Расширительный бак, клапан, манометр, их подбор

Разрыв трубопровода, радиатора или котла давлением горячей воды– опасная и дорого обходящаяся авария. В системе отопления должны присутствовать устройства, которые устраняют вероятность такого происшествия. Рассмотрим подробнее, как правильно сделать самое главное, создать безопасность системы отопления, предотвратить превращение в бомбу.

Почему возникают поломки

Жидкость при нагревании увеличивается в объеме. Если она замкнута в системе труб, то просто разорвет их. Поэтому системы отопления снабжаются расширительным баком. При нагреве, объем воды, который оказывается лишним, перетекает в эту емкость.

Но в домашнем отоплении случается следующее, чего нужно не допустить:

• Работа системы отопление без дополнительного расширительного бака вообще.
• Бак маленького объема.
• Повышение давления свыше норм с помощью накачки.
• Отсутствие предохранительного клапана, или беспрепятственного слива с него.
• Не проверка работоспособности клапана, его засорение.
• Отсутствие манометра и визуального контроля.

Любая система отопления должна быть снабжена указанными устройствами. Они обязательны, и не являются возможностью сэкономить.

Автоматизированные котлы снабжаются манометром и предохранительным клапаном снаружи на штуцере подачи, а зачастую в них имеется и аварийный расширительный бак, помимо устанавливаемого рядом.

Предохранительный клапан

Небольшое устройство, сбрасывающее воду из системы отопления при превышении давления в ней. Обычно рабочее давление в системе отопления с автоматизированными котлами составляет 1,5 атм (в холодном состоянии) – 2,0 атм (в разогретом). Предохранительный клапан подбирается на давление срабатывания 3,0 атм.

Но ряд простых котлов твердотопливных от малоизвестных производителей предназначены для работы с меньшим давлением – 1,1 – 1,5 атм. Тогда требуется клапан на 1,8 атм, например, что указывается в инструкции от производителя.

Клапан обязательно врезается в подающую магистраль на выходе из теплообменника (из котла).
Его работоспособность проверяется при техническом обслуживании не реже раз в год, открытием с помощью рычага. Не допускаются частые срабатывания, устройство для этого не предназначено, и выйдет со строя, будет течь.

Обеспечение слива с предохранительного клапана

Обязательным условием безопасности является также и организация слива с клапана определенным образом. Здесь нормами являются:

• Отвод струи в емкость или канализацию с помощи трубы.
• Возможность визуального контроля за струей жидкости, возможно с помощью прозрачной колбы.
• Сливная труба не должна иметь запорной арматуры, более одного уголка, и длины более 2,0 метра.

На практике чаще канализация в месте нахождения клапана отсутствует. Поэтому организация слива ограничивается трубкой надетой на штуцер клапана и ведущей к полу, так как и емкость тоже со временем убирают, но это не будет чем-то недопустимым…

Манометр

Применяется специальный манометр для бытовых систем отопления с максимальными показателями обычно в 4 атм.

С твердотопливным котлом манометр, вместе с предохранительным клапаном, а также и с автоматическим воздухоотводчиком устанавливается на едином отводе от подачи, в самой верхней точке системы – в группе безопасности.

В автоматизированных котлах манометры встроенные.

Все пользователи систем отопления должны следить за показаниями давления, принимать меры, в случае отклонений от нормы в большую или меньшую стороны.

Требования к установке – должен быть хорошо виден, не заслонятся ни с какого направления осмотра.
Перед включением манометра, клапана не допускается ни каких кранов.

Группа безопасности, где и как устанавливается

• Некоторые модели твердотопливных котлов имеют специальный разъем для установки группы безопасности — манометра, воздушного клапана, аварийного клапана давления на одном тройнике. Тогда приборы должны быть установлены в соответствии с инструкцией к котлу.
• Если разъема нет, значит группа безопасности устанавливается на подаче, на выходе из котла, до установки шарового отключающего крана. Недопустимо между аварийными приборами и твердотопливным котлом устанавливать шаровый кран.
• Обычно выход подачи из котла является и самой верхней точкой системы. Здесь должен быть установлен воздушный клапан.
• Давление срабатывания аварийного клапана обычно 3 атм. Манометр должен быть хорошо виден. Подтекание воздухоотводчика допустимы для отдельных маделей, устраняется разборкой и очисткой игольчатого клапана.

Типы расширительных баков

Расширительные баки могут быть открытыми (атмосферными) или закрытыми, работающими под давлением. Первый применяются в самотечных системах отопления, давление в которых не повышенное, а жидкость просто вытесняется при нагревании в открытую емкость.

Некоторые доисторические котлы, могут работать только при атмосферном давлении с открытыми расширительными баками, тогда предохранительный клапана и манометр в системе не устанавливаются.

Сейчас рекомендуется создавать только замкнутые системы отопления с принудительной циркуляцией. Для них выбираются мембранные, работающие под давлением.

Как устроен мембранный бак

Устройство для предупреждения сверхнормативного повышения давления в системе отопления разделяется мембраной из прочной технической резины на две половины. Одна предварительно накачивается воздухом. В другой находится теплоноситель, который может сжимать воздух при расширении жидкости.

Со стороны системы отопления находится штуцер для подключения, со стороны воздушной половины – воздушный ниппель под обычный автомобильный насос.

Расширительные баки внешне похожи гидроаккумуляторы для водопроводной сети, у которых вода попадает только в грушу из пищевой резины и не контактирует с другим частями.

Чаще окрас устройств для технических нужд и отопления – красный. Для пищевой воды – синий. Но это не обязательно, и отличить устройства точно можно разве что по характеристикам.

• Для воды – давление до 12 атм, для отопления – только до 4 атм.
• Для воды – температура до 80 град, для отопления – уже до 120 град.

Какой бак для отопления выбрать

Важно отличить бак для отопления от гидроаккумуляторов. Мало проконсультироваться с продавцом, желательно и самостоятельно разобраться в вопросе.

Второй нюанс выбора – какой объем нужен? Это важно, малый объем (более дешевое устройство) не справится с поддержанием давления в норме и оно будет опасно повышаться.

Рекомендуется, в том числе и производителями котлов, не озадачиваться какими-то сложными расчетами и подобрать бак исходя из объема залитого теплоносителя.

Паспортный объема расширительного бака должен быть не меньше 1/10 от системы отопления. Но здесь могут быть некоторые проблемы с определением этого значения – вычислить его не просто. Тогда лучше слить систему и померять в грубом приближении просто ведрами.
Чаще выбираются устройства объемом 6 – 15 литров.

Особенности установки

Есть определенные требования к установке расширительного бака.

• Устройство устанавливается всегда так, чтобы воздушная камера была сверху. Если произойдет растрескивание резины, что обычное явление, то устройство останется работоспособным – воздух будет вверху заполнять свой объем.
• Подключается обычно к обратной магистрали, отводом подальше от насоса. Нормирования по этому вопросу нет, но специалисты не рекомендуют устанавливать на подаче, где пульсация давления от нагрева и насоса выведет мембрану из строя скорейшим образом.

Какое давление в баке, как эксплуатируется

После установки производится накачивание бака воздухом до давления на 0,2 меньше, чем в холодной системе отопления, — обычно до 1,3 атм. После чего система заливается теплоносителем до давления 1,5 атм. Но как указывалось, для некоторых котлов могут быть меньшие ограничения, установленные производителем.

Во время эксплуатации, при уменьшении давления в системе отопления, прежде всего проверяют давление в воздушной камере расширительного бака и накачивают его при необходимости, приводя таким образом систему отопления в норму.

Но часто падение давление будет слишком ощутимым, и возобновить его с помощью накачки невозможно. Это происходит скорее не потому что есть течь, а вследствие выхода растворенного в теплоносителе воздуха через воздухоотоводчик. Систему просто нужно долить до нормы.

Таким образом подобранные и установленные бак, манометр и клапан обеспечат нормальную эксплуатацию системы отопления.

Предохранительный сбросной клапан для котла отопления

Перегрев теплоносителя приводит к его сильному расширению, особенно если температура достигла точки кипения. При расширении теплоносителя, давление в системе поднимается, что может привести к серьезным последствиям: от легкой протечки соединений или выхода из строя компонентов отопительной системы, до разрыва магистралей в недоступных местах (стенах или под стяжкой пола).

Известным способом предотвращения разрушения системы отопления вследствие высокого давления является предохранительный сбросной клапан. В статье мы детально рассмотрим его устройство и принцип работы, определим критерии выбора механизма, алгоритм установки в систему отопления, а также действия в ситуации, если клапан сброса давления потек.

Читайте в статье

Назначение предохранительного клапана в системе отопления

Повышение температуры теплоносителя в водяном контуре отопления приводит к повышению давления, оказываемого на стенки системы. Особенно критичными являются температуры свыше 90-95°C, когда вода начинает вскипать, выделяя пар. Давление в системе возрастает в геометрической прогрессии. Если современны трубы и радиаторы рассчитаны, как правило, на давление 6-9 бар и более, то наиболее уязвимой точкой системы являются теплообменники котлов, которые у современных моделей выдерживают давление до 3 бар, а у более старых и вовсе – 2 бар.

Впоследствии может произойти не просто протечка теплообменника, но и короткое замыкание, серьезный потоп вследствие протечки больших объемов теплоносителя.

Предохранительный клапан обеспечивает автоматический выпуск пара или теплоносителя, освобождая в системе место для расширения вследствие нагревания, что не позволяет давлению внутри водяного контура достигнуть критических значений. После сброса давления, клапан также автоматически закрывается. Врезается клапан в трубопровод возле самого котла, часто вместе с ним также устанавливают манометр и автоматический воздухоотводчик, вместе этот комплекс называют группой безопасности .

Принцип предотвращения критических показателей давления в отопительной системе за счет предохранительного клапана.

Если современные модели газовых и электрических котлов благодаря продвинутой автоматике способны не допустить перегрева, как минимум просто своевременно выключая горелки, то для твердотопливных котлов установка предохранительного клапана является обязательной. Даже после закрытия заслонки, теплообменник в твердотопливном котле продолжает еще какое-то время получать тепло. Именно по причине инерционности теплогенератора может произойти серьезный перегрев.

Также обязательным сбросной клапан является и для паровых котлов (используемых, как правило, в промышленных целях). Однако мы рекомендуем врезать предохранительный клапан в систему отопления с любым котлом, в том числе и газовым, устанавливая клапан в составе группы безопасности.

Обратите внимание, что при больших объемах отопительной системы (например, рассчитанной на отопление дома свыше 500-600 м 2 ) на каждом котле рекомендуется устанавливать по 2 предохранительных клапана – рабочий и контрольный.

Устройство и принцип работы в зависимости от вида

Рычажно-грузовой

Рычажные предохранительные клапаны применяются исключительно в промышленных системах, рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубопровода свыше 200 мм.

Навешенный на рычаг груз, оказывает давление на шток. При превышении силы, которую оказывает давление в системе с одной стороны, над силой, которую оказывает груз с другой стороны, шток открывается, выпуская теплоноситель или пар. Как только силы давления внутри системы становится недостаточно (оно не достигает критической отметки), шток под весом груза на рычаге перекрывает систему.

Рычажно-грузовой сбросной клапан в разрезе.

Таким образом, критическое давление, при котором необходимо произвести сброс, регулируется длинной рычага и весом на нем.

Пружинный

Более современным и более дешевым является пружинный предохранительный клапан. Он не уступает по эффективности рычажно-грузовому, надежен и имеет компактные габариты, поэтому широко используется в системах индивидуального отопления частных домов.

Работает пружинный сбросной клапан по такому же принципу, только вместо груза на шток воздействует пружина:

• со внутренней стороны на затвор устройства оказывает давление поток воды или пар;
• с другой стороны золотник, прижатый штоком, на который воздействует пружина;
• давление в системе превышает прижимную силу пружины, шток золотника поднимается вверх, происходит разгерметизация;
• теплоноситель или пар выходит через выпускной патрубок;
• давление внутри системы снижается и становится ниже прижимной силы пружины, которая снова перекрывает затвор, возвращая механизм в исходное положение.

Принцип работы пружинного предохранительного клапана, предназначенного для системы индивидуального отопления.

Существуют как рассчитанные на конкретное давление (например, 3, 6 или 8 бар), так и регулируемые клапаны, критическое давление для сброса в которых устанавливается при монтаже. Также они могут быть открытыми или закрытыми. Первые сбрасывают воду или пар во внешнюю среду, закрытые клапаны – в подключенный к ним трубопровод.

Клапаны теплового сброса

Пружинные предохранительные клапаны также несовершенны. Помимо того, что работают они исключительно в закрытых системах (т.к. кипение теплоносителя в системе с открытым расширительным баком может происходить без повышения давления), пружинные механизмы срабатывают, когда температура теплоносителя уже превысила существенную отметку – свыше 95-100°C.

Наиболее эффективным, но крайне дорогостоящим является клапан теплового сброса, реагирующий на повышение температуры теплоносителя, а не давления в системе. Принцип работы заключается во все той же мембране, которая контролируется пружиной, но приводится в действие он не напором потока воды, а термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагревании от теплоносителя.

Критерии выбора предохранительного сбросного клапана

Механизм прижима

Рычажно-грузовые предохранительные клапаны рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубы не менее 200 мм, поэтому используются в промышленных отопительных системах.

Для индивидуального отопления частного дома лучше приобрести устройство с пружинным механизмом, это стандартный, надежный и часто используемый вид сбросного клапана.

Если бюджет не ограничен, рекомендуем приобрести более эффективный клапан теплового сброса, который предотвратит проблему еще до серьезного повышения давления в системе отопления.

Высота подъема

Клапаны сброса давления имеют разную высоту подъема затвора:

Малоподъемная модель ПС-350.

Малоподъемные. Высота затвора в малоподъемных клапанах не превышает 1/20 диаметра седла. Имеют относительно низкую пропускную способность и простую конструкцию. Применяются в магистралях с жидким теплоносителем. Как правило, малоподъемной предохранительной арматуры достаточно для системы отопления с водяным контуром мощностью до 40-43 кВт. Для предотвращения аварии в таких системах необходимо сбросить небольшой объем теплоносителя.

Полноподъемные. Высота затвора в полноподьемных клапанах больше или равна диаметру седла. Как правило, это рычажно-грузовые механизмы, более дорогие и сложные по конструкции. Полноподъемные клапаны имеют высокую пропускную способность, могут быть установлены на магистрали, в которых циркулируют газы, пар или сжатый воздух.

Полноподъемная модель PN 16.

Скорость срабатывания механизма

По скорости срабатывания предохранительные клапаны делятся на пропорциональные и двухпозиционные.

В отопительных системах частного дома лучше использовать пропорциональные клапаны, опять таки, их достаточно для большинства систем. Затворная крышка таких устройств открывается постепенно, пропорционально возрастанию давления в магистрали, соответственно и объем сбрасываемого теплоносителя возрастает пропорционально. В таких клапанах отсутствуют автоколебания, они поддерживают корректный уровень давления и стоят дешевле.

Двухпозиционная предохранительная арматура отличается моментальным подрывом и полным открытием клапана. Такой механизм позволяет быстро сбросить большие объемы теплоносителя, однако создает риск гидроудара: из-за быстрого сброса большого количества жидкого теплоносителя, в магистрали существенно снижается давление, после чего клапан резко закрывается. Поэтому двухпозиционную предохранительную арматуру рекомендуют устанавливать на магистрали со сжимаемой средой (воздух, газ, пар).

Диаметр

Диаметр предохранительного клапана сброса давления в системе отопления не должен быть меньше разъема подводящего патрубка. В противном случае, работе механизма будет мешать постоянное гидравлическое давление.

Производитель

Поскольку предохранительные клапаны имеют довольно простую конструкцию, а современные модели в большинстве случаев изготавливаются из латуни по одинаковой технологии, критических различий между арматурой различных производителей нет.

Отличие некоторых в более качественной обработке, проведении проверок и испытаний устройств и гарантии длительного срока службы без протеканий – от 15 лет. Существуют производители, предохранительную арматуру которых мы можем рекомендовать прежде всего: VALTEC, WATTS, Protherm.

Установка устройства в систему

В некоторых котлах, как правило, настенных, уже имеется установленная производителем аварийная арматура. Если ее нет, врезается предохранительный клапан на магистрали подачи котла с соблюдением всех нижеописанных требований:

• место расположения на подающем трубопроводе – 200-300 мм от котла;
• в системах с естественной циркуляцией аварийная арматура устанавливается в самой верхней точке;
• резьбу арматуры для герметичности важно уплотнить паклей или силиконом (но не ФУМ-лентой, которая не способна без деформации выдержать температуры свыше 70-80 градусов);
• сам клапан должен располагаться вертикально (пластиковой ручкой вверх), чтобы под золотником сохранялась воздушная прослойка, при такой установке механизм имеет наибольший срок службы;
• перед самым клапаном желательно установить манометр (в случае, если он не находится в составе группы безопасности);
• на магистрали между теплообменником котла и сбросной арматурой не должно быть обратных клапанов, задвижек или кранов;
• чтобы при подрыве клапана теплоноситель не капал на пол, необходимо надеть на клапан сливную трубку, ведущую в канализацию или обратку;
• при отводе в канализацию важно выполнить соединение, предполагающее разрыв струи (например, через воронку и гидрозатвор). Так, система будет работать даже при засорении дренажного трубопровода, избавит помещение котельной от запахов теплоносителя.

Также мы рекомендуем установить после подрывного клапана отсечные краны. Все дело в том, что после 5-8 срабатываний, пружина клапана часто работает некорректно и механизм требует замены (благо стоимость арматуры невысокая). Однако произвести снять клапан и произвести замену можно лишь спустив теплоноситель и снизив давление в системе до атмосферного. Обойтись спуском теплоносителя только с котла, а не со всей системы помогут вышеупомянутые отсечные краны.

Как выбрать умягчитель воды для газового котла и продлить его срок службы

Регулировка механизма для правильной работы

Настройка предохранительного клапана производится после завершения монтажных работ и полноценной промывки системы. Пружинные устройства можно отрегулировать посредством вращения регулирующей рукоятки (пластикового цветного колпачка), вращение сжимает или разжимает пружину, оказывающую давление на золотник. В рычажно-грузовых это производится посредством навешивания груза на рычаг.

Необходимо задать давление настройки, полного открытия и закрытия:

1. Давление настройки нужно выставить чуть выше, чем максимальное рабочее давление котлоагрегата.
2. Давление полного открытия не должно превышать максимально допустимые нормы наиболее уязвимого элемента системы, обычно это теплообменник котла, рассчитанный на 3 или 2 бар, а в некоторых российских моделях и вовсе на 1,5 бар.
3. Давление закрытия клапана необходимо выставить чуть выше минимально допустимого для работы системы.

Проверку исправности аварийной арматуры рекомендуется проводить не реже 1 раза в 6 месяцев.

Что делать, если через сбросной клапан капает вода

Характер проблемы зависит от того, капает вода с предохранительного клапана или протекает ручьем.

Если теплоноситель капает, это свидетельствует о нормальной работе аварийной арматуры, но отопительная система при этом работает на пределе, поскольку температура в теплоносителя в ней повышена, давление превышает нормы. Проверить являются ли капли естественной работой механизма просто – достаточно снизить рабочую температуру, дав теплоносителю остыть. Если отвод воды прекратиться, значит все в порядке, необходимо лишь не допускать дальнейшего повторного перегрева.

Засорившийся вследствие загрязненного теплоносителя механизм. Частицы песка и грязи препятствуют полноценному закрытию штока, что является причиной протекания.

Если же капли не прекратились или теплоноситель сбрасывается в большом количестве, ручьем, это свидетельствует о неисправности предохранительного клапана: износилась пружина, резиновый или силиконовый уплотнитель, засорился штуцер, вследствие чего он неплотно прилегает. Разбирать механизм самостоятельно не рекомендуется, в таком случае необходимо заменить сбросной клапан (цена вопроса 400-900 руб).

Стоимость

Цена механизма зависит от его вида, характеристик, материалов и качества изготовления, качества обработки и наценки производителя.