Робота радіаторної системи опалення пов’язана з високими температурами води або іншого рідкого теплоносія. Досить мати елементарні поняття з термодинаміки, щоб розуміти, що нагрів рідини в якомусь замкнутому просторі може викликати значне зростання тиску. Виходить доволі небезпечна система, для експлуатації якої необхідно передбачати захисні пристрої. Саме таким пристроєм, що забезпечує безпеку роботи котельного обладнання, є запобіжний клапан в системі опалення.
У квартирах, підключених до центральної системи, налаштування температури і тиску води виконується на елеваторних вузлах загальних теплопунктів. А ось для власників будинків або квартир з автономним опалюванням без цього клапана ніяк.
Для чого необхідно запобіжний клапан в системі опалення
З підвищенням температури в системі опалення, теплоносій розширюється. Частково йому це вдається — як раз для таких цілей в будь-якій системі передбачений розширювальний бак. А в наш час системи стали робити переважно закритого типу, тобто з герметичним розширювальним баком мембранного або балонного типу.
У таких баках є повітряна камера, яка попередньо накачується певним тиском. Під дією розширення в обсязі теплоносія (а у нього це — єдиний шлях з підвищенням температури) повітряна камера стискається, тиск в ній і в системі в цілому — зростає.
При правильно розрахованих параметрах системи опалення, такої компенсаційної ланки для підтримки оптимального балансу температури, обсягу і тиску теплоносія буває цілком достатньо. Тим більше, що в автономних системах ніколи і не оперують занадто високими показниками тиску. Як правило, при примусової циркуляції за допомогою насосного обладнання, тиск в трубах контурів з рідка піднімається вище за межу в дві технічних атмосфери (2 ат, 2 бар або 0,2 МПа), та й то — лише на максимальних температурах нагріву теплоносія. Відповідно, і повітряну камеру розширювального бака заздалегідь накачують приблизно до 1,5 ат.
У таких системах максимального тиску в 3 атмосфери буде більше ніж достатньо, і вище йому підніматися — не треба. Це може негативно позначитися на цілісності труб, з’єднувальних вузлів, теплообмінників. Підвищений тиск «не люблять» деякі радіатори і конвектори.
Якщо при проектуванні системи все розраховано правильно, то тиск і не має зрости вище встановленого для нього порога. Але трапляється всяке, наприклад, тимчасовий вихід з ладу термостатичного управління котла. Або прорив мембрани розширювального бака, вихід повітря з його «сухий» камери через несправність ніпеля. Трапляються і інші неприємності. Ось в таких умовах тиск в системі може почати безконтрольно підвищуватися, перетнути верхню допустиму межу.
І ось для того, щоб уникнути наслідків, якраз і потрібен запобіжний клапан. Коли тиск досягає граничної позначки, відбувається спрацьовування, клапан відкривається і випускає надлишки теплоносія в дренаж. Нормалізуючи тим самим рівень тиску, даючи власникам час на приведення системи в порядок, на пошук несправності, що викликала аварійну ситуацію.
Тобто клапан підбирається (або налаштовується, якщо передбачена така опція) на максимально допустимий тиск теплоносія в контурі опалення.
Важливо додержати зв’язок між робочим тиском системи опалення та максимальним допуском при виборі відповідного запобіжного клапану. Так оптимальний робочий тиск у системі може складати значення десь у діапазоні від 1,3 до 2,5 атм і залежить це від обраної загальної конфігурації системи, типу циркуляції, її герметичності, кількості теплоносія та загальної висоти системи в будинку. Але значення на якке треба встановити або підібрати запобіжний клапан повинен перевищувати робичий тиск але не доходити по номіналу до максимально допустимого робочого тиску найслабшоїх частини контуру опалення. До речі це скоріше за все може бути теплообмінник котла.
Різновиди запобіжних клапанів, принципи їх роботи.
Важливість запобіжного клапана, як вже має бути зрозуміло — складно переоцінити. А його функція, скажімо прямо, не відрізняється складністю. Це і повинно визначати конструкцію такого приладу — принцип поєднання простоти пристрою і високої надійності.
Так воно і є насправді.
Треба відразу зазначити, що існує кілька різновидів запобіжних клапанів для систем опалення, що розрізняються за принципом спрацьовування. Але разом з тим, коли мова йде саме про автономні системи опалення в масштабі власного будинку або квартири, то найчастіше доводиться мати справу з простими і надійними пристроями пружинного типу.
Розглянемо зразкову будову такого клапана:
Зліва на ілюстрації показаний зовнішній вигляд клапана (однієї з моделей, звичайно). Праворуч – вона ж в розрізі.
Якісні прилади найчастіше збираються в латунному корпусі — цей сплав не боїться корозії і володіє невеликим коефіцієнтом лінійного розширення. Корпус зазвичай складається з двох половинок. Як і сам клапан ділиться на дві частини: верхню, «суху» з пружинним механізмом, і нижню, своєю будовою схожу на пристрій вентильного крана.
У нижній частині корпусу передбачені два різьбових патрубка або муфти. Нижній призначений для з’єднання з контуром опалення. Верхній, розташований перпендикулярно нижньому — для забезпечення скидання надлишків теплоносія при перевищенні тиску в системі. Різьба тут потрібна для приєднання труби, яка направить скинутий потік рідини в потрібне місце (найчастіше — в каналізацію).
Замикаючим елементом клапана в даному випадку є тарілчаста заслонка з розташованим знизу ущільнювачем. Цим ущільнювачем тарілка щільно притискається зверху до сідла клапана.
Порожнина верхньої частини корпусу відокремлена від нижньої мембраною. Просто з тих міркувань, щоб при відкритті клапана теплоносій не проникало в пружинний механізм пристрою.
Всередині розташована пружина, яка постійно тисне на шток, тим самим утримуючи тарілку клапана щільно притиснутою до сідла. У самій верхній частині може бути розташований механізм (8), що дозволяє вручну швидко відкрити (або, як кажуть, зірвати) клапан, якщо цього вимагає аварійна ситуація, що вже трапилась. Як правило, передбачається стопоріння і навіть опломбування таких «аварійних кранів».
Правда, можна зустріти і такі моделі запобіжних клапанів, у яких зверху розташована рукоятка або гвинт налаштування зусилля пружини. Тобто надається можливість самостійного вибору і регулювання тиску спрацьовування клапана.
Сказати по правді, в умовах домашньої автономної системи опалення подібна опція не те що не особливо потрібна, але навіть і не вітається. Буде набагато спокійніше, якщо точно знаєш, то система відрегульована на якийсь тиск, і під час твоєї відсутності ніхто свідомо чи несвідомо (наприклад, зацікавлена дитина) ці установки не змінить, тому що це просто неможливо.
Тепер подивимося, як працює клапан
Все дійсно дуже просто і надійно. Зусилля пружини в нормальних умовах роботи системи опалення, при тиску нижче встановленого порога, цілком достатньо, щоб утримувати тарілчасту засувку щільно притиснутою до сідла клапана.
Але як тільки з тих чи інших причин тиск в системі починає підніматися вище норми (правий фрагмент малюнка), що додається знизу з боку теплоносія на тарілку зусилля переважує дію пружини. Пружина кілька стискається, засувка-тарілка піднімається над сідлом, відкриваючи рідини шлях в дренажний патрубок для зливу надлишків в каналізацію.
Пристрій працює за пропорційним принципом: чим більше зусилля — тим більше відкривається клапан, тим швидше тиск скидається до норми.
Як тільки тиск в контурі знизился, зусилля пружини знову стає досить для перекриття клапана.
Переваги запобіжних клапанів пружинного типу очевидні— це гранична простота, безвідмовність, компактність навіть при значних приєднувальних діаметрах, можливість установки в вертикальному і горизонтальному положенні, оперативне реагування на підвищення тиску.
Є й певні недоліки. Зокрема, пружина, перебуваючи в постійно навантаженому стані, з часом може почати слабшати, провокуючи невмотивовані спрацьовування. Значить, клапан доведеться поміняти. Крім того, такі пристрої і не розраховані на часті спрацьовування (за великим рахунком їх в справній системі і не має відзначатися). Але якщо фіксувалися два-три спрацьовування клапана зі скиданням води, то велика ймовірність того, що навіть при нормальному тиску він почне підтікати. Знову ж — вимагаючи заміни.
Втім, біда невелика, так як заміна нескладна, а вартість клапана все ж не виглядає недосяжною.
Інший тип клапанів — важільно-вантажний. Правда, в умовах компактних автономних систем опалення місця таких пристроїв практично не знаходиться. Вони розраховані на великі обсяги і, як правило, оснащуються під фланцеве з’єднання з контуром.
Зрозуміло, що заслонка щільно притискається до гнізда за рахунок зусилля від ретельно підібраного вантажу. А зусилля може регулюватися і кількістю противаги на важелі, і її розташуванням, тобто довжиною плеча важеля. Природньо, настройку такого клапана повинен проводити фахівець.
Переваги — простота, можливість настройки під потрібний тиск, легкість в ремонті — будь-яку деталь нескладно замінити. Недоліки — конструкція досить громоздка і має на увазі виключно вертикальне розташування.
Існують ще пружинно-важільні пристрої, які теж практично не використовуються в невеликих системах. З’являються сучасні електромагнітні клапани, але вони виглядають надмірністю, так як цілком достатньо простих пружинних.
Де встановлюється запобіжний клапан
Існує кілька вимог до обов’язкової установки запобіжного клапана.
- Запобіжний клапан повинен бути обов’язковим елементом будь-якої автономної системи опалення закритого типу, незалежно від різновиду котла. При цьому, якщо навіть котел має власну вбудовану групу безпеки, до складу якої входить такий клапан, фахівці рекомендують встановити ще один — вже на самому контурі.
Як правило, одного клапана на контурі буває досить.
- Правда, є і застереження. Іноді для передачі тепла на якийсь контур системи опалення використовуються теплообмінник. Тобто прямого контакту по трубах між головним контуром від котла і вторинним — немає. Значить, на цьому вторинному контурі повинна бути своя група безпеки, що включає запобіжний клапан в системі опалення.
- Точно така ж вимога пред’являється і до контуру гарячого водопостачання, підключеному до опалення через бойлер непрямого нагріву. Якщо, звичайно, клапан не передбачений самою конструкцією бойлера.
На накопичувальному водонагрівачі прямого нагріву (електричному або газовому бойлері) клапан теж обов’язковий. Правда, там вже використовуються дещо інші моделі, призначені саме для подібного застосування.
Де конкретно розташувати клапан на контурі опалення?
Здавалося б, тиск по всьому контуру розподіляється приблизно однаково. Але, тим не менше, оптимальним місцем розташування клапана є труба подачі після її виходу їх котла – не ближче 0,5 метра. А так як клапани, як правило, встановлюються в складі так званої «групи безпеки», то найкращим місцем стає найвища точка труби подачі. Так, щоб входить до складу групи автоматичний розповітрювач своєчасно видаляв газ (природно, у верхній точці), не даючи утворитися повітряній пробці. (Хоча сама по собі найвища точка саме для запобіжного клапана, скажемо чесно — не принципова). Якщо мова йде не про групу безпеки, а саме про роздільні прилади, то запобіжний клапан в системі опалення можна розташувати нижче.
Важливо! Між котлом (або іншим джерелом тепла, наприклад, теплообмінником) та встановленому в цьому контурі клапаном категорично неприпустимі ніякі запірні пристрої. Після — будь ласка, але перед ним — повністю виключено. Не повинно бути взагалі ніякої ймовірності випадкового відсікання запобіжного пристрою від контуру та навіть його частини з котлом.
Ще одне правило — труба, що підходить до клапану, не може бути меншою від зазначеної на ньому номіналу! В іншому випадку пристрій може не працювати належним чином. Як правило, на корпусі вказується DN, наприклад, ¾ inch.
Напевно, це буде не дуже добре, якщо вода при спрацьовуванні клапана стане просто виливатися на підлогу. Тому до вихідного патрубка намагаються прикріпити трубу, яка відводить надлишки теплоносія в каналізацію або дренаж.
Але суцільна труба до каналізації — це теж не найкраще рішення. Справа в тому, що клапан, як вже зрозуміло, згладжує аварійну ситуацію, але ніяк не виправляє її. Тобто власникові будинку або квартири має бути дуже важливо бачити, що спрацьовування клапана відбувалося — це явний сигнал про якесь неблагополуччя і про необхідність термінових пошуків вирішення проблеми.
Тому рекомендують дренажну трубу приєднувати не безпосередньо до клапана, а через спеціальну воронку для розриву струменя. Другий варіант – це долучення в розрив дренажного шлангу прозорої проточної ємності або просто кільце прозорого шлангу в якому буде залишатись частка теплоносія.
При такому підході спрацьовування клапана не залишиться без уваги — якимись ознаками себе проявить (шумом струмені, бризками на підлозі і т.п.)
Чому може статися спрацьовування клапана
Причин, за якими запобіжний клапан в системі опалення дає про себе знати капанням або протокою теплоносія, може бути кілька. Не всі вони однаково серйозні, але у всякому разі, перевірки — заслуговує будь-яка з них.
- Сама, мабуть, серйозна причина — вихід з ладу або нестабільна робота системи терморегуляції самого котла опалення через які теплоносій може перегрітися. Напевно, спрацьовування підуть часті і з рясним розливом води.
- Спровокувати протікання на клапані здатні неполадки розширювального бака. Це може бути неправильне налаштування (але тоді вона проявиться досить швидко). З прихованих причин — пошкодження мембрани або несправність ніпеля, через який виходить повітря, накачане в «суху» камеру. При подібних неполадки в системі починаються різкі скачки тиску, аж до гідроударів, що і веде до короткочасних, але досить частих спрацьовувань клапана.
- Злегка протікати клапан може і при прикордонних значеннях тиску в системі. Точність пружинних пристроїв не однакова, можлива похибка порядку ± 20%, так що таке явище не виключається. Вихід — більш точні налаштування системи з підбором відповідного обладнання.
- Знос клапана — теж одна з можливих причин. Вище вже говорилося, що після кількох повноцінних спрацьовувань клапан апріорі почне «барахлити», і краще його або відремонтувати (якщо це можливо), або замінити на новий.
- Та й без спрацьовування — все одно пружина з часом може почати «втомлюватися». А крім того, іноді підтикання з’являються внаслідок просочування теплоносія вздовж штока. Теж, напевно, привід подумати про ремонт або, скоріше, заміну.
- Спрацювання теоретично може бути викликано і розрідженням на вихідному патрубку. Але говорити про це — несерйозно. Тим більше, якщо підключення буде проводитися з розривом струменя.
Який клапан вибрати
Різноманіття представлених в продажу моделей, незважаючи на схожість в пристрої — дуже велике. Тому давати якісь конкретні рекомендації — складно. Можна лише перелічити деякі критерії, на які варто звернути особливу увагу.
- Як вже говорилося, клапан повинен мати приєднувальний розмір вхідного патрубка (DN) такий же, як і труба, на якій він буде встановлюватися. Ніяких переходів на більше або менше!
- Другий найважливіший параметр — тиск спрацьовування клапана. Як уже зазначалося, для більшості автономних систем оптимальним порогом є рівень в три атмосфери. Однак, бувають і винятки — це краще обговорити з фахівцями при проектуванні опалення.
До речі, деякі компанії практикують кольорове маркування своїх клапанів — за кольором пластикової рукоятки. Наприклад, червона — 3.0 бар, чорна — 1.5 бар, жовта — 6.0 бар.
Однак, повністю покладатися на такі ознаки не можна — це не якийсь загальноприйнятий стандарт. Цілком можна побачити клапани і з синьою головкою, причому з номіналами і шість, і вісім, і десять бар. Так що завжди перевіряйте — що конкретно вказано на пристрої та в паспорті до нього.
- Вище вже говорилося, що перевагу слід віддавати приладам в латунних корпусах.
- Безумовно, не слід покупати запобіжний клапан в системі опалення абсолютно невідомого походження. Навіть якщо ціна здається вже дуже привабливою. Ніколи не забувайте, що мова в даному випадку йде в тому числі і про вашу особисту безпеку.
У магазинах цілком достатньо якісної продукції відомих брендів — «Valtex», «BAXI», «Ariston», «Beretta», «Danfoss», «Ferroli», «Vaillant», «Watts» та інших. Інформацію про виробах незайвим буде заздалегідь почитати на офіційних сайтах компаній.
Безумовно, покупка повинна проводитися в спеціалізованому магазині. Не соромтеся вимагати документи, здатні підтвердити оригінальність обраного виробу.
- Багато хто стверджує, що з точки зору і зручності, і загальної вартості, набагато вигідніше купувати готову «групу безпеки».
У цій публікації були розглянуті запобіжні пристрої, що захищають систему опалення від підвищеного тиску. Але в відкритих системах, наприклад, стрибків тиску бути не може за визначенням. Вони що, не потребують ніякого захисту?Ще як потребують, особливо системи з котлами, які працюють на твердому паливі! Але там вже використовуються запобіжні клапани, що спрацьовують на перевищення допустимої температури. Такі прилади вимагають, звичайно, окремого розгляду, і їм буде присвячена спеціальна стаття.