Арматура для систем отопления. Основные виды и назначение
Правильно сконструированная система отопления представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих комфортную температуру в жилых, коммерческих, промышленных помещениях. К обязательным составляющим системы отопления относятся: котёл, радиаторы, трубы. Но также система включает компоненты управления — арматуру для систем отопления, без которой невозможна автоматическая работа комплекса. Поэтому её монтаж — важный аспект возведения системы отопления.
Перед обустройством системы отопления, необходимо разобраться в роли, которую играет определённый тип арматуры. Общее назначение — это выполнение регулировки обилия теплоносителя и распределение его по контурам системы, уменьшение/увеличение объёмов теплоносителя в определённых случаях.
Запорная арматура
Такой тип арматуры уменьшает/прекращает подачу теплоносителя в определённом месте трубопроводов или радиаторов. Делается это в принудительном порядке.
Как правило, представлена в виде краников, задвижных элементов с различными конструктивными особенностями. Выбирая модель запорной арматуры для систем отопления следует учитывать способ монтажа и материал, из которого она изготовлена.
Качественный элемент должен выдерживать пиковые температуры, которые способна выдать система и максимальный уровень давления. Эта информация фиксируется производителем в инструкции по эксплуатации или на корпусе запорной арматуры.
Запорная арматура — один из самых важных составляющих отопительной системы. Монтаж осуществляется по всему периметру в местах, где может потребоваться ограничение потоков теплоносителя.
Почти все заводы, выпускающие данные изделия, предоставляют широкий ассортимент моделей для выбора подходящей. Существуют особые параметры, на которые следует обращать внимание при покупке.
- Для присоединения к магистрали запорная арматура оснащена патрубками. Диаметр которых играет значимую роль. Устройство не должно вызывать какие-либо ограничения потока и объёма вода в открытом состоянии.
- От уровня регулировки зависит точность. Шаровые краны могут быть использованы для быстрой остановки потоков теплоносителя, а клиновидные позволяют выполнять постепенную регулировку объёмов подаваемой жидкости.
- Возможность монтажа автоматического регулирующего элемента открытия крана тоже принимается во внимание при выборе продукции.
Важно не только понимать, как правильно осуществить монтаж, но и учитывать эксплуатационные качества арматуры, знать её устройство. Самостоятельные попытки произвести установку арматуры без особых навыков и знаний может повлечь за собой множество проблем. Например, неверно установленная арматура будет пропускать теплоноситель сквозь себя или воздух. Давление будет низким и расход жидкости увеличится. Не говоря уже о протечках и других неисправностях.
Типы кранов отопления
Использование таких элементов легко объясняется конструктивными особенностями и ассортиментом, представленным на рынке. Запорная арматура выражается в двух типах кранов:
Первые оснащены шаром, который имеет отверстие. Когда рукоять поворачивается, осуществляется регулировка диаметра внутри. Таким образом осуществляется регулировка силы потока жидкости в трубопроводной системе. Характеризуется данный элемент простотой в перекрытии потока.
Пример шарового крана с разъемным соединением
Штоковые, или вентили, используют для запирания шток, оснащённый прокладкой из резины или керамики. Чтобы прекратить/восстановить подачу воды, придётся выполнить несколько оборотов рукоятки. Этот элемент применим в качестве инструмента для более точной регулировки силы потока.
Установка и выбор арматуры выполняется с учётом эксплутационных параметров системы отопления. В противном случае, будет непросто добиться необходимого функционала и задач, поставленных перед арматурой.
Задвижки отопления
Внешне напоминают вентили, но отличаются более крупными размерами. Также иной внешний вид имеют внутренние каналы. За счёт волнового строения внутри, такие элементы обеспечивают исключительную защиту при заметных перепадах давления. Задвижки позволяют сохранить шток в целостности и обеспечить герметизацию арматуры. Их монтаж осуществляют на областях трубопровода, диаметр которых выше 100 мм.
Арматура для радиаторов отопления
На рынке представлен большой ассортимент подобных элементов. На радиаторы отопления устанавливаются:
- радиаторные краны;
- термоголовки;
- краны Маевского.
Радиаторный кран — арматура для плавной и равномерной подачи теплоносителя в радиатор системы отопления. Он защищает от внезапных перепадов давления. Существуют угловые и прямые радиаторные краны. Подбираются с учётом конструктивных особенностей установки.
Простой радиаторный вентиль
За счёт плавной регулировки можно установить необходимый уровень подачи теплоносителя с учётом требуемого температурного режима в помещении. Двойная изоляция обеспечивает защиту и делает процесс регулировки более точным.
Термоголовка
Регулирующая головка для радиатора
Принцип работы заключается в воздействии комнатного воздуха на сильфон, расположенный в закрытом пространстве. Наполнитель расширяется, сильфон становится больше и через шток с толкателем он воздействует на штифт термостатического клапана. Внутри последнего, шток с золотником опускается вниз, снижая пропускную способность. Так происходит ограничение подачи теплоносителя.
Кран Маевского
Данная радиаторная арматура редназначена для выпуска воздуха из радиатора. Другими словами, помогает снизить давление в системе отопления. Выпускается в нескольких вариациях. Существуют также автоматические. Применимы в:
- многоквартирных домах;
- многоэтажках;
- административных зданиях;
- системах жилых кварталов;
- производственных помещениях;
- офисных зданиях.
Состоит из металлического корпуса с маленьким отверстием, пластиковой внутренней обоймы. Внутри неё имеется резьба и зажимной болт. В обойме выполнено отверстие для выпуска теплоносителя. Обойма способна вращаться на 360 град.
Запорно-регулирующая арматура
Разновидность трубопроводной арматуры для систем отопления служит для выполнения регулировки параметров рабочей среды. В зависимости от ситуации используются различные типы управления. Но принцип работы всегда заключается в изменении расхода проходимого теплоносителя, перекрытия или распределении объёмов.
Трёхходовой клапан
Один из типов, работающий за счёт регулирования потоков теплоносителя в отопительных системах. Основной задачей его является изменение направления, смешивание или разделение рабочего потока, требуемых в определённых ситуациях. Оснащён тремя отверстиями с индивидуальным назначением. Работа базируется на основе попадания рабочего потока и регулировке направления специальным затвором, установленным внутри изделия.
Балансировочный вентиль
Служит для регулировки проходимого сечения для пропуска жидкого теплоносителя в заданном количестве. Расход не будет неизменным. Его уровень зависит от разницы в перепадах давления. Балансировочным арматурным клапаном называется из-за количественного соотношения между двумя параметрами расхода жидкости, предназначенной для обогрева помещения. Как правило, не используется в системах отопления, в которых малый расход теплоносителя. В основном, применяется, когда есть смысл в создании сопротивления на контурах для уравнивания потоков. Позволяет получить регулярный равномерный расход теплоносителя, не зависящий от перепадов в мощностях насосных агрегатов. Другими словами, исключает возможность превышения перепадов давления.
Смесительный модуль
Служит для расширения системы отопления. Позволяет правильно управлять насосом отопительного контура. Расширяет применение автоматики и управления прямыми контурами, контурами со смешением, буферными накопителями энергии.
Чтобы обустроить систему отопления правильным образом, следует ознакомиться с функционалом арматуры отопления и понять её общую задачу — осуществление регулировки потоков жидкого теплоносителя для исключения расхода и контроля комфортного температурного режима. При помощи этих простых и удобных компонентов, пользователь сможет настроить систему отопления так, как ему удобно. Каждый представленный тип отвечает за те или иные функции, без которых не обойтись.
Полнопроходная арматура
Один из параметров запорной арматуры (в соответствии с ГОСТ 28338-89 «Соединения трубопроводов и арматуры. Проходы условные (размеры номинальные). Ряды»). – номинальный размер (условный проход).
Часто под номинальным размером (условным проходом) понимают параметр, который применяют в трубопроводных системах в качестве характеристики соединений трубопроводов, арматуры и фитингов.
Номинальный размер (условный проход) не имеет единицы измерения и примерно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, который измеряют в миллиметрах, а в запорной арматуре – внутреннему диаметру присоединяемых концов.
Номинальный размер (условный проход) указывают с помощью обозначения DN и числового значения (выбранного из ряда, указанного в ГОСТ 28338-89). Например, номинальный размер (условный проход) 400 обозначают как DN 400.
Допускается применять обозначение условного прохода (номинального размера) Dy в арматуре и соединениях трубопроводов, производство которых освоено до введения в действие стандарта ГОСТ 28338-89 (дата введения 01.01.91).
Условный проход обозначается Dy, например, условный проход 200 мм выражается как Dy 200.
Исходя из необходимости обеспечения минимального гидравлического сопротивления конструктивных и соображений определяются внутренние размеры проходов в запорной арматуре.
От условий эксплуатации и характера транспортируемого продукта зависят особые требования, предъявляемые к проходному сечению арматуры.
В соответствии с ГОСТом 24856-81 проходная арматура определяется как «промышленная трубопроводная арматура, в которой рабочая среда не изменяет направление своего движения на выходе по сравнению с направлением ее на входе».
Особенно большое значение в этом случае имеет правильность выбора проходного канала арматуры, когда трубопровод, где она смонтирована, периодически подвергается внутренней очистке скребками. Трубопроводную арматуру по форме и сечению проходного канала можно разделить на две группы: с полностью и частично открывающимися каналами.
Рассмотрим несколько определений термина «полнопроходная арматура»:
1. Арматура (проходная, ГОСТ 24856-81), у которой площадь сечения затвора равна или больше площади входного патрубка. Она характеризуется очень незначительным гидравлическим сопротивлением и обусловливает минимальную турбулентность потока.
2. Арматура, у которой площади сечений проточной части равны или больше площади отверстия входного патрубка (ГОСТ Р 52720-2007 «Арматура трубопроводная. Термины и определения»)
3. Арматура, способная пропускать в открытом положении сферу или геометрическое тело того же диаметра.
4. Арматура с диаметром седла не менее 90 % от номинального внутреннего диаметра выходного патрубка.
В сравнении с полнопроходной полнооткрывающаяся арматура имеет канал, который отличается по площади поперечного сечения или конфигурации от канала трубопровода. К такой арматуре относится большинство клапанов (вентилей), кранов, многие модели задвижек и шаровых кранов, и арматура с проходным каналом в виде трубки Вентури.
Целесообразно применение этого вида арматуры в том случае, когда повышенный перепад давления, который связан с уменьшением сечения проходного канала в сравнении с сечением присоединительных концов, не влияет на эксплуатационный режим газопровода.
Полнопроходная арматура меньше полнооткрывающейся, она загрязняется механическими частицами, содержащимися в газе, и способствует беспрепятственному прохождению скребков, шаров и прочих очистных устройств.
Некоторые клиновые и параллельные задвижки, большинство шаровых и многие модели конусных кранов выпускаются полнопроходными.
Задвижки, имеющие седло в размер диаметра трубопровода, бывают полнопроходными.
Полнопроходные и неполнопроходные краны
Полнопроходными могут изготавливаться стальные шаровые краны, когда диаметры отверстий в присоединительных патрубках не сужаются.
Неполнопроходные шаровые краны, у которых диаметры отверстий в шаре меньше диаметра отверстий во фланце применяются с целью экономии металла и снижения усилий и моментов, необходимых для управления арматурой.
Часто неполнопроходные шаровые краны в отличие от полнопроходных имеют больший коэффициент гидравлического сопротивления.
Полнопроходные шаровые краны
Рассмотрим цельносварной шаровой кран полнопроходной и неполнопроходной давлением 1,6 МПа под приварку диаметром 200 мм. Обозначение полнопроходного шарового крана – 11с67пЦП Ду 200, неполнопроходного – 11с67пЦП Ду 200/150 (сужение доходит до диаметра 150 мм).
Пропускная способность (kv) полнопроходного крана равна 2720, а масса составляет 44,7 кг. В то же время масса неполнопроходного крана значительно ниже (составляет 34,1 кг), но при этом падает пропускная способность (kv) – 1830.
Часто на цене последнего сказывается снижении массы крана, она значительно ниже, чем у полнопроходного (порой почти 2 раза).
Таким образом, полнопроходные краны имеют преимущество в коэффициенте гидравлического сопротивления (когда нет потери напора, меньше нагрузка на запорный орган). Это обозначает долговечность. У неполнопроходных кранов уменьшаются необходимые для управления усилия, а также цена изготовления за счет снижении веса и сокращения габаритов.
Неполнопроходной шаровой кран: как правило, сужение прохода в шаровом кране выполняется с обеих сторон симметрично, но может быть выполнено и несимметрично, а это является недостатком, ведь при этом шаровой кран такой конструкции необходимо на трубопроводе устанавливать более пологим конусом в сторону движения рабочей среды, а шаровой кран с симметричным сужением можно устанавливать любой стороной к направлению потока.
Строительная длина, коэффициент полнопроходности и величина перекрытия – основные конструктивные параметры.
Коэффициент полнопроходности – отношение фактической площади живого сечения прохода крана к площади условного прохода. Выражается следующей формулой:
f= 4Fф/пD2у,
Fф – фактическая площадь живого проходного сечения крана;
Dу – диаметр условного прохода.
Очень большое значение имеет выбор и назначение коэффициента полнопроходности, т. к. от него во многом зависят габариты и гидравлические характеристики крана, строительная длина, надежность и долговечность конструкции.
Для жидких сред в практике арматуростроения часто применяют полнопроходные конструкции с коэффициентом полнопроходимости, равным или близким единице.
Допускается для газообразных сред f больше или равно 0,7. Уменьшить габаритные размеры конструкции можно, уменьшая коэффициент полнопроходности.
При уменьшении площади окна прохода размеры самого окна также уменьшаются, а в следствие этого уменьшаются высота корпуса и пробки и средний диаметр, сокращаются габариты и вес, и необходимые для управления краном усилия уменьшаются, но при этом возрастает коэффициент гидравлического сопротивления крана.
При выборе коэффициента полнопроходности главное решить, что технически и экономически эффективнее: получить экономию материала (если потеря напора не имеет существенного значения) или на изготовление затратить больше материала и получить арматуру с минимальным коэффициентом гидравлического сопротивления.
Важно иметь в виду, что скорость движения среды в районе сужения при значительном сужении прохода стремительно увеличивается (неразрывность потока). Таким образом, усиление явления эрозии может повлечь за собой и сократить надежность и долговечность рабочего крана в качестве запорного органа.
Отличия стандартнопроходного и полнопроходного шаровых кранов
К полнопроходным относят краны с диаметром прохода (отверстия в шаре), равным номинальному диаметру трубопровода.
Преимущество таких кранов заключается в низком уровне гидравлических потерь, когда рабочая среда не создает давления и проходит через отверстие без сопротивления.
Диаметр прохода у стандартнопроходных кранов меньше условного диаметра трубы на 10 % (и более).
Коэффициент гидравлического сопротивления у неполнопроходных кранов существенно выше, при этом незначительно отличается пропускная способность.
Разница в применении
Шаровые краны со стандартным проходом стоят дешевле, потому что имеют меньшие габариты, а также менее затратны в производстве. Они отлично подходят для трубопроводов, когда напор воды не критичен.
Краны с полным проходом целесообразно устанавливать в таких системах, где нужно снизить гидравлическое сопротивление.
Диаметр выходного отверстия шара неполнопроходного шарового крана меньше диаметра трубопровода на один или несколько типоразмеров. Такие шаровые краны имеют больший коэффициент гидравлического сопротивления, чем полнопроходные, но в них ниже вероятность возникновения гидравлического удара из-за слишком быстрого перекрытия рабочей среды.
Применение неполнопроходных кранов обеспечивает уменьшенную стоимость изготовления за счет сокращения металлоемкости, а также снижение усилий и моментов, необходимых для управления арматурой.
