Обратный клапан для отопления принцип работы

Обратный клапан для отопления принцип работы

Предохранительный клапан: роль в системе отопления

Наиболее подверженной образованию пара, а как следствие – повышенного давления, является отеплительная система на твердом топливе. У электрических и газовых котлов инерционность гораздо ниже, вдобавок зачастую имеется автоматика, которая самостоятельно регулирует температуру в контуре.

Мнение эксперта

Гребнев Вадим Савельевич

Монтажник отопительных систем

В большинстве не самых дорогих котлов на твердом топливе горение можно регулировать лишь вручную с помощью заслонки, но при этом теплоноситель еще какое-то время продолжит греться и приближать давление к критическим значениям – выше 3,5 бар.

Когда температура воды приблизится к точке парообразования, может начаться активное кипение. Учитывая, что теплоноситель в системе находится под давлением, точка его кипения будет несколько выше 1000C, но как только кто-нибудь откроет кран и немного сбросит давление, появившийся пар начнет распирать трубы и котел изнутри. Предохранительный клапан спустит лишнее давление, но не даст воде вытечь из контура.

Устройство клапана и принцип работы

На изображении представлен комбинированный предохранительный и обратный клапан.

По порядку разберемся с устройством и принципом действиях обоих:

Обратный клапан

Комбинированный предохранительный и обратный клапан — устройство

Используется для сохранения направления жидкости и предотвращения порчи оборудования из-за неправильной эксплуатации. Редко, но случаются ситуации, когда отключают воду, кто-нибудь оставляет кран открытым – и воздух заполняет трубы, заставляет жидкость течь в обратном направлении.

Многое оборудование рассчитано на работу лишь в однопоточном режиме, такие условия использования могут его повредить. В данной ситуации оборудование обезопасит обратный клапан – мембрана, которая позволяет воде проходить лишь в одном направлении.

Он устанавливается по направлению тока жидкости, благодаря чему его пружина (изображена на схеме) сжимается и пропускает воду. Если поток останавливается и меняет свое направление, то пружина автоматически снова прижимается и не дает ему двигаться обратно.

Предохранительный клапан давления

Работает по схожему принципу, но уже с паром. Пружина в каждом клапане настроена на определенное близкое к критическому для системы давление, при котором пар давит снизу на пружину с таким усилием, что она плавно поджимается, стравливая избыточное давление.

Если возникает необходимость, то давление можно спустить и вручную – с помощью ручки сверху клапана.

Под клапаном со временем может накапливаться налет и накипь, из-за чего нарушается плотность прилегания уплотнительного кольца к основанию, и клапан может начать постоянно течь.

В худшем случае запор может прикипеть к основанию – такой клапан уже не способен спускать давление. Поэтому рекомендуется проверять все предохранительные устройства два раза в год.

Виды клапанов

Клапаны принято классифицировать по трем критериям, в каждом из которых выделяют два типа устройств:

По скорости срабатывания​​​​​:

  • Пропорционнальные. Открываются постепенно, позволяя пару плавно выходить из контура. Не вызывает гидроудара при закрытии, поэтому может использоваться как в сжимаемых, так и в несжимаемых средах.
  • Двухпозиционные. При достижении пограничного давления резко открывается, освобождая большое количество воды или газа. Используется в контурах как с жидкостями, так и с газом. Но важно учитывать, что при резком закрытии жидкость может вызвать гидроудар, поэтому двухпозиционные клапаны рекомендуют использовать только с сжимаемыми средами

По высоте подъем запора:

  • Частично подъемные. Открываются на небольшое расстояние, из-за чего не могут резко высвободить большой объем газа. Рекомендуется использовать только в контурах с жидкостями
  • Полностью подъемные. Открываются полностью, благодаря чему могут применять и в газовых, и в жидкостных системах. Позволяют выпускать большой объем среды, значительно снижая давление внутри контура.

По устройству механизма:

  • Пружинные. Пружина может со временем потерять герметичность, сложно регулировать давление на запорное кольцо. Можно применять на трубах небольшого диаметра в квартирах и частных домах.
  • Рычажно-грузовой. Выше стоимость, но давление можно менять с помощью системы грузов. Ограниченность применения трубами широкого диаметра.

Выбор и монтаж

Выбор и монтаж клапана

Разумеется, при выборе предохранительного клапана можно положиться на мнение консультанта, но полезно и самому знать основные принципы его выбора:

  1. На устройстве обязательно должны быть необходимые метки: если это комбинированный обратно-предохранительный клапан, то стрелка, указывающая направление потока, и цифры, обозначающие максимально допустимое давление, после превышение которого срабатывает клапан. Как правило, оно составляет 6-7 атмосфер.
  2. В идеале лучше приобретать полную систему безопасности, в которую входит не только клапан, но еще манометр и кран для сброса воды. Манометр позволит регулировать видеть силу давления и заранее регулировать его, не дожидаясь срабатывания клапана, а кран – сливать избытки воды.
  3. Желательно выбирать устройства без флажкового переключателя ручного сброса, поскольку их легче случайно привести в действие. Лучше выбирать закрытые предохранительной крышкой.

Если у клапана нет регулятора давления, при котором он срабатывает, необходимо гораздо тщательнее подбирать его под свою систему. Как правило, для контура в обычной квартире нужен клапан под давление в 3 бар. Для более прочных и больших контуров могут применяться устройства под давление в 6 бар и выше.

Монтаж

Правил монтажа сантехнического и отопительного оборудования настолько много, что люди получают для этого профильное образование.

Однако в самых общих чертах принципы установки предохранительного клапана выглядят так:

  • как правило, монтаж производится в точке наибольшего парообразования – верхней точки всей системы до запорного крана;
  • клапан должен быть установлен вертикально, вниз носиком, чтобы выходящий пар, во-первых, никого не обжог, а во-вторых – мог конденсироваться внутри трубки, которую таким образом удобнее отвести к канализации;
  • устройство становится на линию с холодной водой.

Мнение эксперта

Гребнев Вадим Савельевич

Монтажник отопительных систем

Для монтажа необходимо перекрыть воду в контуре, остановить нагрев бойлера и отключить его от сети, а затем слить всю воду из контура. Резьба перед выходным каналом холодного трубопровода покрывается паклей, следом используется фум-лента.

Предохранительный клапан наверчивается с помощью разводного ключа, но без лишнего натяжения, чтобы избежать влияние вращающих сил. К носику подводится тонкая трубка, которая уходит в канализацию. Туда будет скапывать сконденсировавшийся пар.

Не забывайте, что столь важный элемент в отопительной система безопаснее установить специалисту, но общие принципы монтажа полезно понимать и самому, чтобы в случае небольшой поломки обойтись без вызова мастера. Надеемся, материал был вам полезен.

Зачем нужен обратный клапан в системах отопления

Решая куда и как ставить клапан, следует в первую очередь учитывать, что его присутствие является нежелательным в любой системе. Дело в том, прибор обладает довольно высоким гидравлическим сопротивлением в диапазоне от 0,1 до 1 метра горизонтального трубопроводного участка, что соответствует показателям напора от 0,1 до 1 атмосферы (бара).

Гидросопротивление трубопровода или арматуры в магистрали зависит от скорости потока (объема прокачки), для бытовых систем стандартный диапазон скоростей движения теплового носителя — 0,5 — 1,5 м/с. При данных значениях сопротивление клапана лежит в диапазоне 0,3 — 0,4 м, что соответствует падению напора в магистрали на 0,3 — 0,4 бара.

С двумя или более котлами

Некоторые собственники ради экономии на топливе и для устранения последствий от аварийных ситуаций при отключении электроэнергии, устанавливают в систему два или более котла, подключенных параллельно к отопительному трубопроводу. При этом, если работает один из котлов, тепловой носитель может проходить через теплообменной контур второго агрегата, что приводит к неоправданным теплопотерям.

Потребитель может установить запорные краны в линию подачи или обратки каждого из котлов и вручную перекрывать поток на неработающем оборудовании. Однако применение обратного клапана позволяет автоматизировать процесс отсечки потока через теплообменной контур неработающего котла при включенном втором.

Обратные клапаны в системе отопления

Рис. 2 Клапаны в ветвях теплых полов с отключаемыми циркуляционниками

Возможно будет полезным почитать про Подключение котла к системе отопления

В контурах с отключающимися электронасосами

Обычно к одной гидрострелке или коллекторной разводке подключают параллельные ветви теплых полов и радиаторных батарей. Для проталкивания теплоносителя по трубам в каждой из веток использует циркуляционные электронасосы, работающие в автоматическом режиме.

Многие отопительные системы рассчитаны и спроектированы так, что оба циркуляционника работают в непрерывном режиме. Но встречаются схемы, где к контурам радиаторов или теплых полов подключен термодатчик — он при превышении заданной температуры отключает подачу питания на циркуляционный электронасос.

Так как второй агрегат, подключенный параллельно к линии первого в это время функционирует, он направляет часть теплоносителя в его контур, где не требуется дальнейший нагрев.

Чтобы предотвратить поступление рабочего тела в параллельные ветви, в каждую из них ставят обратный клапан.

Так же поступают и в случае, когда в системе используется попеременное включение нескольких электронасосов, установленных в параллельно подключенные к гидрострелке или коллекторной разводке ветви.

Примеры установки насосных узлов с клапанами

Рис. 3 Примеры установки насосных узлов с клапанами

В контуре основного циркуляционного электронасоса

Если котел (точнее бойлер) используют одновременно для подогревания воды и обогрева помещений, при автономном водоснабжении в его теплообменник поступает вода от погружного или поверхностного скважинного электронасоса с высоким давлением порядка 3 бар.

При этом поток разделяется: большая его часть при нагревании поднимается вверх и поступает на теплообменные радиаторы или теплые полы, а оставшийся объем направляется в обратку и воздействуют на циркуляционный электронасос. Так как подающий холодную воду в бойлер скважинный насос намного мощнее и обеспечивает значительный напор около 3 бар, в то время как предел циркуляционного агрегата не превышает 1 — 1,5 бара, может произойти передавливание прямого циркулирующего по трубам потока входным в противоположном направлении. В результате лопасти электронасоса могут застопориться и движение теплового носителя по контуру остановится. В этом случае для устранения обратного хода циркуляционника из-за противопотока перед ним размещают обратный клапан.

Обратный клапан системе подпитки

Рис. 4 Клапанная арматура в линии подпитки

На трубопроводе подпитки

При подключении отопительного контура к водопроводной магистрали для подпитки возможны ситуации с перебоями в водоподаче или падении ее напорных характеристик. В этом случае вода из отопительного трубопровода потечет в водопровод, и система лишится теплового носителя. Чтобы избежать подобных аварийных ситуаций, в трубопровод подпитки обязательно устанавливают обратный клапан.

В байпасе параллельном насосу

Обратный клапан ставят в байпасную перемычку в параллельном положении по отношению к циркуляционному электронасосу в следующих случаях:

  • Для гравитационных систем, использующих электронасос для подачи теплового носителя, обратный клапан и всасывающий агрегат располагают на вертикальном участке трубопровода. При отсутствии электроэнергии насос отключается и препятствует движению потока теплоносителя. При этом открывается клапан в параллельной ветви, и система переходит в самотечный режим работы. Теплоноситель перемещается за счет разницы плотностей нагретой и охлажденной жидкости, минуя циркуляционник.
  • Обратный клапан для системы отопления с принудительной подачей ставят параллельно циркуляционнику на горизонтальном трубном участке. При неисправности насоса клапанный затвор открывается и тепловой носитель движется по параллельной ветви. Также байпасная перемычка позволяет производить профилактическое обслуживание и ремонт циркуляционного электронасоса со снятием агрегата без сливания теплоносителя. Для этого с двух сторон циркуляционника ставят запорные шаровые краны, позволяющие снимать агрегат.

Вертикальный шаровый клапан на байпасе

Рис. 5 Вертикальный шаровый клапан на байпасе в системе с циркуляционником

Обратный клапан системы отопления — разновидности

Клапаном называют разновидность запорной арматуры, где затворный элемент перекрывает проходной канал параллельно потоку. Как отмечалось выше, все обратные клапаны имеют довольно высокое гидросопротивление и рассчитаны на эксплуатацию в трубопроводах с различными физическими параметрами транспортируемого тела. Этим и вызвано многообразие их конструкций, позволяющее срабатывать затворному элементу при разных значениях физических сил, прилагаемых движущейся средой.

Обратный клапан системы отопления тарельчатого типа

Рис. 6 Конструктивное устройство модели тарельчатого типа

Дисковые (тарельчатого типа)

Запорный элемент данной разновидности представляет собой подпружиненный диск, располагающийся параллельно по отношению к потоку. При определенном давлении на него движущейся среды, дисковая пластина сдвигается в направлении протекающего потока и тепловой носитель поступает по боковым каналам, обходя диск по краям.

Для обеспечения герметизации в седельное гнездо или на тарелку помещают резиновую прокладку, обеспечивающую плотный контакт затворных элементов.

Дисковые устройства обладают следующим рядом преимуществ:

  • Они компактны, имеют небольшой вес и могут использоваться на любых участках отопительных трубопроводов. Допускается их горизонтальное и вертикальное расположение.
  • Устройства рассчитаны на номинальный напор от 10 бар, выпускаются условных диаметров от 15 до 100 мм.
  • Подсоединительные патрубки обычно оснащены внутренней резьбой (муфтовое соединение).
  • Так как потоку приходится преодолевать физическое сопротивление пружины и обходные каналы для движения жидкой среды имеет малое сечение, дисковый затвор обладает довольно высоким гидросопротивлением.
  • Приборы не рассчитаны на функционирование в среде с грязной водой, твердые частицы при попадании в пространство между диском и седельным уплотнением могут привести к неполной герметизации канального прохода.
  • Устройства имеют высокий срок службы и редко нуждаются в техническом обслуживании и ремонте.
  • Обычно приборы выпускают в латунном корпусе из двух частей — это позволяет разобрать и прочистить его внутренние детали в случае попадания на них частиц песка.
  • Тарельчатые разновидности имеют невысокую стоимость в сравнении с другими аналогичными изделиями.

Сферический обратный клапан системы отопления

Рис. 7 Сферические клапанные затворы – внешний вид и конструктивное устройство

Шаровые

Затворным элементом данной разновидности клапанной арматуры служит сфера, чаще всего выполняемая из резины и реже алюминия. Клапан работает по гравитационному принципу, поэтому в трубопроводной линии располагается в строго вертикальном положении. В этом положении сфера перекрывает поток рабочей среды сверху.

При определенном давлении жидкости снизу сфера приподымается, упирается в верхние выступы и тепловой носитель беспрепятственно проходит по трубопроводу.

К достоинствам прибора относят:

  • Низкое гидравлическое сопротивление благодаря гладкой сферической поверхности запора.
  • Ремонтнопригодность — корпус состоит из двух частей, его всегда можно разобрать и поменять шар.
  • Надежность — в устройстве отсутствуют какие-либо дополнительные элементы кроме сферы.

К недостаткам можно отнести низкое качество материала изготовления шара в бюджетных моделях. При долгом функционировании в среде с горячей водой резина иногда усыхает, шар уменьшается в габаритных размерах и клапанный затвор теряет герметичность.

Монтаж шаровой арматуры обычно производят в вертикальную байпасную перемычку параллельно циркуляционному насосу. Таким образом она обеспечивает самотек в гравитационных системах при отсутствии электроэнергии.

Обратный клапан лепесткового типа

Рис. 8 Устройство моделей лепесткового типа

Лепестковые

В арматуре данного типа запирание канального прохода осуществляется за счет диска (захлопки), закрепленного сверху проходного канала на поворотном шарнире. Для обеспечения герметизации седельное кольцо оснащается резиновым уплотнителем.

При определенном напоре среды захлопка приподнимается и тепловой носитель начинает перемещаться по канальному проходу. При ослаблении давления или движении рабочей среды в противоположном направлении, захлопка опускается под влиянием гравитации (собственного веса) и перекрывает канал.

В некоторых устройствах свободно вращающуюся захлопку подпружинивают, увеличивая необходимое усилие для ее открывания. Лепестковый (гравитационный, поворотный или хлопушка) клапан обладает следующими особенностями:

  • Предназначен для работы только в горизонтальном положении, если в запоре отсутствует пружина.
  • Имеет невысокое гидросопротивление благодаря полному открытию проходного канала при срабатывании.
  • В боковом отводе корпуса имеется резьбовая пробка, позволяющая разбирать прибор для ремонта и обслуживания.
  • Обратную поворотную клапанную арматуру выпускают условных диаметров от 50 до 1000 мм, она рассчитана на эксплуатацию в диапазоне номинальных давлений от 1,6 до 25 МПа.

Лепестковые клапаны-хлопушки благодаря низкому гидросопротивлению рекомендуется монтировать в подпиточные трубопроводы, линии параллельно включенных котлов и горизонтально расположенные байпасы.

Устройство моделей подъемного типа

Рис. 9 Устройство моделей подъемного типа

Подъемные

К клапанной арматуре подъемного типа основным запорным элементом служит золотник, свободно перемещающийся в седельном гнезде параллельно потоку рабочего тела.

При определенном напоре жидкости подпружиненный затвор приподнимается и открывает канальный проход. В случае прохождения обратного потока или отсутствии напора пружина прижимает затвор к седельному кольцу, перекрывая канальный проход.

Особенности подъемных устройств:

  • Установка приборов производится горизонтально.
  • Допускается их эксплуатация в слегка загрязненной среде.
  • Приборы оснащены съемной пробкой в верхней части, позволяющий производить ремонт и обслуживание запорных деталей.
  • Обладают относительно невысоким гидросопротивлением благодаря широкому проходу при срабатывании.

Примеры размещения обратных клапанов в системе отопления

Рис. 10 Примеры размещения клапанов в узлах обвязки насосов