Обратные клапаны для отопления, где ставятся, схемы применения

Обратные клапаны предотвращают движение жидкости в обратном направлении, при изменении режима работы системы. Специалисты отмечают, что в любительских схемах обратные клапаны часто встречаются в местах, где они не нужны, загромождая схему, увеличивая ее стоимость, и нарушая нормальный режим работы. Когда и где ставятся обратные клапаны, каких разновидностей встречаются…

Дисковые клапана

Прямой поток отодвигает диск от седла, жидкость проходит по контуру диска. Обратный поток прижимает диск к кольцу (уплотнению).

Клапан отличается простотой и дешевизной, но при этом довольно большой резкостью закрытия с образованием микро-гидроударов, что в большинстве схем не критично. Устройство создает заметное гидравлическое сопротивление прямому току, которое можно узнать из характеристик прибора. Конструкции неразборные, не ремонтируемые, дешевые и компактные, применяются широко в сетях с небольшим (до 3 бар) давлением.

Шаровые

Шаровые обратные клапаны по конструкции похожи на дисковые, только перекрытие сечения осуществляется прорезиненным шариком. Варианты — с горизонтальным перемещением шарика, или с подъемом. Корпуса их обычно разборные, поэтому можно обслужить, почистить.

Но к недостаткам относится направленность монтажа, — требует вертикальной установки, при которой шарик опускается к седлу уже под собственным весом при недостаточно большом токе жидкости. Также имеется некоторая массивность конструкции, повышенное давление на открытие. В самотечных схемах поэтому не применяются.

Лепестковый обратный клапан

Лепестком здесь называется перекрывающая сечение пластина, но на этот раз она закреплена на оси и может откидываться.

• Одностворчатые, – с одним лепестком на оси, расположенной сбоку от сечения. Жидкость откидывает лепесток в сторону, открывая сечение. Обратный поток прижимает пластину в исходное положение. Здесь вращение может быть подпружининным.

• Двустворчатые лепестки размещаются на оси, проходящей по центру трубы и они откидываются в разных направлениях.

Для обоих вариантов характерно повышенное гидравлическое сопротивление прямому потоку, некоторая сложность конструкции с повышенной ценой. Но в тоже время легкость открытия беспружинного клапана позволяет использовать его при слабых потоках, например, в самотечных схемах.

Подъемные клапаны

Еще одна конструкция клапанов является весьма распространенной. В ней сдвижение тарельчатого клапана осуществляется по вертикальной оси. Клапан приподнимается прямым потоком, но опускается уже при его ослабевании под собственным весом.

Для изделий характерна ремонтопригодность, они легко чистятся, и работают довольно надежно. Но в тоже время создают сопротивление потоку повышенное, а установка их возможна только в горизонтальной трубе (или в близком к этому положению), с разворотом корпуса клапана строго вверх.

Подразделение клапанов по способу крепления.

• Муфтовые клапаны применяются при малых диаметрах труб, включительно до 50 мм. Их отличает предельная дешевизна и простата установки. На металлических резьбах лучшим уплотнителем оказывается все тот же лен со смазкой.

• Фланцевые крепятся на фланцы к трубам большого диаметра, начиная с 40 мм, с использованием болтов и прокладок из резины, силикона между фланцами.

• Сварные. Металлические ввариваемые клапана встречаются редко, поэтому это скорее относится к изделиям в полипропиленовых корпусах.

Наиболее дешевыми окажутся пластиковые обратные клапана, но они же и не практичные. Лучше ставить американки и обратный клапан из металла на резьбе. Наиболее прочными и долговечными остаются из нержавеющей стали.

Схемы – как применяются обратные клапана

В системах отопления и водоснабжения обратные клапана ставятся в параллельных ветвях, в которых возможен обратный ток жидкости при изменении режима в соседних.

Простейший пример: много контуров с насосами от одной трубы. При включении любого насоса, в соседних будет меняться давление, — где нежелателен обратный ток жидкости, там и ставят обратный клапан.

Наиболее типичные широко применяемые схемы с обратными клапанами.

• Подключение резервного котла, включающегося автоматически без участия человека. Типичная схема совмещения твердотопливного котла и электрокотла. Обратный клапан предотвращает движение жидкости через параллельный котел, пока один работает. Здесь должны быть клапана с минимальным сопротивлением движению жидкости, но возможно с большим усилием на открытие.

• Другой типовой вариант – установка насоса твердотопливного котла с сохранением возможности самотека. Обратный клапан, большого диаметра в самотечной трубе предотвратит закорачивание струи, когда включится (автоматически) насос. Здесь уместен клапан с легким открытием для обеспечения самотека, а большой диаметр нивелирует его местное сопротивление.

• Подключение подпитки любой системы отопления от водопровода. В принципе, здесь обратный клапан является не столь обязательным… устанавливается на тот случай, если во время наполнения системы вдруг в водопроводе исчезнет давление. Не заметив этого вовремя можно выпустить обратно в водопровод весь теплоноситель…
• Обратный клапан всегда ставится в составе водоснабжения для насоса, предотвращая слив трубопровода самотеком обратно в источник.

Как ставится обратный клапан для насоса

Остается заметить основное правило монтажа, – на корпусе любого клапана имеется стрелка, обозначающая направление, по жидкость движется свободно, в обратном направлении будет происходить автоматическое закрытие клапана…

Как самостоятельно сделать обратный клапан

Обратный клапан системы отопления — назначение, виды, монтаж, стоимость

При монтаже систем отопления используют широкий ряд арматуры, обеспечивающей предохранение нагревательного котла, развоздушивание контура, слив и закачку теплового носителя в трубопровод и ряд других функций. Одним из приборов, не так часто применяемых при монтаже магистрали, является обратный клапан системы отопления, используемый в конкретных ситуациях.

Стоит отметить, что клапан является необязательным в отопительном контуре и устанавливается как вспомогательный прибор в случае определенного режима функционирования насосов, нагревательных котлов. Чтобы убедиться в необходимости использования и сделать правильный выбор клапана, следует рассмотреть конкретные случаи его эксплуатации и разновидности предлагаемых в торговой сети приборов.

Рис. 1 Клапанные затворы в линии с двумя котлами

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.

Рис. 2 Клапаны в ветвях теплых полов с отключаемыми циркуляционниками

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Рис. 10 Примеры размещения клапанов в узлах обвязки насосов

Рекомендации по монтажу

При размещении клапанной запорной арматуры на трубопроводах рекомендуется придерживаться следующих правил:

• Перед приобретением клапана стоит убедиться в том, что он выбран правильно, то есть его пространственное положение, напорные и температурные характеристики соответствуют направлению перемещения и параметрам подаваемой среды.
• Приборы устанавливаются строго по направлению движения теплоносителя. Для его указания на корпусе отливается маркировочная стрелка, показывающая правильное расположение устройства.
• Для герметизации стыковых соединений используют только термостойкие прокладки, наиболее приемлемый вариант — кольца из паронита.
• Арматуру необходимо устанавливать между строго соосными участками трубопровода, в этом случае на нее не будет оказываться избыточное физическое воздействие, приводящее к неправильной работе и протечкам в стыках.
• Для корректной работы клапанов перед ними по ходу движения среды рекомендуется монтировать фильтры грубой очистки от мелких взвешенных частиц песка, ржавчины и других видов примесей.

Рис. 11 Обратный клапан системы отопления — стоимость от разных производителей в 2020 г

Благодаря высокому гидравлическому сопротивлению любой обратный клапан в системе отопления является нежелательным элементом, снижающим КПД и эффективность функционирования всей системы. Чаще всего клапан устанавливаются в байпасную перемычку параллельно циркуляционному электронасосу, где он не влияет на работу системы, так как через него в рабочем состоянии не проходит поток теплоносителя. В иных случаях клапанная арматура выполняет вспомогательные функции, предотвращая протекание теплоносителя в нежелательных направлениях.