Виды обратных клапанов для отопления

В систему отопления зачастую входят механизмы регулирования и механизмы обеспечивающие безопасность эксплуатации. По другому их называют клапанами систем отопления. При помощи данных элементов регулировки происходит изменение параметров теплоснабжения, они также обеспечивают стабильное функционирование и производят автоматическую настройку. Рассмотрим клапаны и регуляторы системы отопления, так как предназначения и функции у них различаются.

Трехходовой клапан отопления

Обычно автоматикой котла не может быть обеспечена потребность в воде с разной температурой для нескольких контуров системы отопления. На помощь приходит трехходовой термостатический смесительный клапан системы отопления, который поддерживает необходимые тепловые параметры теплоносителя в контурах системы отопления, а также малом контуре системы.
На вид клапан походит на простой тройник, металл — бронза или латунь. Вверху данного тройника устанавливается регулировочная шайба, под которой имеется материал чувствительный к перепаду температур. И при необходимости он давит на рабочий шток, выходящий из корпуса. Основная задача клапана основана на удержании температуры теплоносителя на выходе в заданных пределах, путем добавления холодной или горячей воды. При неподходящих температурных изменениях, внешний привод клапана давит на шток. Далее конус выходит из седла и открывается проход между всеми каналами. В ходе работы, контроль за трехходовым клапаном согласно температуре исполняется наружным приводом.

Обратный клапан отопления

В сложной системе отопления присутствует довольно большое количество вспомогательных элементов, задача которых обеспечить надежность и бесперебойность работы. Одним из этих элементов является обратный клапан системы отопления. Обратный клапан ставят для того, чтобы не было протока в обратную сторону. Его элементы обладают очень большим гидравлическим сопротивлением. В связи с этим обстоятельством существуют ограничения по использованию обратных клапанов в системе отоплении с естественной циркуляцией. В такой системе слишком малое давление. При минимальном давлении необходимо ставить гравитационные клапаны с поворотной заслонкой, некоторые из них могут срабатывать при давлении в 0,001 Бар. Основная деталь обратного клапана — это пружина, применяемая почти во всех моделях. Именно пружина перекрывает затвор при изменении нормальных параметров. Это и являет собой принцип работы обратного клапана.

Необходимо учитывать рабочие параметры в той или иной системе отопления. В связи с чем подбирать клапан системы отопления, который имеет необходимую упругость пружины.
Применяемая в отопительных системах запорная арматура обычно изготавливается из следующих материалов: сталь; латунь; нержавеющая сталь; серый чугун.
Обратные клапана подразделяются на следующие виды: тарельчатые; лепестковые; шаровые; двустворчатые. Различаются эти виды клапанов запирающим устройством.

Регулирующие (запорно-регулирующие) клапаны отопления

Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны отопления осуществляют систематическое изменение потока теплоносителя, от максимума до минимума, при открытом и закрытом положении клапана. Отсечные или запорные клапана управляют теплоносителем дискретно при полностью открытом или полностью закрытом положении затвора. В состав регулирующего клапана входят три основные блока: корпус, дроссельный узел и привод клапана. Запирающим и регулирующим элементом клапана является дроссельный узел. При выборе втулки, седла, плунжера следует обращать внимание на условия эксплуатации клапана. Учитывается среда и ее температура, наличие примесей, пропускная способность. Основным и важным значением в работе клапана является правильное направление подачи рабочей среды. Обычно оно промаркировано стрелкой на рабочей поверхности корпуса.

Термостатический клапан

В современных реалиях терморегулирующий вентиль — это предварительная норма современного и надежного оборудования в системе отопления. Температура вентиля автоматически регулируется. Работа смесительного клапана системы отопления для радиаторов заключается в ограничении уровня подачи на отдельный радиатор отопления. Шток вентиля производит движения на открытие и закрытие отверстия. Через это отверстие происходит поступление теплоносителя в радиатор. При нагревании вентиля с термостатической головкой, осуществляется закрытие входного отверстия, вследствие чего уменьшается расход теплоносителя. Вентиль терморегулирующийся постоянно изменяет свое положение. И немаловажным фактором является качество материалов на основе которых изготавливается данное изделие. Изделие может выходить из строя из-за заедания штока, а также значительной коррозии и прорыва уплотняющих материалов. Но и в случае выхода терморегулирующего вентиля из строя можно продлить срок его эксплуатации, заменив термостатический элемент.

Клапана системы отопления с термоголовками отличаются в зависимости от формы и варианта подвода к системе теплоснабжения. Они могут быть угловые при подводе к радиаторам с пола, также бывают прямые, которые соединяют трубы с батареей относительно поверхности стены. Осевые, в основном, при соединении труб из стены к батареи. При боковом подключении батарей необходим специальный комплект. В нем используются термостатические головки и клапана. Заведомо батареи идущие с нижним подключением, оборудованы вкладышами клапанного типа.

Регулятор давления

Работа батарей и насоса нарушается в следствии высокого либо низкого уровня давления. Избежать данного негативного фактора поможет правильный контроль в системе отопления. Давление в системе играет значительную роль, оно обеспечивает гарантию попадания воды в трубы и радиаторы. Потери тепла сократятся, если давление будет стандартным и поддерживаться. Здесь приходят на помощь регуляторы давления воды. Их миссия, прежде всего, охранять систему от слишком большого давления. Принцип работы этого устройства основан на том, что клапан системы отопления, находящийся в регуляторе, работает как выравниватель усилий. От типа давления регуляторы классифицируются на: статистические, динамические. Выбирать регулятор давления необходимо основываясь на пропускную способность. Это способность пропускать нужный объем теплоносителя, при наличии необходимого постоянного перепада давлений.

Перепускной клапан отопления

Для сброса рабочей среды служит перепускной клапан терморегулятора системы отопления, который функционирует в обратку при значительном повышении давления. Как правило давление растет за счет достижения установленной в ручном режиме максимальной температуры, подача теплоносителя в радиатор снижается, в следствии чего давление и повышается. Перепускные клапаны системы отопления, в основе своей, предназначены для того, чтобы обеспечить стабильную разность между обратным и подающим трубопроводом. При уменьшении тепловой нагрузки, термостатические вентили закрываются, что приводит к перепаду давления между трубопроводами. В следствии использования перепускного клапана снижается нагрузка на насос, увеличивается температура в обратке, происходит защита котла от коррозии. Область применения перепускного клапана системы отопления довольно широка, он также используется для предотвращения шумообразования терморегуляторов. Установка перепускных клапанов осуществляется не только у нерегулируемого насоса, но и на перемычки стояков.

Клапаны предохранительные

Источником опасности является любое котельное оборудование. Котлы считаются взрывоопасными, так как имеют водяную рубашку, т.е. сосуд под давлением. Одно из самых надежных и распространенных предохранительных устройств, сводящее опасность до минимума — это предохранительный клапан системы отопления. Установка данного приспособления обусловлена защитой систем отопления от избыточного давления. Зачастую такое давление возникает в результате закипания воды в котле. Предохранительный клапан ставится на подающем трубопроводе, как можно ближе к котлу. Клапан имеет довольно простую конструкцию. Корпус изготовлен из латуни хорошего качества. Основным рабочим элементом клапана является пружина. Пружина в свою очередь действует на мембрану, которая закрывает проход наружу. Мембрана выполнена из полимерных материалов, пружина из стали. Выбирая предохранительный клапан следует учитывать, что полное открытие происходит при повышении давления в отопительной системе над значением на 10%, а полное закрытие при снижении давления ниже срабатывания на 20%. В следствии данных характеристик необходимо выбирать клапан с давлением срабатывания выше 20-30% от фактического.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан системы отопления предназначается для регулирования проходимого теплоносителя. Жидкость потребляется в зависимости от давления. Чем больше давление, тем больше потребляется жидкости. Установка данного прибора происходит на стояках. Отбалансированная система обеспечивает беспрерывную работу. Ручной клапан используется как диафрагма, автоматический поддерживает давление и потребление в стояках. Ручной балансирный клапан может перекрывать систему. Конструкция представляет собой устройство вентильного типа. Ручные клапаны могут устанавливаться в паре с запорными.

Регулятор расхода

Установив приборы учета энергии, закономерно возникает вопрос, как можно регулировать и контролировать подачу теплоносителя, ограничивать или добавлять его расход. Для этого существуют всевозможные автоматические регуляторы, применение которых позволяет экономить, они работают от датчиков температуры наружного воздуха и датчиков обратного трубопровода. Еще одно преимущество регуляторов температуры — это контроль температуры непосредственно в месте установки радиатора, в отличии от других устройств. Данное преимущество дает приоритет в получении равномерного температурного фона для комфортного пребывания в помещении. Регулятор предотвратит перегрев воздуха в помещении, чего не всегда смогут отследить датчики на централизованной автоматике. Представляется возможность регулировать температуру для каждой комнаты в отдельности. Иногда решая вопрос регулировки устанавливают обычные краны. Конечно данное решение уменьшает финансовые затраты, но лишает ряда полезных преимуществ. У крана ограниченная функциональность на открытие и закрытие. Существует опасность остановить или завоздушить стояк. Регулируя отопление при помощи кранов невозможно добиться необходимого температурного режима. Используя автоматические регуляторы можно наладить систему точно и эффективно.

Современные системы отопления состоят из большого числа различных агрегатов, узлов и деталей. Каждый элемент имеет свое назначение, при правильном проектировании и монтаже все они работают как единый организм. Не самый сложный по своему устройству, но очень важный для четкой работы отопления элемент- это обратный клапан. Он управляет потоком жидкости или газа, попуская его по трубопроводу только в одном направлении.

Обратный клапан, его конструкция, принцип работы и назначение

Во время работы системы отопления могут возникать штатные или нештатные ситуации, в которых жидкость в той или иной трубе пытается течь вспять. Это может происходить при остывании теплоносителя или нарушении целостности трубопроводов. Такая ситуация может привести к неприятным последствиям- от прекращения обогрева до выхода из строя бойлера и других узлов системы. Чтобы предотвратить изменение направления потока, применяют обратные клапаны. Он не препятствует течению жидкости в заданном направлении, а при попытке обращения потока вспять перекрывает трубопровод. Клапаны в системе отопления приводятся в действие различными силами:

• пружиной;
• силой тяжести;
• давлением потока.

Их исполнительный орган- тарелка, шар или лепестки при обращении потока плотно прилегает к седлу и не дает жидкости двигаться.

Рисунок 1. Схема подключения к отопительной системе

Чтобы все узлы функционировали в заданном режиме, обратный клапан для системы отопления должен создавать минимальное сопротивление потоку в заданном направлении, и как можно быстрее срабатывать при развороте течения.

Виды обратных клапанов

Все виды устройств несут одну и ту же функцию, но могут иметь разную конструкцию, разные исполнительные органы и приводиться в действие разными физическими принципами.

Исходя из конструкции и принципа срабатывания, различают такие основные виды, как

• дисковые, или тарельчатые;
• шаровые;
• лепестковые;
• двустворчатые.

Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки и преимущественную область применения.

Тарельчатый

Рабочий орган, или затвор клапана представляет собой диск, прикрепленный к подпружиненному штоку. При нормальном направлении потока пружина сжимается давлением жидкости и затвор открывается. Как только напор жидкости падает или она стремится течь в обратную сторону, пружина разжимается и прижимает тарелку к седлу, и затвор закрывается.

Рисунок 2. Конструкция дискового затвора

На тарелке (реже- на седле) размещают резиновую или силиконовую уплотнительную прокладку, обеспечивающую максимально прилегание диска к седлу и исключающую просачивание жидкости.

Рисунок 3. Принцип действия тарельчатого обратного клапана

Такие устройства завоевали заслуженную популярность при проектировании и комплектации бытовых систем отопления. Они обладают такими достоинствами, как:

• Простота устройства. Оно состоит из 5 деталей и не требует высокой точности при изготовлении.
• Надежность. Благодаря простоте конструкции такие устройства работают годами без замены.
• Не нуждаются в техобслуживании.
• Доступность цены.

Есть и таких приборов и минусы:

• Высокое сопротивление потоку в открытом состоянии.
• Подвержены выпадению минеральных отложений на диск и седло. Это приводит к неисправности.
• Низкая ремонтопригодность. При нарушении в работе весь прибор меняют на новый.
• При открытии создают гидравлический удар. Это не вредит самому устройству, но может ускорить износ других чувствительных к динамическим нагрузкам агрегатов, таких, как тепловые насосы.

Есть специальные конструкции тарельчатых затворов, оснащенных устройством плавного открывания. Но стоят они заметно дороже.

Шаровой, или гравитационный

В гравитационном обратном клапане для систем отопления главным рабочим органом, перекрывающим поток воды, служит металлический шар. Для улучшения прилегания шар покрывают тонким слоем упругого пластика или резины. Когда поток жидкости идет через устройство в заданном направлении, он силой своего давления приподнимает шар над седлом и открывает просвет.

Рисунок 4. Шаровой клапан

Если напор потока падает или направление движения потока жидкости меняется на обратное, шар под действием силы тяжести падает на седло, прижимается к нему и перекрывает просвет. Чем больше жидкость пытается течь в обратном направлении, тем сильнее прижим и надежнее перекрытие.

Плюсы такой конструкции следующие:

• Низкое сопротивление потоку в открытом положении.
• Максимальная надежность. Устройство не содержит трущихся элементов и практически не изнашивается в открытом положении.
• Высокая ремонтопригодность. Съемная крышка позволяет легко очищать камеру и рабочие элементы прибора и заменять шарик при необходимости.

К минусам относятся такие факторы, как:

• Большие диаметр.
• Высокое рабочее давление.
• Необходимость строгого соблюдения ориентации устройства при монтаже. В противном случае шар не поднимется и не откроет просвет.

Высокие требования к монтажу и к рабочему давлению ограничивают использование такой арматуры в домашних системах отопления.

Лепестковый

В качестве затвора используется стальная или латунная пластина. Она закрепляется на подпружиненной оси, перпендикулярной направлению движения жидкости

Рисунок 5. Межфланцевый лепестковый затвор

Принцип работы поворотного клапана прост. При движении жидкости в основном направлении сила напора поворачивает затвор, преодолевая сопротивление пружины. При падении давления или обращении потока пружина ставит затвор поперек трубы, перекрывая ее. Существуют конструкции и без пружины. В них заслонка возвращается на место подл действием силы тяжести.

У такой конструкции есть свои достоинства:

• Низкая цена.
• Малое гидравлическое сопротивление в открытом виде.
• Высокая чувствительность и малое время срабатывания.

К недостаткам относят наличие движущихся и трущихся частей. Это ведет к их неминуемому износу и ремонту либо замене.

Двустворчатый

Двустворчатые клапаны – это разновидность лепестковых их ось расположена точно посередине трубы, и два полудиска-лепестка могут становиться вдоль потока, открывая затвор, либо под действием пружин располагаться поперек потока, перекрывая его.

Рисунок 6. Схема действия двухстворчатого клапана

Такие клапана отличаются чрезвычайно быстрым срабатыванием, но создают значительное сопротивление потоку. Они применяются в средних и крупных отопительных системах с высоким рабочим давлением.

Подъемный

По принципу действия клапан близок к дисковому, но отличается от него тем, что тарелка и подпружиненный шток расположены не вдоль, а перпендикулярно потоку жидкости.

Рисунок 7. Схема действия и разрез подъемного клапана

Сила давления потока приподнимает тарелку, при этом освобождается просвет для движения жидкости в заданную сторону. Если давление падает или поток пытается повернуть вспять, тарелка под действием пружины опускается и прижимается к седлу, перекрывая просвет.

К преимуществам такой конструкции относят:

• Надежность обеспечивается минимальным числом движущихся деталей и простотой устройства.
• Низкая чувствительность к чистоте жидкости, как механической, так и химической.
• Ремонтопригодность. Через верхнюю крышку можно очищать камеру и заменять неисправные детали.

Недостатком считают необходимость монтажа строго в горизонтальном положении. Это делает клапан неприменимым для вертикальных отрезков трубопроводов. Конструкция подходит для систем с естественной циркуляцией.

область применения.

Область применения той ил иной конструкции определяется сочетанием ее конструктивных свойств, эксплуатационных характеристик и требований к установке. Подбирать арматуру для домашней системы отопления лучше с помощью квалифицированного и опытного инженера, способного выполнить необходимые оценки параметров и провести расчеты.

Кроме внутреннего устройства, обратные клапана различаются также и по способу присоединения к трубам.

Муфтовые

Снабжены резьбовыми муфтами с двух сторон, монтируются с помощью резьбовых фитингов. Устройство может поставить мастер с минимальными навыками, однако оно не выдерживает высокого давления.

Рисунок 8. Муфтовое подключение дискового затвора

Диаметр редко превышает два дюйма (50 мм). Поэтому область применения обычно ограничена дисковыми затворами в частных домах и квартирах.

Фланцевые

С двух сторон корпуса отлиты фланцы с отверстиями. Аналогичные фланцы привариваются к трубопроводу, и через прокладки корпус притягивается болтами и гайками. Такое соединение существенно прочнее резьбового, и может выдерживать высокое давления.

Область применения таких соединений- магистрали среднего и большого диаметра. Наиболее популярными стали шаровые затворы.

Рисунок 9. Фланцевое соединение

Межфланцевые

Такой способ крепления предусматривает установку клапана между двух фланцев, приваренных к трубопроводу.

Рисунок 10. Межфланцевое крепление лепесткового клапана

Способ отличается высокой надежностью и проще в установке. Вес и габариты таких устройств меньше, чем у фланцевых. Крепление также может выдерживать высокое давление. Применяется на магистральных трубопроводах

Если требуется повышенная надежность, то корпусе устройства предусматривают сквозные отверстия, через них и оба фланца пропускаются сквозные шпильки, на которых с двух сторон затягиваются гайки.

Сварные

Выпускаются также и клапаны, рассчитанные на сварное соединение. С двух сторон у них торчат патрубки, которые при монтаже можно обрезать под размер и приварить к трубам магистрали.

Такой вид неразъемного соединения отличается максимальной прочностью, однако в случае демонтажа прибора придется приваривать дополнительный кусок трубы. Так выпускаются тарельчатые и лепестковые затворы.

Материал

Материал, из которого изготовлен корпус детали затвора, влияет на его прочность, коррозионную стойкость и срок службы:

• Нержавейка. Мало подвержена коррозии, может применяться в активных средах и при высоких температурах. Используется на трубах до 40 см в диаметре. Отличается высокой ценой.
• Латунь. Дешевле нержавейки, имеют высокую коррозионную стойкость. Прочность заметно ниже, но вполне достаточная для бытовых систем
• Чугун. Оливки из чугуна имеют высокую прочность и низкую цену, но отличаются большими габаритами и массой. Используются в тех местах, где вес и размер большого значения не имеют. Из-за особенностей технологии литья, минимальный размер- 4 см. В частных системах практически не применяются.
• Пластик. Такие изделия дешевы, но не отличаются высокой долговечностью и теплостойкостью. Лучше применять приборы с металлическими деталями.

Рисунок 11. Затвор с металлическими деталями дольше прослужит

Несмотря на большую цену таких клапанов, их имеет смысл использовать. Они обеспечат заметно больший срок бесперебойной работы и не заставят разбирать систему для ремонта посреди отопительного сезона.

Немаловажным условием стабильного функционирования отопительной системы является обеспечение циркуляции теплоносителя в одном направлении и недопущение его движения в противоположном.

Обратный клапан для системы отопления – устройство, пропускающее поток теплоносителя в одном направлении (обозначенном стрелкой на корпусе) и автоматически перекрывающее его движение в обратном направлении. Перекрытие потока осуществляется под давлением самого теплоносителя на запирающий механизм.

Существуют следующие основные разновидности и типы обратных клапанов:

Муфтовой пружинный обратный клапан

Конструкция дискового пружинного клапана представляет собой латунный (или нержавеющий стальной) корпус, в котором расположен запирающий механизм.

Запирающий механизм состоит из:

• Латунной или полимерной дисковой заслонки (затвора) с уплотнительной вставкой, которая обеспечивает герметичное перекрытие потока в обратном направлении;
• Нержавеющей стальной пружины, которая выталкивает и запирает заслонку при отсутствии давления в трубопроводе. Благодаря пружине, клапан может монтироваться под любым углом.

Пружинный муфтовой обратный клапан обладает несколькими преимуществами, такими как невысокая стоимость, малые размеры, к тому же он не нуждается в обслуживании. Наиболее подходит для установки в системах отопления частных домов и коттеджей.

К недостаткам пружинных клапанов относится:

• Создание высокого гидравлического сопротивления. Вся плоская поверхность заслонки в открытом положении находится на пути потока теплоносителя, значительно ухудшая гидравлику системы. Поэтому, если гидравлика имеет особое значение (например, для геотермального теплового насоса гидравлические показатели имеют немаловажное значение), то в этом случае перед установкой обратного клапана необходимо сделать расчет системы;
• Невозможность осуществления ремонта.

Фланцевый (муфтовой) шаровой обратный клапан

В отличии от вышеописанного типа обратных клапанов, шаровой клапан обладает высокими гидравлическими характеристиками, которые обеспечиваются особенностями его конструкции.

Основой конструкции является покрытый слоем резины чугунный или алюминиевый шарик, который при прямом движении теплоносителя выталкивается в верхнюю часть корпуса, в специальную нишу. В случае прекращения прямого движения, шар под тяжестью собственного веса скатывается в нижнюю часть корпуса, перекрывая движение теплоносителя в обратном направлении.

В верхней части чугунного корпуса клапана имеется съемная чугунная крышка, предназначенная для осуществления быстрого обслуживания и ремонта устройства. Крышка крепиться к корпусу несколькими болтами, а во избежание течи оснащается уплотнительным кольцом.

Такая конструкция предъявляет следующие требования к монтажу:

• При горизонтальной установке, «шаровой отсек» должен быть направлен вверх, только в этом случае шарик свободно скатится вниз;
• При вертикальном монтаже, поток теплоносителя должен двигаться снизу вверх.

Поворотный обратный клапан

Существуют модели с фланцевым или муфтовым подсоединением. Корпус и съемная крышка поворотного клапана, изготавливаются из чугуна, бронзы или нержавеющей стали. В роли запирающего элемента служит нержавеющий стальной диск, который под давлением прямого потока теплоносителя поднимается вверх.

Благодаря полному открытию проходного отверстия, поворотный клапан отличается высокими гидравлическими показателями.

Как и шаровые обратные клапаны, поворотные также монтируются в горизонтальном положении крышкой вверх, а в вертикальном так, чтобы поток теплоносителя двигался снизу вверх.

Лепестковый обратный клапан

В большинстве случаев используются в котельных и крупных тепловых пунктах с диаметром трубопроводов от Ду50 и выше.

Корпус клапана изготавливается из чугуна или нержавеющей стали. Запорный механизм состоит из двух лепестков (створок), прикрепленных к расположенному в центре конструкции штоку. Лепестки поддерживаются в закрытом положении при помощи нескольких пружин кручения.

К недостаткам лепесткового клапана относится «слабая» гидравлика. Это связано с тем, что лепестки в открытом положении и шток находятся в центре сечения, прямо на пути потока теплоносителя.

Подъёмный обратный клапан

Конструкция данного вида клапанов состоит из корпуса (выполненного из нержавеющей стали, чугуна или бронзы) с фланцевым или муфтовым подсоединением и съемной крышки на резьбе, благодаря которой осуществляется быстрый ремонт и прочистка клапана. Запирающий механизм состоит из латунной (или нержавеющей стальной) дисковой заслонки со шпинделем, которая удерживается в закрытом положении стальной пружиной. Использование пружины позволяет монтировать подъемный клапан в любом положении.

Общие рекомендации к установке обратного клапана

При монтаже обратного клапана в систему отопления особое внимание следует обратить на следующие моменты:

• Необходимо установить клапан в правильном направлении (направление указывается стрелкой на корпусе);
• Внутреннее сечение клапана не должно заужаться (например, при использовании уплотнительных прокладок);
• После установки устройства, его корпус не должен испытывать давление от подсоединенных труб.
• Перед всеми видами обратных клапанов следует установить сетчатый грязеуловитель, это уменьшит вероятность засорения запорного механизма твердыми частицами. Наличие твердых частиц может привести к неплотному перекрытию потока.

Видео