Группа безопасности на отопление: устройство, принцип действия, правила подбора и монтажа

Назначение и устройство группы безопасности для котлов отопления, порядок монтажа

Работа отопительной системы — это сбалансированный процесс, контроль которого должен осуществляться в автоматическом режиме. Помимо поддержания оптимального значения температуры воды в трубах, следует предусмотреть меры безопасности при возникновении внештатных ситуаций. В первую очередь – это резкий скачок давления в магистрали. Для этого в отопительный контур устанавливают группу безопасности.

Функциональное назначение

• Температура — от 65°С до 95°С.
• Давление — до 3 атм.

Во многом эти параметры зависят от материала изготовления труб и их физических характеристик.

В открытых системах отопления компенсация происходит за счет расширительного бака. Но если система закрытого типа, то без соблюдения мер безопасности не обойтись.

Большинство газовых котлов и некоторые модели твердотопливных оснащены системой контроля давления и температуры. Но всегда есть вероятность выхода ее из строя. Именно для таких непредвиденных ситуаций необходима установка группы безопасности.

Конструктивно она состоит из следующих элементов:

Манометр

Указывает текущее значение давления в системе. Помимо этого для визуального контроля в приборе предусмотрены дополнительные шкалы максимального и минимального показателей давления.

Воздухоотводчик

При резком повышении температуры воды происходит выделение пара в системе. Для быстрой стабилизации необходимо оперативно вывести излишек воздуха, что и выполняет воздухоотводчик. Дополнительными функциями являются защита элементов отопления от быстрой коррозии, понижение уровня шума при работе системы.

Предохранительный клапан

Нагрев теплоносителя также сопровождается его расширением. Излишек удаляется с помощью предохранительного клапана, который срабатывает при достижении определенного давления. Обычно его настраивают на максимальное значение 2,5-3 атм.

Это является базовой комплектацией группы безопасности. Кроме вышеперечисленных элементов в нее могут входить смесительный узел, дополнительные датчики температуры.

Правильное функционирование группы безопасности во многом зависит от профессиональной установки. Во время проектирования отопления всегда предусматривают монтаж запорной арматуры, которая отсекает приток теплоносителя при проведении ремонтных работ, либо замены отдельных элементов. При этом зачастую делают ошибку, монтируя шаровой кран перед системой безопасности.

Это является грубейшим нарушением правил установки, так как при перекрытии система безопасности не сможет выполнять свои функции. Лучше всего рассмотреть подобную ситуацию на конкретном примере.

Предположим, произошла поломка труб – нарушение герметичности вызвало протекание воды. Оперативно затушить твердотопливный котел не представляется возможны. Он будет еще некоторое время выделять тепло. Если запорная арматура установлена по вышеприведенной схеме, то его перекрытие отсекает группу безопасности от системы работы котла. В это время теплоноситель нагревается, давление повышается, но механизм его стабилизации остается вне работающей обвязки котла. И по вполне понятным причинам происходит либо поломка отопительного оборудования, либо разрыв трубопровода.

Во избежание подобной ситуации установку следует проводить согласно следующей схемы:

Руководствуясь таким принципом монтажа можно смело проводить любые ремонтные и профилактические работы, не беспокоясь о безопасности магистралей и отопительного прибора. После монтажа устройство приводится в действие путем открытия колпачка на автоматическом воздухоотводчике. Ни в коем случае не нужно его снимать полностью. Также не реже 1 раза в месяц проводится визуальный осмотр клапана. Если он долгое время не срабатывал, то между седлом и тарелкой устройства появляется слой загрязнений. В дальнейшем это может привести к возникновению протечек. Для его промывки без демонтажа достаточно провернуть конструкцию согласно указанной на ней стрелки.

Цена

Стоимость групп безопасности во много определяется производителем, параметрами устройства и дополнительными функциями. Основным критерием является мощность отопительного прибора. Исходя из этого делается выбор той или иной модели.

Как обеспечить максимальную безопасность

      Когда речь идет о приборах повышенной опасности, в перечень которых следует относить и котлы отопления, безопасность должна быть превыше всего. Избежать аварийных ситуаций можно только посредством соблюдения всех требований техники безопасности.

     Соблюдение данных рекомендаций позволит снизить риски возникновения экстренных ситуаций:

• Не осуществляйте самостоятельный ремонт котельного оборудования;

• Не привлекайте к ремонту котлов неквалифицированных ремонтников;

• Помните об опасности, которую несет в себе сочетание высокого давления и горячих жидкостей;

• Ограничьте доступ в котельную;

• Тщательно подбирайте каждый элемент отопительной системы, в соответствии с технической документацией котла отопления.

Что входит в группу безопасности системы отопления

Группа безопасности состоит из трех элементов, соединенных коллектором (техническим элементом, разбивающим поток на несколько параллельных веток).

Каждая замкнутая отопительная система должна быть укомплектована группой безопасности, — приборами, обеспечивающими безопасность сосудов, работающих под давлением. Это:

• манометр;
• предохранительный клапан;
• автоматический воздухоотводчик.

Рассмотрим по порядку каждый их них, и как они должны правильно применяться и устанавливаться.

Автоматический воздухоотводчик

Устройство удаляет скапливающийся воздух. Устанавливается только в вертикальном положении, в верхней точке труб, — действует на основе того, что легких воздух стремится выйти вверх.

Игольчатым клапаном управляет поплавок в корпусе. Как только жидкость вытесняется парами, воздухом, ее уровень в корпусе прибора понижается, поплавок опускается, клапан открывается и воздух выходит наружу.Также устройство может подтекать со временем, что устраняется чисткой игольчатого клапана.

Сбрасыватель воздуха

Чаще всего автоматический сбрасыватель воздуха для систем безопасности котла делается из латуни. Воздушные пузырьки в системе отопления образуются по следующим причинам:

• уплотнения плохого качества либо выход из строя старых;
• изначальное наполнение магистрали отопления водой с воздушными пузырями;
• неправильная установка либо некорректный запуск в эксплуатацию отопительной системы;
• подпитка водой;
• засор или налет на трубах.

Вода, поступающая в отопительный контур, содержит в себе большое количество воздуха, который, нагреваясь, расширяется и создает пробки. Из-за их образования увеличивается давление, а скорость передвижения теплового носителя снижается.

Потому желательно устанавливать автоматический вентиль для воздушного сброса, который характеризуется удобством в работе — он не требует человеческого участия при регулировке.

Принцип работы этого устройства полностью будет зависеть от его конструкции. Обычно автоматический вентиль включает в себя клапан и канал. Первый элемент контролирует вывод чрезмерного количества воздуха. Если в трубах нет значительного напора жидкости, поплавок находится в поднятом положении, а клапан — в положении «закрыто».

Во время образования пробки поплавок опускается, а коромысло открывает выходной клапан — так выпускается воздух из труб отопления. После спуска лишнего воздуха поплавок возвращается в изначальное положение, и клапан закрывается.

Автоматический вентиль будет наиболее практичным вариантом

Манометр

Манометр в домашних системах отопления применяется с диапазоном показаний до 4 атм. Ведь рабочее давление отопления частного дома – 1,5 – 2,0 атм. Повышение до 3 атм считается уже аварийным.

Требование к манометру – от известного производителя, хорошо читаемые показания. Иногда на приборе выводится и температурные показания, что полезно и удобно.

Установка должна быть такой, чтобы прибор был всегда на виду, бросался бы в глаза при входе в помещение. Не допускается закрывать, загромождать вид.

Коллектор

Компоновка группы реализуется на специальной детали, которая выполнена обычно в форме трезубца. Посредине коллектора подсоединяется воздуховод. Это обеспечивает беспрепятственное выведение воздуха и системы. Остальные элементы группы располагаются по бокам.

Предохранительный клапан

Назначение – не допустить опасного повышения давления, сбросить часть теплоносителя с замкнутого пространства. Для домашней сети обычно применяются устройства, настроенные на 3 атм, что подбирается в магазине.

На этом клапане всегда имеется ручка (рычажок), для его открытия. С помощью него можно спустить часть теплоносителя с системы. Бывает, что это устройство подтекает, тогда достаточно открыть-закыть рычагом несколько раз, что может удалить мусор струей.

Клапан не предназначен для постоянного срабатывания, при частом открытии засоряется отложениями, течет, выходит со строя.

Схема подключения

Есть несколько обязательных правил по установке группы безопасности, которые необходимо соблюсти:

• Устанавливается блок как можно ближе к котлу.
• По возможности группа безопасности должна располагаться выше котла так, чтобы эффективно работал воздухоотводчик, выводя скапливающиеся в трубах газы.
• Между котлом и группой безопасности категорически не допускается установка запорной арматуры.

Схема монтажа группы безопасности

Участок трубы от котла к группе должен обладать максимальной пропускной способностью и минимальным сопротивлением. Желательно не использовать большое число колен и поворотов трубы, выбрать максимальный допустимый диаметр трубы и укоротить дистанцию между выводом котла и группой.

Предохранительный клапан, срабатывая, выпускает теплоноситель наружу, чтобы он при этом не разбрызгивался по сторонам и не стекал по стенам. Необходимо к выходному штуцеру подсоединить гибкий шланг из любого теплостойкого материала и вывести его в канализацию. При использовании в качестве теплоносителя антифриза слив в канализацию запрещен, шланг опускается свободным концом в герметичную емкость. Если при этом не допускать свободного доступа воздуха внутрь емкости, то сброшенный объем антифриза после фильтрации можно использовать повторно.

Манометр обязательно располагается циферблатом от стены так, чтобы всегда имелась возможность прочесть показания.

За счет наличия автоматического воздухоотводчика группа безопасности всегда ориентируется горизонтально, чтобы блок воздухоотводчика был выше остальных элементов и строго вертикально.

Сфера применения

Оказывается, группа безопасности для отопления нужна далеко не всегда, но по желанию домовладельца может быть установлена в любой системе и служить подстраховкой. Например, теплогенераторы, сжигающие природный газ и дизельное топливо, а также работающие на электроэнергии, не нуждаются в дополнительной защите. Эти котлы сами по себе имеют высокий уровень безопасности и могут моментально остановиться и прекратить нагрев при возрастании температуры или давления.

Примечание. В закрытых системах отопления с газовым или электрическим котлом группа безопасности чаще всего ставится для удобства контроля и обслуживания.

А вот источники тепла на твердом топливе обладают большой инерцией и сразу остановиться не могут. Даже автоматизированным пеллетным котлам требуется немного времени, чтобы сжечь топливо, попавшее в зону горения. А представьте себе топку, полную горящих дров? Термостат или контроллер при росте температуры в рубашке перекроют воздух моментально, но процесс прекратится далеко не сразу. Дрова не погаснут, а станут тлеть и в результате температура воды вырастет еще на несколько градусов. Предотвратить вскипание и взрыв может только группа безопасности для твердотопливного котла, оттого она является непременным атрибутом теплогенераторов этого типа.

Примечание. Большинство производителей изначально комплектуют свои твердотопливные агрегаты группой безопасности.

Как выбрать?

Выбрать подходящую модель не сложно, смотреть нужно на:

1. Максимально допустимую мощность системы (кВт), на которую рассчитан узел. Обычно это 44, 50 или 55 кВт. Если система имеет меньшую мощность – отлично, если же большую – необходимо искать более прочный вариант.
2. Давление срабатывания предохранительного клапана. Как правило, в готовые узлы устанавливают клапаны с фиксированным значением – 1,5 бар, 3 бар, 4 или 6 бар. Давление срабатывания должно соответствовать максимально допустимому рабочему давлению наиболее уязвимого элемента систем отопления – обычно это стальной теплообменник котла, рассчитанный на 2 или 3 бар. Предохранительные клапаны на 2 бар, несмотря на достаточный спрос, в продаже найти трудно, выход из ситуации – собрать узел своими руками, купив предохранительный клапан и прочие элементы по отдельности (об этом смотрите далее).
3. Рабочая температура – это допустимая температура теплоносителя, практически у всех современных моделей она в пределах -10°С – 110°C, чего более, чем достаточно.
4. Совместимость с теплоносителем – если вместо воды в качестве теплоносителя используется антифриз.
5. Диаметр резьбового соединения – оно может быть диаметром 1″, 1/2″ или 1,4″. Можно подобрать и несоответствующий по диаметру резьбы узел, но тогда придется позаботиться о подборе переходника, что не всегда просто.

Важно обратить внимание и на материал изготовления, оцинкованная сталь или нержавейка – хороший, но не лучший вариант. Более дорогими, но более прочными, износостойкими и еще более устойчивыми к коррозии являются изделия из латуни

Более дорогими, но более прочными, износостойкими и еще более устойчивыми к коррозии являются изделия из латуни.

Материал изготовления не всегда указывается в характеристиках, кроме того, коллектор может быть изготовлен из стали, а остальные элементы – из латуни.

Как правильно собрать узел своими руками

Правильно скомпонированная группа безопасности должна быть в форме тризубца, чтобы воздухоотводчик находился посередине, непосредственно над патрубком под группу безопасности. Так воздух в него будет поступать гарантированно, без каких-либо препятствий.

Самодельная группа безопасности включает в себя такие элементы:

• манометр, автоматический воздухоотводчик и предохранительный клапан;
• 2 стальных или латунных угольника под 90° с внешней и внутренней резьбой (диаметр подбирается под диаметр резьбы модулей и крестовины);
• 1 стальная или латунная крестовина;
• 1 муфта/ниппель для соединения узла готового узла с тройником системы отопления;
• пакля или силикон для уплотнения соединений (ФУМ-лента не рекомендуется, поскольку деформируется при температурах свыше 70-80°C).

Соединяем элементы в соответствии с фото ниже, подключаем к системе отопления и проверяем работоспособность.

Пример узла, собранного своими руками.

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

Принцип работы мембранного расширительного бачка

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Виды мембран для расширительных бачков в системах закрытого типа

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

• объем системы отопления составляет 28 литров;
• размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
• размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком. Во фланцевых моделях покупают только мембрану

Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

Схема установки расширительного бака для отопления мембранного типа

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Циркуляционный насос

Циркуляционный насос обеспечивает работоспособность закрытой системы отопления. Его мощность зависит от многих факторов: материала и диаметра труб, количества и типа радиаторов, наличия запорной и терморегулирующей арматуры, протяженности труб, режима работы оборудования и т.д. Чтобы не вдаваться в тонкости расчета мощности, циркуляционный насос можно выбрать по таблице. Выбираете ближайшее большее значение по отапливаемой площади или планируемой тепловой мощности системы, в соответствующей строке в первых колонках находите требуемые характеристики.

Можно параметры циркуляционного насоса выбрать по таблице

Во второй колонке находим мощность (какой объем теплоносителя он способен прокачать за час), в третьей — напор (сопротивление системы), который он в состоянии преодолеть.

Выбирая циркуляционный насос в магазине, желательно не экономить. От его работоспособности зависит вся система. Потому, лучше не экономить и выбрать проверенного производителя. Если же решите покупать неизвестное оборудование, надо каким-то образом проверить его на уровень шумов. Этот показатель особенно критичен если отопительный узел устанавливается в жилом помещении.

Схема обвязки

Как уже говорили раньше, циркуляционные насосы ставятся в основном на обратном трубопроводе. Раньше это требование было обязательным, сегодня — это только пожелание. Материалы, которые используются при производстве выдерживают нагрев до 90°C, но все же лучше не рисковать.

В системах, которые могут работать и с естественной циркуляцией, при установке необходимо предусмотреть возможность снять или заменить насос без необходимости слива теплоносителя, а также для возможности работы без насоса. Для этого устанавливается байпас — обходной путь, по которому может протекать теплоноситель при необходимости. Схема установки циркуляционного насоса в таком случае на фото ниже.

Установка циркуляционного насоса с байпасом

В закрытых системах с принудительной циркуляцией байпас не нужен — без насоса она неработоспособна. Но вот два шаровых крана с обоих сторон и фильтр на входе нужны. Шаровые краны дают возможность, при необходимости, снять устройство для техобслуживания, ремонта или замены. Фильтр-грязевик предотвращает засорение. Иногда, как дополнительный элемент надежности, между фильтром и шаровым краном ставят еще обратный клапан, который предотвратит движение теплоносителя в обратном направлении.

Схема подключения (обвязки) циркуляционного насоса в систему отопления закрытого типа

Элементы конструкции

Схема группы безопасности отопления предусматривает использование всех элементов конструкции. В противном случае блок будет функционировать неправильно, что может привести к различным поломкам и авариям.

Точный манометр

Это прибор рассчитан на измерение давления (в атмосферах или барах) и моментальную выдачу результатов. Для этого на манометре проградуирована шкала и имеются две стрелки. Одна из них показывает давление в системе отопления, а вторая — предельное значение, которое устанавливается при настройке.

1. Для трубопроводов систем отопления, установленных в многоквартирных домах, — 1,5 бара.
2. В загородных одноэтажных строениях — от 2 до 3 бар.

Кран Маевского

Автоматический воздухоотводчик обязательно нужно устанавливать в систему безопасности отопления частного дома и городской квартиры. Делать это лучше всего на максимально возможной высоте. Такая особенность обусловлена тем, что воздух легче теплоносителя. Он движется вверх и скапливается там, препятствуя правильной работе оборудования.

Читать так же: как правильно выпустить воздух из батареи отопления.

Воздух может появиться из-за следующих факторов:

1. Резиновые уплотнители низкого качества или их преждевременный износ.
2. Первый пуск установки и заполнение труб теплоносителем.
3. Образование коррозии внутри магистралей прибора.
4. Неправильный монтаж или несоблюдение условий герметичности.
5. Подпитка водой.

Подобный кран защищает вашу систему отопления от попадания различной грязи

Кран Маевского устроен таким образом, что мельчайшие частицы грязи никак не смогут попасть в воздушную камеру. Воздухоотводчик собирается из таких деталей:

• корпус с крышкой;
• жиклёр;
• поплавок;
• золотник;
• держатель;
• уплотнительные кольца корпуса и клапана;
• пробка;
• пружина.

Предохранительный клапан

Во время работы отопительной системы увеличение объёма теплоносителя компенсируется расширительным баком, который монтируется поверх нагревательных устройств и труб. Пользователь самостоятельно задаёт нужную температуру на выходе, что приводит к изменению уровня жидкости в расширительном баке.

В большинстве случаев работоспособность этого узла остаётся эффективной на протяжении длительного времени. По мере износа увеличивается вероятность возникновения какой-либо поломки. Определить проблему визуально абсолютно невозможно, так как её корень скрыт внутри трубопровода. Такая неисправность приведёт к быстрому повышению давления и разрушению узлов отопительной системы. Для борьбы с этим явлением применяется предохранительный клапан. Он устанавливается вместе с другими деталями группы безопасности и защищает устройство от поломки. Кроме этого, владелец жилого помещения увидит сброс жидкости, что подтвердит наличие проблемы.

Перед началом эксплуатации необходимо проверить защитный клапан на работоспособность. Сделать это можно следующим образом:

1. Рукоятка, которая находится в верхней части, поворачивается по указанному направлению и открывает воду.
2. Затем те же действия проделываются в противоположном направлении.
3. Если жидкость всё равно будет вытекать, то необходимо открывать и закрывать клапан безопасности несколько раз подряд.
4. Если выполненные манипуляции не дали нужного результата, то клапан сломан и должен быть заменён на новый.