Защита системы отопления от повышенного давления

Журнал «Новости теплоснабжения», № 3, (19), март, 2002, С.22 – 25, www.ntsn.ru

Мартынов С.М., государственный инспектор, ГУ «Брянскгосэнергонадзор»

Из опыта эксплуатации крупных систем теплоснабжения (СТ), которые оснащены большим объемом запорной арматуры, насосного оборудования, а так же имеющих большую протяженность сетей и высокое гидравлическое сопротивление, известны трудности при обеспечении высокой степени их надежности. В частности, это относится как к крупным квартальным или районным котельным, так и к присоединенным сетям и системам теплопотребления. В таких СТ существует высокая вероятность возникновения аварийных либо переходных гидравлических процессов, характеризуемых колебаниями либо повышением давления сетевой воды, значения которых выходят за пределы допустимых значений прочностных характеристик оборудования и сетей. Подобные процессы возможны и в СТ невысокой мощности и протяженности, и кроме того могут иметь характер гидравлического удара. Степень же надежности проектируемых и, в большей степени эксплуатируемых СТ, является одним из важнейших факторов при осуществлении договорных отношений между теплоснабжающими организациями (ТСО) и потребителями тепловой энергии.

Отсутствие в составе СТ специализированных устройств защиты от названных явлений в значительной степени усугубляет аварийную ситуацию, приводит к цепному характеру ее распространения и серьезным последствиям для системы теплоснабжения, таким как:

— повреждение тепломеханического оборудования источников теплоснабжения;

— разрыв сетевых трубопроводов с затоплением помещений источников теплоснабжения, выводом из строя электрооборудования и потерей собственных нужд;

— прекращение теплоснабжения объектов ЖКХ и социальной сферы, предприятий, влекущее с серьезные социальные последствия и нанесение материального ущерба;

— разрыв отопительных приборов внутренних систем теплопотребления с затоплением помещений.

Подобные инциденты могут сопровождаться травматизмом обслуживающего персонала ТСО и третьих лиц.

Нарушения нормального гидравлического режима СТ имеют следующие технические причины:

— аварийные отключения сетевых и подпиточных насосов ТСО;

— закрытие (открытие) регуляторов, запорной, предохранительной и обратной арматуры на источниках теплоснабжения, в тепловых сетях и в тепловых пунктах потребителей (причем разрывы коррозионно-ослабленных трубопроводов могут происходить даже в случае плановых переключений в тепловых схемах, при перепуске насосов, уменьшении или увеличении подпитки сети);

— вскипание воды в котлах и оборудовании ТСО;

— разрывы магистральных сетевых трубопроводов.

В зависимости от инерционности системы трубопроводов и характеристик возмущения переходные гидравлические режимы можно подразделить на условно-стабильные и на гидравлические удары. Обе разновидности могут носить характер затухающего колебательного процесса.

Последние отличаются высокими значениями мгновенных давлений, высокой скоростью нарастания и спада давления (т.е. динамическим воздействием на оборудование) и высокой скоростью распространения. Вероятность гидравлического удара в СТ выше с увеличением длин и диаметров трубопроводов, а так же при оснащении СТ такими устройствами, отказ или срабатывание которых приводит к быстротечному знакопеременному изменению скорости теплоносителя (в т.ч. локальному), нарушению неразрывности потока, локальному понижению давления с достижением температуры кипения, вскипанию и последующей конденсации теплоносителя. Кроме того, величина скачкообразного приращения давления и скорость распространения ударной волны, вызванной гидроударом, находятся в пропорциональной зависимости от скорости и расхода теплоносителя в трубопроводе, а так же от степени упругости материала трубопровода.

Условно-стабильные режимы характеризуются монотонными нарушениями стационарного гидравлического режима, при которых скорость изменения (в т.ч. нарастания) давления невысока. Подобные режимы наиболее часто являются следствием операций с регулирующими клапанами, закрытия или открытия арматуры с электроприводом.

Кроме того, СТ обладают следующей особенностью: существует значительный разброс допустимых давлений для оборудования и трубопроводов, установленных в ТСО, тепловых сетях и системах теплопотребления. Например, системы теплопотребления, укомплектованные чугунными радиаторами, имеют допустимое давление 0,6 МПа и присоединены по зависимой схеме к тепловым сетям, имеющим допустимое давление 1,6 МПа. А эта разница обусловливает необходимость применения защиты от повышения давления, так как колебания последнего, возникающие, к примеру при отключении сетевых насосов, недопустимы для такой отопительной системы.

Таким образом, учитывая вероятность возникновения названных аварийных режимов необходимо разработать принципы практического применение для СТ комплекса работ по расчету параметров переходных гидравлических процессов и режимов, выявлению необходимости оснащения системы специальными устройствами защиты с определенными характеристиками (быстродействие; пропускная способность; простота в настройке и эксплуатации; стоимость). Следует сделать вывод, что приступать к проектированию и монтажу защитных устройств рационально только после проведения анализа гидравлического режима СТ.

Помимо технических проблем существуют и организационные. Заключаются они в необходимости разграничения степени ответственности субъектов теплоснабжения единой СТ, по соблюдению требований НТД, которые регламентируют предельные отклонения параметров и объем оснащения элементов СТ устройствами автоматики, регулирования и защиты, а так же договорных обязательств сторон по качеству тепловой энергии, в т. ч. и в аварийных ситуациях. Такие вопросы необходимо решать в порядке, определяемом Гражданским кодексом РФ (гл. 6 «Энергоснабжение»). Действующие же НТД предписывают установку специальных защитных устройств на всех элементах единой СТ, что вызывает многочисленные споры на всех стадиях взаимоотношений субъектов теплоснабжения:

· разработка проектов;

· выдача технических условий на присоединение систем теплопотребления;

· заключение договоров теплоснабжения;

· подготовка к ОЗП и получение акта готовности к эксплуатации систем теплопотребления;

· расследование технологических нарушений;

· определение долей ущерба, подлежащего погашению различными ведомствами.

Юридические взаимоотношения между субъектами теплоснабжения регламентируются следующими основными документами: Гражданским кодексом РФ, часть 2-я, в основном главой 6 «Энергоснабжение», а также договорами теплоснабжения, исходя из которых, требования, учитываемые при решении вопросов по защите оборудования СТ от недопустимого повышения давления теплоносителя, таковы:

· надежность теплоснабжения, т.е. глубина и длительность ограничений, а также количество и длительность отключений;

· качество тепловой энергии, т.е. взятое ТСО обязательство выдерживать на границе балансовой принадлежности (или эксплуатационной ответственности) с потребителем оговоренных в договоре параметров: минимального перепада давления в подающем и обратном трубопроводах при давлении в подающем трубопроводе не более оговоренного значения; давления в обратном трубопроводе в пределах , удовлетворяющих по условиям прочностных характеристик оборудования потребителя и обязательном заполнении теплопотребляющих установок (ТПУ) потребителя и др.;

· требования к режимам теплопотребления, т.е. соблюдение потребителем обусловленных договором максимального часового расхода теплоносителя в подающем трубопроводе, максимального часового расхода теплоносителя, не возвращенного абонентом в тепловую сеть ТСО (в т.ч. несанкционированный водоразбор) и др.

В случае если в договоре теплоснабжения не отображены обязательства сторон по качеству тепловой энергии и режимам теплопотребления, могут быть приняты требования действующих НТД, устанавливающих допускаемые пределы отклонений указанных выше параметров. В соответствии требований п. 4.11.8 «ПТЭ электрических станций и сетей РФ» (ПТЭ) на каждом источнике теплоснабжения «должна быть предусмотрена защита обратных трубопроводов от внезапного повышения давления», при этом должно быть обеспечено поддержание заданного давления на всасывающей стороне сетевых насосов в рабочем режиме тепловой сети и при останове сетевых насосов. Эксплуатационный режим работы СТ определяется требованиями п. 4.11.1 и п. 4.12.38 ПТЭ, в которых оговорены пределы отклонения давления в рабочем режиме. Кроме того, п. 4.12.36 и 4.12.39 определяют требования к качеству тепловой энергии в случае отсутствия таковых в договорах теплоснабжения. Пункт 4.12.40 ПТЭ содержит также требования по необходимости оснащения тепловых сетей «специальными устройствами, предохраняющими систему теплоснабжения от гидроударов при аварийном прекращении электроснабжения сетевых и перекачивающих насосов». Таким образом, ПТЭ не допускают отклонений давления сетевой воды в статических и переходных режимах во всех точках подающих и обратных трубопроводов, для всех видов оборудования по тракту сетевой воды вне зависимости от места нахождения оборудования и, соответственно, его балансовой принадлежности.

«Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей» (п. 2.2.17); СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» (п. 12.14); СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» (п.п.3.5; 4.47) так же требуют безусловной установки на тепловых пунктах потребителей автоматических устройств, которые в т.ч.: «должны обеспечивать… заданное давление в обратном трубопроводе… защиту систем теплопотребления от повышенного давления и температуры воды в случае превышения допустимых предельных параметров». «Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда» (1998г.) изд. п.п. 5.1.5 и 5.2.15 так же устанавливают требования к ТСО в части выдерживания параметров теплоносителя и недопустимости повышения давления.

Обобщая сказанное, можно сделать вывод: каждый элемент единой СТ (источник тепла, тепловые сети, системы теплопотребления) должен быть оборудован специальными устройствами защиты от недопустимого повышения (колебания; изменения ) давления теплоносителя, обеспечивающими поддержание заданного давления на границах эксплуатационной ответственности субъектов теплоснабжения при внезапных изменениях гидравлического режима, вызванных оборудованием данного элемента СТ. То есть, устройства защиты должны обеспечить поддержание давления в допустимых предел

Источник

Группа безопасности в системе отопления

Устанавливая автономную систему необходимо позаботиться и о безопасности

Владельцам автономных систем отопления нужно самостоятельно позаботиться о безопасной работе отопительного оборудования. В этом поможет установка группы безопасности для отопления. Она защитит от избыточного давления и предотвратит завоздушивание, сохраняя работоспособность системы в полном объеме. Механизм представляет собой набор устройств, обеспечивающих безаварийную работу схемы и контроль над давлением теплоносителя.

Составляющие механизма защиты

Группа безопасности состоит из металлического корпуса, на котором установлены элементы защиты и контроля:

Манометр. Это незаменимый прибор, который предоставляет объективную информацию о давлении внутри системы. Следует учитывать, что оптимальным принято считать то значение, которое подходит под параметры работы котла. Для большинства устройств этот параметр составляет 1,5 атмосферы.
Воздухоотводник. Такой себе центральный кран Маевского, способный работать в автоматическом режиме. То есть его не надо отвинчивать, а потом закручивать. Воздух устройством отводится автоматически. Механизм незаменим при возникновении внештатной ситуации. К примеру, автоматический регулятор температуры отказался работать. Теплоноситель в котле может закипеть. При этом гарантировано выделение воздуха, который способен разрушить целостность системы. Этот воздух будет удален с помощью прибора отвода.
Предохранительный клапан. Прибор всегда устанавливается выше котла и предназначен для сбрасывания излишков воды. При нагревании жидкость расширяется и создает дополнительное давление в закрытой системе. Это угрожает целостности магистралей или отдельных узлов. Предохранительный клапан выставляется на определенное значение давления и срабатывает в случае превышения этого параметра.

Обязательное условие для того, чтобы группа безопасности в системе отопления функционировала исправно – это профессиональный монтаж. Любые недоделки или оплошности во время установки делают бессмысленным само наличие защитного механизма. Ведь не факт, что он сможет адекватно отреагировать на критические параметры системы и уберечь ее от катастрофических последствий.

Принцип работы клапана

В случае перегрева системы отопления в трубопроводах расширяется теплоноситель. В открытых системах лишняя жидкость сможет поступить в расширительный бак, а вот в закрытых схемах ей деваться некуда. Давление постепенно нагнетается и через определенное время может достичь критического значения. Если его не понизить до приемлемого уровня, то вероятен выход из строя котла или нарушение герметичности одного из соединений.

Механизм предохранительного клапана устроен таким образом, что открывает путь для выхода лишней жидкости. Не стоит думать, что при его срабатывании система теряет много воды. Отопление среднего объема (приблизительно 150 литров) потеряет 2 бара давления, если количество жидкости уменьшится на 200 граммов (при условии температуры теплоносителя около 100 градусов Цельсия). В большинстве случаев для нормализации ситуации требуется сбросить не больше 100 граммов воды.

Таким образом, сравнительно недорогой прибор предотвратит выход из строя котельного оборудования и других элементов отопительной системы. К тому же он избавит от необходимости капительного ремонта, потребность в котором обязательно возникнет после прорыва тепловой магистрали. Поэтому для закрытых систем будет разумнее приобрести и установить группу безопасности для автономного отопления.

Группа безопасности для отопления – надежность и комфорт надолго

Группа безопасности или, как ее еще называют, блок безопасности для водяной системы отопления, очень важный элемент. Если вдруг возникнет аварийная ситуация (к примеру, выйдет из строя расширительный бачок), то в отопительной системе произойдет резкое увеличение давления, из-за чего может лопнуть труба или сломаться котел.

Чтобы этого не допустить, в таких случаях включают в работу группу безопасности. Она в автоматическом режиме спускает лишнее давление, тем самым не давая превышать установленную норму.

Основные моменты блоков безопасности

Любая группа безопасности состоит из четырех основных деталей:

Корпус из оцинкованной стали с резьбовыми подсоединениями, теплоизолированный или нет. На него крепятся все остальные детали.
Автоматический воздухоотводчик, изготовленный, как правило, из латуни. При повышении в системе отопления давления, он автоматически сбрасывает из нее лишний воздух, таким образом, обеспечивая ее бесперебойную работу. Устанавливается воздухоотводчик в самой верхней точке системы отопления.

Предохранительный (мембранный) клапан, функционирующий в автономном режиме. Данный элемент является обязательным для групп безопасности отопительных систем, снабженных расширительными (мембранными) бачками .
Такой клапан не допускает поломки составляющих отопительной системы в случае чрезмерного повышения давления (в особенности он защищает котельное оборудование).

Важно!
Так как котел самый чувствительный к повышению давления элемент системы, то предохранительный клапан приобретается с таким же порогом срабатывания, который максимально допустим при эксплуатации самого котельного оборудования (данная цифра указана в паспорте котла).
Кроме того, мембранный клапан монтируется так, чтобы в случае возникновения аварийной ситуации, он сбрасывал именно то давление, которое возникло внутри котла.

Манометр и термометр. Как вы уже догадались, они обеспечивают визуальный контроль над давлением и температурой в отопительной системе.

Манометр и термометр в одном корпусе

Иногда все эти детали монтируются на подающую трубу по отдельности, но обязательно так, чтобы предохранительный клапан находился выше котельного оборудования. Однако чаще все же ставится цельная группа безопасности в системе отопления. Так гораздо дешевле, быстрее и удобней.

Группа безопасности с иным внешним видом, но назначение и принцип функционирования все тот же

Обратите внимание!
По внешнему виду блоки безопасности могут различаться, однако, принцип работы у всех одинаковый.
Поэтому не стоит впадать в растерянность, если на выбор вам предложат устройства, не похожие на те, что изображены на приведенных в статье фотографиях.

Принцип работы

На этом фото видно, по какому принципу срабатывает предохранительный клапан

Давайте представим такую ситуацию: по какой-то причине расширительный (мембранный) бачок не уравновесил те расширения, которые необходимы для стабильной работы всей отопительной системы. Давление внутри системы нарастает.

И тут-то обязательно срабатывает предохранительный клапан: пружина клапана уже не может удерживать теплоноситель, сжимается, открывает вентиль, и происходит сброс давления.

Как осуществляется сброс давления?

Во-первых, через воздухоотводчик выходит лишний воздух.
Во-вторых, через боковой отвод предохранительного клапана сливается лишний теплоноситель.

Совет!
Дабы избежать ожогов при внезапном открытии клапана и выбросе лишнего теплоносителя, к его боковому отводу нужно присоединить отводную трубу и направить ее в канализационный слив.

Грамотная установка группы безопасности

Как правило, в настенных моделях отопительных котлов. такая группа уже установлена, и дополнительно приобретать ее не придется. А вот если у вас напольный котел (особенно это касается отечественных моделей), то блока безопасности в нем наверняка нет. Вам предстоит врезать его в систему отопления своими руками. Как это сделать?

В первую очередь давайте обговорим такой момент, как отсекающие шаровые краны (зачем мы затронули данный вопрос, вы поймете чуть позже). Во время монтажа отопительной системы необходимо сделать так, чтобы в случае поломки какого-либо ее элемента, можно было без особых трудностей отремонтировать или заменить его, при этом, не сливая весь теплоноситель системы отопления. Для этого устанавливаются отсекающие шаровые краны.

Предположим у вас в доме потек радиатор. Вы просто перекрываете два отсекающих крана, расположенных перед радиатором и после него, и снимаете сам радиатор. Таким образом, вся отопительная система продолжает работать, а это очень важно, особенно если за окном ниже нуля.

А вот если бы таких кранов не было, то пришлось бы сливать весь теплоноситель. На это уйдет много времени, сил, и что самое главное – пока идут ремонтные работы, система отопления не будет функционировать.

Совет!
На любой элемент отопительной системы желательно устанавливать отсекающие краны: будь то радиатор, циркуляционный насос, расширительный бачок и так далее.

А теперь поговорим непосредственно о группе безопасности.

Вот небольшая инструкция, рассказывающая о том, какое расположение блока будет правильным:

Устанавливаются группы безопасности на подающей трубе, в 1-1,5 метрах после котла.
В силу отсутствия нужных знаний, многие наши соотечественники, монтируя этот прибор, ставят отсекающие шаровые краны между ним и котлом, или же прямо на блок безопасности. Объясняют они это тем, что если котел сломается, то его можно будет легко отремонтировать или заменить.

Отсекающие краны, расположенные между блоком безопасности и котлом – не правильное расположение

Отсекающие краны, расположенные на группе безопасности – тоже не правильное расположение

Однако в обоих случаях установка осуществлена не правильно и, если котел сломается, сервисные центры откажут в гарантийном ремонте, ссылаясь на то, что оборудование установлено не по правилам. Такое расположение отсекающих кранов повышает вероятность перегрева системы и как следствие поломки котла при их перекрытии.

Правильная же установка группы безопасности осуществляется так, чтобы отсекающие краны находились за ней. Такое расположение элементов абсолютно верно, и в случае чего никто уже не сможет отказать в гарантийном ремонте.

На этой схеме показано, как правильно устанавливать все элементы водяной отопительной системы

Совет!
При выборе блока безопасности обратите внимание на продукцию Watts .
Приборы этого производителя являются самыми популярными среди российских граждан, так как имеют оптимальное соотношение цена/качество/долговечность.

Такое оборудование, как группы безопасности, позволяет жить и спать спокойно, не переживая за внезапный выход из строй системы отопления. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Группа безопасности для отопления

Valtec VT.460 – устанавливается в автономных отопительных системах с мощностью котла до 44 кВт. При замене сбросного клапана на более производительный, VT.460 может применяться с более мощными котлами. Стоимость – 1630 руб/ед.

Группа безопасности для отопления – элемент отопительной системы, обеспечивающий ее безопасную работу (защиту от чрезмерного давления), а также автоматическое удаление воздуха.

Конструкция

Группа безопасности включает в себя латунный никелированный (бронзовый, чугунный или из оцинкованной стали) корпус, на котором установлены устройства, обеспечивающие стабильное функционирование и безопасность работы системы отопления:

Предохранительный сбросной клапан. Является одним из основных элементов группы безопасности, т.к. именно он в случае аварийной ситуации не позволит давлению в системе превысить заданное значение и повредить отдельные элементы системы отопления. Как правило, для систем отопления частных домов порог срабатывания сбросного клапана составляет 3 атмосферы;
Автоматический воздухоотводчик. Позволяет в автоматическом режиме, без вмешательства человека, удалять воздух из системы отопления. Все что необходимо сделать для начала работы воздухоотводчика это открутить запирающий колпачок на несколько оборотов. Как правило, производители поставляют воздухоотводчики с закрученными колпачками, что позволяет избежать попадания грязи внутрь устройства. Автоматические воздухоотводчики чувствительны к загрязнениям, в том числе к чистоте теплоносителя. В случае, если система не оснащена устройствами очистки теплоносителя, воздухоотводящее отверстие может часто забиваться разнообразными загрязнениями (ржавчина, песок, окалина, накипь и т.д.);
Манометр. Показывает давление в системе отопления.

Стандартная компоновка группы безопасности для котла.

Примечание! В качестве теплоизоляции для корпуса группы безопасности часто применяется упаковка самой группы, выполненная из пенопласта или вспененного полиуретана/полипропилена.

Некоторые производители оснащают воздухоотводчик и манометр специальными отсечными устройствами, позволяющими быстро снимать приборы без слива теплоносителя из системы. При выкручивании воздухоотводчика или манометра отсечное устройство автоматически перекрывает поступление теплоносителя.

Группа безопасности для мембранного бака Watts GAG KAV.

Существуют группы безопасности для расширительного бака, которые отличаются от «обычных» тем, что имеют специальный корпус, предназначенный для настенного крепления расширительного бака. Помимо этого, они оснащаются арматурой, которая позволяет снимать бак для ремонта или замены без слива теплоносителя из отопительной системы (для этих целей также часто используются обычные шаровые краны).

Монтаж группы безопасности

Группу безопасности необходимо устанавливать на выходе из котла или бойлера. При этом на участке трубопровода между котлом и группой безопасности запрещается устанавливать какую-либо запорную арматуру или сетчатый фильтр (т.к. в противном случае при перекрытии запорного крана, либо засорении фильтра котел останется без защиты, что может привести к печальным последствиям). Помимо этого, установка крана/фильтра приведет к заужению сечения.

Установка группы безопасности в системе отопления.

Важно! С течением времени, пластиковый золотник сбросного клапана может прикипать. Для предотвращения этого, следует время от времени открывать клапан путем поворота ручки до щелчка. Периодичность таких проверок указывается производителями в инструкциях (как правило, это 1 раз в 1-12 месяцев).

Прибор подсоединяется к трубопроводу таким образом, чтобы воздухоотводящее устройство и сбросной клапан располагались строго вертикально. При этом трубопровод, на котором устанавливается блок безопасности для системы отопления, должен быть выше котла.

Группа безопасности расширительного бака Valtec VT.495. Стоимость 1700 руб/ед.

В случае присоединения к предохранительному клапану дренажной трубы, соединение должно осуществляться с обрыванием потока. При срабатывании клапана, это позволит визуально наблюдать за сбросом теплоносителя.

Помимо этого, длина дренажной трубы не должна превышать 2 м и иметь не более 2 изгибов, а ее диаметр должен быть такой же как диаметр у выхода предохранительного клапана. Если условия на объекте не позволяют этого добиться, то диаметр дренажной трубы должен быть на размер больше, чем выход предохранительного клапана, но даже в этом случае, труба не должна иметь более 3 изгибов, и быть длинной более 4 м.

Источники: https://gidotopleniya.ru/kotly-i-kotelnoe-oborudovanie/gruppa-bezopasnosti-dlya-otopleniya-sostavlyayushhie-4084, https://otoplenie-gid.ru/elementy/570-gruppa-bezopasnosti-dlya-otopleniya, https://otoplenie-guide.ru/oborudovanie/komplektuyushie/gruppa-bezopasnosti

Источник