отопительной или водонагревательной систем объем рабочей среды может меняться. Повышение или снижение давления теплоносителя негативно сказывается на работоспособности теплового контура: может привести к неравномерному прогреву, завоздушиванию узлов системы, поломкам. Сказывается изменение напора рабочей среды и на комфорте: неконтролируемо меняется температура в помещениях, а трубы начинают гудеть и вибрировать

Чтобы этого не происходило, важно поддерживать баланс давления в трубопроводе.

Постоянно следить за давлением, стравливать или добавлять теплоноситель вручную несложно, но эту рутинную работу лучше доверить автоматике.

Классификация

• пружинные – в таких устройствах шток золотника подпружинен и при нормальном давлении клапан перекрыт. Как только давление начинает нарастать, пружина сжимается и увеличивается проходное отверстие – излишки теплоносителя сбрасываются в отдельную емкость или в обратку;

• устройства рычажного типа отличает большая цена и возможность гибкой регулировки требуемого для его открытия усилия. Груз находится на рычаге, причем закреплен он на нем так, что может перемещаться. Регулируя положение груза на рычаге можно увеличивать/уменьшать требуемое для его открытия усилие.

Образец рычажного типа

Можно привести классификацию и по степени и способу подъема:

• если подъем не превышает 0,05 высоты седла, то такое устройство считается малоподъемным;
• полноподъемное устройство обеспечивает перемещение затвора на расстояние равное высоте седла (или даже превышающее его).

Что касается способа регулировки, то обратный клапан для отопления может быть:

• с плавной регулировкой – как пример можно привести пружинный тип. Перемещение затвора зависит от давления в трубе;
• с 2-ступенчатой регулировкой – задается некое пороговое значение давления, при превышении которого автоматически полностью открывается проходное отверстие, причем это происходит практически мгновенно. Применяется в промышленности, где потеря даже нескольких секунд может привести к серьезным последствиям.

Обратные и перепускные устройства

Обратный клапан в системе отопления позволяет теплоносителю передвигаться только в одном направлении. Подпружиненный шток пропускает воду только в одном направлении.

Устройство обратного клапана

Иногда вместо предохранителя открытого типа используется перепускной клапан для отопления.

Основная его функция та же – выравнивание давления в системе, но если открытый вариант просто сбрасывает излишки теплоносителя, то перепускной аналог воду перенаправляет в пределах отопительного контура.

Если перед радиаторами установлены термостаты, то в теплое время может сложиться ситуация, когда все они достаточно сильно перекрывают поступление воды в батареи. В результате в подающей трубе растет давление.

Если на выходе из котла установлен перепускной клапан, то он просто часть теплоносителя передаст из подающей в отводящую трубу. Так что, если используется клапан отопителя, то дополнительная защита системы обогрева необходима.

Схема размещения

Трехходовые клапаны

Главным отличием устройства этого типа является конструкция – 1 вход и 2 выхода.

Благодаря этому трехходовое устройство можно использовать для смешивания горячего теплоносителя с остывшим.

Схема работы 3-ходового клапана

Трехходовой клапан позволяет организовать подмес теплоносителя из обратки в подающую трубу и исключить риск подачи слишком горячей воды.

• трехходовой клапан для отопления позволяет изолировать один отопительный контур от другого (это может понадобиться если используются разные теплоносители).

Внутри корпуса находится либо заслонка, либо шар, поворотом которого регулируется ток теплоносителя. Для управления заслонкой может использоваться сервопривод, соединенный с комнатным термостатом.

Виды клапанов

Для разных видов нагревательных приборов требуются клапаны различной конструкции:

• Системы, работающие на электричестве, газе или дизельном топливе, нетребовательны – для регулировки давления в них достаточно простейшего перепускного клапана, не имеющего дополнительных элементов.
• Твердое топливо прекращает гореть не сразу, следовательно моментально отключить твердотопливный котел или плавно отрегулировать температуру нагревания невозможно. Поэтому в твердотопливных отопительных системах важно не только регулировать давление, но и охлаждать теплогенерирующий агрегат. На байпасы и бойлеры ставят перепускные клапаны, реагирующие как на повышение давления, так и на увеличение температуры теплоносителя. Такие устройства оснащены датчиком температуры, системой сброса и подпитки теплоносителя и соединяются с канализацией и системой холодного водоснабжения.
• Перепускной клапан с регулирующей рукоятью стоит устанавливать только если домовладелец уже умеет настраивать предельное давление. Пытаясь приобрести это умение на практике, можно сломать устройство, вызвать аварию или обжечься.
• Для тепловых контуров открытого типа перепускные клапаны не требуются – компенсационная емкость справляется с задачей регулировки давления и без них.
• Технические характеристики перепускного клапана должны соответствовать параметрам источника тепла: регулирующая арматура должна быть настроена на такое же предельное давление, как и теплогенерирующий прибор и иметь пропускную способность не ниже. Важно также соответствие размеров соединительных патрубков – при несоблюдении этого условия придется использовать для соединения фитинги, что сделает систему более уязвимой.

Классификация

Эти изделия применяются не только в системе отопления и водоснабжения, но и при установке канализационного и вентиляционного оборудования. Арматура выполняет одну и ту же функцию, отличаясь при этом габаритами, формой, материалом корпуса, способом запуска, а также видом затвора.

По материалу изготовления

Самыми лучшими считаются клапаны из нержавейки. Они более дорогие, чем чугунные, применяемые для труб крупного диаметра, или латунные, считающиеся отличным вариантом для бытовых целей.

По методу подключения

• фланцевые (используются для труб большого диаметра);
• межфланцевые (имеют небольшой размер и устанавливаются в пространстве между фланцами);
• муфтовые (имеющие переходы с резьбой, предназначенные для крепления).

По конструкции

Шаровые (шариковые) клапаны отличаются наличием запорной детали, представляющей собой шарик из металла, который прижимается к седлу с помощью пружины, когда происходит снижение давления в системе или прекращение движения воды. Такие элементы считаются дорогостоящими, их принято использовать на трубах компактного размера (до 40 мм) при монтаже больших магистралей в системе централизованного отопления.

Лепестковые клапаны обратного типа могут иметь 1 или 2 створки. Регулирование направления потока теплоносителя происходит за счет стальной пластины, а также специальной шарнирной системы, обеспечивающей движение створок под давлением. Лепестковый клапан с 2 створками гарантирует минимальные гидродинамические затраты, а элемент с 1 створкой (поворотный) используется для труб размером от 50 мм и изготавливается, как правило, из чугуна.

Дисковый пружинный клапан обратного типа используется для отопления квартир и домов, а также ставится на радиаторы. Он привлекает автоматической работой, отличается доступной ценой, широким выбором диаметров, причем крепится муфтовым способом – самым доступным для бытовых целей. При покупке рекомендуется выбирать деталь с сердечником из стали или латуни.