Zawór bezpieczeństwa w systemie grzewczym: rodzaje, przeznaczenie, schematy i montaż

Z powodu niewłaściwej obsługi, zmian temperatury i skoków ciśnienia mogą wystąpić awarie w działaniu autonomicznych systemów grzewczych.Negatywne konsekwencje w takich sytuacjach są krytyczne: od awarii poszczególnych elementów po zniszczenie budynków i poważne zagrożenie życia.

Zawór bezpieczeństwa w systemie grzewczym pomoże wyeliminować niebezpieczne zagrożenia. Co to jest i jaka jest zasada jego działania? Rozważymy te pytania w naszym artykule. Przeanalizujemy również rodzaje takich zaworów i wskażemy główne różnice między nimi, rozważymy zasady montażu w systemie grzewczym oraz przedstawimy zalecenia dotyczące doboru i konfiguracji zaworów bezpieczeństwa.

Do czego służy zawór bezpieczeństwa?

Systemy grzewcze są wypełnione wodą, której temperatura wynosi około 15 stopni. Krążąc w obiegu zamkniętym, płyn chłodzący nagrzewa się, znacznie zwiększając swoją objętość. W tym czasie znacznie wzrasta nacisk wywierany na wewnętrzną powierzchnię rur i urządzeń zainstalowanych w systemie.

Przekroczenie dopuszczalnej wartości, w większości przypadków powyżej 3,5 bara, skutkuje:

• wyciek na połączeniach części rurociągu;
• uszkodzenie lub pęknięcie elementów łączących i rur wykonanych z polimerów;
• eksplozja zbiornika kotła;
• zwarcie urządzeń elektrycznych w kotłowni.

Największe ryzyko wystąpienia sytuacji awaryjnych charakteryzują kotły na paliwo stałe, w których trudno jest regulować moc przekazywania ciepła.

Wydajność urządzeń elektrycznych i gazowych można szybko dostosować od wartości początkowych do maksymalnych i odwrotnie. Często zawierają automatyczne bezpieczeństwo, który wyłącza elementy wykonawcze w przypadku nadmiernego wzrostu temperatury.

Intensywność spalania drewna, węgla i innych paliw w kotle na paliwo stałe reguluje się poprzez otwarcie/zamknięcie przepustnicy. W tym przypadku siła przenoszenia ciepła nie zmienia się natychmiast, ale stopniowo. Ze względu na bezwładność generatora ciepła płyn chłodzący może ulec znacznemu przegrzaniu.

Wraz z manometrem obliczającym ciśnienie i odpowietrznikiem usuwającym powietrze z układu, zawór bezpieczeństwa często zaliczany jest do grupy bezpieczeństwa

Kiedy drewno opałowe w komorze dobrze się nagrzeje, doprowadzając wodę w sieci do wymaganego poziomu temperatury, dopływ powietrza zostaje zablokowany, a aktywny płomień zaczyna wygasać.

Jednak w stanie gorącym palenisko nadal uwalnia nagromadzone ciepło. Osiągając 90-95 stopni, płyn chłodzący wrze i powoduje nieuniknione intensywne parowanie. W rezultacie następuje gwałtowny wzrost ciśnienia.

W takich okolicznościach uruchamia się zawór bezpieczeństwa. Po osiągnięciu parametru ciśnienia granicznego otwiera zasuwę, torując drogę powstającej parze. Po ustabilizowaniu się wartości zawór automatycznie zamyka się i ponownie przechodzi w tryb uśpienia.

Jego instalacja jest obowiązkowa nie tylko w przypadku kotłów na paliwo stałe, ale także kotłów parowych, a także pieców wyposażonych w obieg wody. Wiele modyfikacji urządzeń grzewczych jest wyposażanych w te urządzenia już na etapie produkcji. Często ten zawór jest jednym z elementów grupy bezpieczeństwa. Zazwyczaj urządzenie jest osadzone bezpośrednio w wymienniku ciepła lub zainstalowane w rurociągu w pobliżu kotła.

Rodzaje urządzeń i zasada działania

Konstrukcja zaworu odpowietrzającego obejmuje dwa obowiązkowe elementy: część odcinającą składającą się z gniazda i zaworu oraz regulator siły. Istnieje kilka rodzajów sprzętu, które mają swoje własne cechy. Klasyfikuje się je według określonych kryteriów.

Klasyfikacja nr 1 - poprzez mechanizm zaciskowy

W systemach grzewczych domów prywatnych, mieszkań i instalacji przemysłowych małej mocy preferowany jest produkt typu sprężynowego.

Głównym elementem roboczym urządzenia jest sprężyna. Podtrzymuje membranę osłaniającą siedzisko. Na pręcie połączonym z rękojeścią umieszczona jest podkładka, o którą opiera się górna część sprężyny. Położenie podkładki i siłę docisku do membrany reguluje się za pomocą uchwytu

Urządzenie charakteryzuje się prostą i niezawodną konstrukcją, kompaktowymi wymiarami, możliwością łączenia z innymi elementami jednostki bezpieczeństwa oraz przystępną ceną. Siła ściskająca mechanizmu sprężynowego zależy od parametru ciśnienia, przy którym pracuje zawór. Na zakres strojenia wpływa elastyczność samej sprężyny.

Zasada działania bezpieczników sprężynowych jest następująca:

• na zawór urządzenia wpływa przepływ wody;
• ruch chłodziwa jest ograniczony siłą sprężyny;
• ciśnienie krytyczne przekracza siłę ściskającą, podnosząc drążek szpuli do góry;
• ciecz jest wysyłana do rury wylotowej;
• wewnętrzna objętość wody jest ustabilizowana;
• sprężyna zamyka śrubę, przywracając ją do pierwotnego położenia.

Korpus sprężystego urządzenia wykonany jest z wysokiej jakości mosiądzu o dużej wytrzymałości przy użyciu technologii i technik tłoczenia na gorąco. Do produkcji sprężyn wykorzystuje się stal.Membrana, uszczelki i uchwyt wykonane są z polimerów.

Niektóre marki produkują sprzęt z już zainstalowanymi ustawieniami fabrycznymi. Oferta obejmuje również modele, które można dostosować w miejscu instalacji podczas uruchamiania.

Zawory mogą być otwarte lub zamknięte. W pierwszym wariancie konstrukcyjnym chłodziwo jest odprowadzane do atmosfery, w drugim jest odprowadzane do rurociągu powrotnego

Bezpieczniki dźwigniowe nie są tak powszechne. Rzadko są instalowane w prywatnych systemach autonomicznych z kotłem. Działalność koncentruje się w sektorze przemysłowym w dużych zakładach produkcyjnych, gdzie średnica rurociągów wynosi co najmniej 200 mm.

Siłę na drążku w takich mechanizmach zapewnia nie sprężyna, ale ciężarek zawieszony na dźwigni. Porusza się wzdłuż dźwigni, regulując siłę, z jaką drążek będzie dociskany do siedziska.

Zawór dźwigniowy otwiera się, gdy ciśnienie medium od spodu szpuli przekroczy ciśnienie wychodzące z dźwigni. Następnie woda wypływa przez specjalny otwór wylotowy.

Regulacja bezpieczników dźwigniowych odbywa się poprzez przesuwanie pręta wzdłuż dźwigni. Aby zapobiec jego nieuprawnionej lub przypadkowej zmianie, ładunek jest zabezpieczony śrubami, przykryty specjalną osłoną i zamknięty zamkiem.

Siła nacisku i zakres nastaw zależy od długości dźwigni i ciężaru ładunku. Bezpieczniki dźwigniowe nie są gorsze od urządzeń sprężynowych pod względem niezawodności, ale są droższe. Urządzenia instaluje się na kołnierzowych łącznikach rur o średnicy nominalnej 50 i większej.

Klasyfikacja nr 2 – ze względu na wysokość podnoszenia rolety

W zaworach bezpieczeństwa o niskim skoku żaluzja podnosi się nie wyżej niż 0,05 średnicy gniazda. Mechanizm otwierania w takim sprzęcie jest proporcjonalny.

Charakteryzuje się niską przepustowością i najbardziej prymitywną konstrukcją. Na statkach z płynnymi mediami stosuje się sprzęt niskopodnośny.

Urządzenia pełnego podnoszenia wyposażone są w dwupozycyjny mechanizm otwierania. Wyposażone są nie tylko w zbiorniki z cieczami, ale także w układy, w których cyrkulują media ściśliwe (sprężone powietrze, para, gaz)

Urządzenia z pełnym uniesieniem mają wyższy skok migawki. Oznacza to, że ich przepustowość jest znacznie większa niż w poprzedniej wersji, dzięki czemu są w stanie odprowadzać większe ilości nadmiaru chłodziwa.

Klasyfikacja nr 3 - według szybkości reakcji

Pokrywa żaluzji proporcjonalnych zaworów bezpieczeństwa otwiera się stopniowo. Zazwyczaj wielkość otworu jest proporcjonalna do wzrostu ciśnienia wywieranego na powierzchnię wewnętrzną. Równolegle ze wzrostem mechanizmu stopniowo zwiększają się ilości odprowadzanego chłodziwa.

Konstrukcja urządzeń nie ogranicza możliwości ich zastosowania w ośrodku ściśliwym, jednak nadal dominują w układach z wodą i innymi cieczami.

Do zalet zaworów bezpieczeństwa o proporcjonalnej szybkości działania należy niska cena, prostota konstrukcji, brak samooscylacji, otwarcie porcji na poziomie wartości niezbędnych do utrzymania określonych parametrów pracy

Cechą zaworów dwupołożeniowych jest natychmiastowa praca z pełnym otwarciem po osiągnięciu wartości granicznych w instalacji, przy których otwiera się zawór bezpieczeństwa.

Eksperci zalecają używanie tych urządzeń w środowiskach skompresowanych. Do ich głównych wad należy obecność charakterystycznych samooscylacji migawki.

Instalując zawór dwupołożeniowy w instalacji grzewczej z płynnym czynnikiem chłodzącym należy liczyć się z tym, że w przypadku nagłego otwarcia zaworu wypłynie duża ilość wody.

Spowoduje to zbyt szybki spadek ciśnienia. Zawór zamknie się natychmiast, co pociągnie za sobą młot wodny. Urządzenia proporcjonalne nie powodują takiego ryzyka.

Cechy trójdrożnych zaworów bezpieczeństwa

Warto wspomnieć także o urządzeniu mało znanym konsumentom – zaworze trójdrogowym z wyłącznikiem ręcznym lub elektrycznym. Stosowany jest w instalacjach grzewczych z obiegami niskotemperaturowymi.

Konstrukcja bezpiecznika jest wyposażona w trzy otwory, z których jeden jest wejściowy, a dwa wyjściowe. Przepływ czynnika regulowany jest za pomocą przepustnicy wykonanej w formie kuli lub pręta. Poruszający się płyn jest rozprowadzany poprzez rotacje.

Bezpieczniki trójdrożne nadają się do kotłów kondensacyjnych oraz w przypadkach, gdy z jednego urządzenia grzewczego współpracuje kilka różnych systemów

Wyobraźmy sobie sytuację: dom posiada system ogrzewania z systemem konwencjonalnych grzejników i podgrzewaną podłogą. Wymagania techniczne dotyczące działania drugiej opcji przewidują niezbyt wysokie temperatury płynu chłodzącego.

Kocioł podgrzewa wodę do tej samej temperatury we wszystkich instalacjach. W takich warunkach potrzebne jest urządzenie redystrybucyjne, którego zadania doskonale spełnia zawór trójdrogowy.

Odpowiada za następujące funkcje:

• wytyczenie obszarów;
• rozkład gęstości strumienia według stref;
• ułatwienie mieszania chłodziwa z głównych gałęzi zasilania/powrotu w celu skierowania zimniejszej wody do rurociągu ogrzewania podłogowego niż do grzejników.

Aby nie kontrolować stale temperatury medium, należy zwrócić uwagę na modele zaworów wyposażone w serwonapęd.

Urządzenie to działa w oparciu o czujnik zainstalowany w obwodzie niskotemperaturowym. Kiedy temperatura się zmienia, uruchamia się mechanizm odcinający, otwierający lub zamykający dopływ cieczy z przewodu powrotnego.

Bardziej szczegółowo rozmawialiśmy o rodzajach zaworów trójdrogowych do ogrzewania i kryteriach jego wyboru w następnym artykule.

Wskazówki dotyczące wyboru optymalnego modelu

Przed wyborem konkretnego sprzętu zabezpieczającego należy szczegółowo zapoznać się z charakterystyką techniczną instalacji kotła.

Na działanie zaworu bezpieczeństwa negatywnie wpływają ujemne temperatury. Dlatego dość ważną cechą urządzenia jest obecność ochrony przed zamarzaniem

Nie zaniedbuj przestudiowania instrukcji producenta, które wskazują wszystkie wartości graniczne.

Przy wyborze urządzenia grzewczego decydującą rolę odgrywa kilka kryteriów:

1. Wydajność kotła.
2. Maksymalne dopuszczalne ciśnienie średnie dla mocy cieplnej urządzeń grzewczych.
3. Średnica zaworu bezpieczeństwa.

Należy sprawdzić czy regulator ciśnienia w urządzeniu ma zakres uwzględniający parametry konkretnego kotła. Ciśnienie zadziałania powinno być o 25-30% większe od ciśnienia roboczego wymaganego do stabilnej pracy układu.

Im wyższe ciśnienie robocze, tym mniej czasu urządzenie powinno spędzić na pracy. Różnica pomiędzy ciśnieniem na początku ruchu a momentem całkowitego otwarcia żaluzji powinna wynosić 15% dla wartości nominalnej mniejszej niż 2,5 atm, 10% dla wyższych parametrów

Średnica zaworu bezpieczeństwa nie może być mniejsza niż króciec rury dopływowej. W przeciwnym razie stały opór hydrauliczny nie pozwoli bezpiecznikowi w pełni wykonać swoje bezpośrednie zadania.

Optymalnym materiałem do produkcji sprzętu jest mosiądz. Posiada niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, co zapobiega zniszczeniu obudowy pod wpływem silnego nacisku.

Jednostka sterująca wykonana jest z żaroodpornych tworzyw sztucznych, które zachowują wymaganą sztywność nawet w kontakcie z wrzącą cieczą.

Zasady instalacji i konfiguracji

Planując samodzielny montaż zaworu bezpieczeństwa do ogrzewania, należy wcześniej przygotować zestaw narzędzi. Pracy nie można wykonać bez kluczy nastawnych i kluczy, śrubokręta krzyżakowego, szczypiec, taśmy mierniczej i uszczelniacza silikonowego.

Zanim zaczniesz, musisz określić odpowiednie miejsce do instalacji. Zaleca się montaż zaworu bezpieczeństwa na rurociągu zasilającym w pobliżu rury wylotowej kotła. Optymalna odległość między elementami wynosi 200-300 mm.

Wszystkie kompaktowe bezpieczniki domowe są gwintowane. Aby uzyskać całkowitą szczelność podczas skręcania, należy uszczelnić rurę kablem lub silikonem. Nie zaleca się stosowania taśmy FUM, ponieważ nie zawsze wytrzymuje ona krytycznie wysokie temperatury.

W dokumentacji regulacyjnej dołączonej do każdego urządzenia proces instalacji jest zwykle opisany krok po kroku.

Niektóre kluczowe zasady instalacji są takie same dla wszystkich typów zaworów:

• jeżeli bezpiecznik nie jest montowany w ramach grupy bezpieczeństwa, obok niego umieszcza się manometr;
• w zaworach sprężynowych oś sprężyny musi mieć położenie ściśle pionowe i znajdować się pod korpusem urządzenia;
• w urządzeniach z dźwignią dźwignia jest umieszczona poziomo;
• Instalacja nie jest dozwolona na odcinku rurociągu pomiędzy urządzeniami grzewczymi a bezpiecznikiem. Sprawdź zawory, krany, zawory, pompa obiegowa;
• aby zapobiec uszkodzeniu korpusu podczas obracania zaworu, należy wybrać klucz od strony, w której odbywa się wkręcanie;
• rura spustowa, która odprowadza płyn chłodzący do sieci kanalizacyjnej lub rury powrotnej, jest podłączona do rury wylotowej zaworu;
• rura wylotowa nie jest podłączona bezpośrednio do kanalizacji, ale z włączeniem lejka lub studzienki;
• w układach, w których zachodzi cyrkulacja płynu naturalny wzór, zawór bezpieczeństwa jest umieszczony w najwyższym punkcie.

Średnicę nominalną urządzenia dobiera się na podstawie metod opracowanych i zatwierdzonych przez Gostekhnadzor. Aby rozwiązać ten problem, rozsądniej jest zwrócić się o pomoc do profesjonalistów.

Jeśli nie jest to możliwe, możesz spróbować skorzystać ze specjalistycznych programów obliczeniowych online.

Aby zmniejszyć straty hydrauliczne podczas średniego ciśnienia na płycie zaworowej, montaż urządzeń awaryjnych odbywa się ze spadkiem w kierunku instalacji kotła

Na regulację zaworu wpływa rodzaj konstrukcji zaciskowej. Urządzenia sprężynowe mają zatyczkę. Wstępne naprężenie sprężyny reguluje się obracając ją. Dokładność regulacji tych produktów jest wysoka: +/- 0,2 atm.

W urządzeniach dźwigniowych regulacji dokonuje się poprzez zwiększenie masy lub przesunięcie ładunku.

Po 7-8 operacjach w zamontowanym urządzeniu awaryjnym następuje zużycie sprężyny i płytki, w wyniku czego może dojść do zerwania szczelności. W takim przypadku zaleca się wymianę zaworu na nowy.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Jak działa zawór bezpieczeństwa i z czego się składa:

Zawór awaryjny w ramach grupy bezpieczeństwa:

Więcej informacji na temat wyboru i montażu optymalnego zaworu bezpieczeństwa:

Zawór bezpieczeństwa to prosty i niezawodny sprzęt, który zabezpieczy Twój dom przed nieprzewidzianymi awariami, które wystąpią w instalacjach grzewczych. Aby to zrobić, wystarczy wybrać wysokiej jakości urządzenie o odpowiednich parametrach, a następnie przeprowadzić jego odpowiednią konfigurację i instalację.

Czy wybierasz odpowiedni zawór bezpieczeństwa do swojej instalacji grzewczej? Może nadal masz pytania, na które nie znalazłeś odpowiedzi w przedstawionym powyżej materiale? Zapytaj naszych ekspertów, zostawiając komentarz pod artykułem.

A może chcesz uzupełnić materiał o ciekawostki i przydatne rekomendacje? A może podzielisz się swoimi doświadczeniami związanymi z samodzielnym montażem zaworu w systemie? Napisz swoją opinię na temat potrzeby posiadania takiego urządzenia ochronnego, podziel się wskazówkami dotyczącymi wyboru, bazując na osobistych doświadczeniach.