Устройство, функции и принцип работы предохранительного клапана для водонагревателя

Безопасность устройств, связанных с обеспечением комфорта в доме, – одно из важнейших условий их правильной эксплуатации. А если работа таких приборов связана не только с опасным напряжением, но еще и с высокой температурой, то этот фактор выходит на передний план.

Бытовые водонагреватели накопительного типа на случай непредвиденных обстоятельств оснащаются группой безопасности, которая включает как электронные, так и механические компоненты. Предохранительный клапан бойлера является одним из таких устройств и защищает водонагреватель от избыточного давления. Рассмотрим его конструкцию, принцип работы и отличия различных моделей. В дальнейшем эти знания смогут помочь при устранении проблем, связанных с протечками и неисправностями предохранительных клапанов.

Для чего нужен предохранительный клапан

Как известно из школьного курса физики, любая жидкость при нагревании расширяется. При нагревании от 20 °С до 90 °С объём воды увеличивается примерно на 3%. В том же учебнике за 7 класс сказано о том, что вода является несжимаемой жидкостью. А это значит, что примерно трём литрам вещества в баке некуда будет деться. Согласно термодинамическим канонам, с ростом температуры повышается и давление на стенки внутреннего бака бойлера.

Для контроля над процессом нагрева производители встраивают в свои устройства терморегуляторы и термостаты. Первые служат для контроля температуры, а вторые предназначены для отключения ТЭНов при её критических значениях. А теперь представьте себе, что может произойти при отказе этих деталей. Закипание воды значительно повысит давление внутри бойлера. Высокое давление спровоцирует повышенную температуру жидкости. При давлении в 10 атмосфер вода кипит при 180 °С. Процесс повышения давления и температуры будет нарастать как снежный ком до тех пор, пока не разрушится внутренний бак. В образовавшуюся трещину хлынет кипящая вода, а на её место из водопровода начнёт поступать холодная. Далее произойдет мгновенное вскипание новой порции жидкости с сильнейшим парообразованием. Давление повысится настолько, что произойдет взрыв.

Чтобы избежать пагубных последствий, связанных с критическим повышением давления, необходим предохранительный клапан. В нужный момент он произведет сброс части жидкости наружу.

Предохранительный клапан бойлера не только защищают прибор в критических ситуациях, но и имеет другие важные функции:

• Не допускать вытекания нагретой воды из бака в напорный трубопровод;
• Сглаживать неравномерность давления воды на входе в водонагреватель, препятствуя образованию гидроударов.
• Осуществлять слив воды из бойлера при проведении ремонта или профилактического обслуживания.

Клапаны для бойлеров могут иметь различную конструкцию, комплектоваться дополнительными кранами, датчиками и т.д. Главное, чтобы установленный прибор отвечал всем требованиям системы подачи горячей воды.

Конструкция

Конструктивное исполнение предохранительного клапана водонагревателя включает два элемента – собственно предохранительный механизм и обратный клапан. Эти устройства имеют общую рабочую полость внутри двух тонкостенных цилиндров, соединенных между собой под прямым углом. Обратный клапан установлен внутри цилиндра большего диаметра и представляет собой обычный тарельчатый клапан с седлом, исполненным в корпусе устройства. Нарезанная на краях внутренней части цилиндра резьба позволяет присоединять прибор к водопроводу с одной стороны и входному патрубку бойлера с другой.

Предохранительный механизм, размещённый в цилиндре меньшего размера, устроен аналогично, имея отличие лишь в повышенной жёсткости пружины (у некоторых моделей этот параметр можно регулировать). За тарелкой предохранительного клапана располагается отверстие для слива избыточного объема жидкости из бойлера. В большинстве защитных клапанов предусматривается наружный рычаг, воздействием на который можно принудительно отжать тарелку от седла. Такая конструкция позволяет слить воду из водонагревателя без его отсоединения от трубопроводов, а также проверить исправность прибора.

Предохранительные клапаны для бойлеров можно разделить на три группы:

• Устройства для водонагревателей ёмкостью до 100л;
• Предохранительные клапаны бойлеров объёмом от 100 до 200л;
• Группы безопасности водонагревателей ёмкостью от 200л.

Устройства первой группы чаще всего представляют собой недорогие предохранительные клапаны китайского производства. Они выполнены в неразборном корпусе и имеют короткий термин эксплуатации. Главным их преимуществом является низкая цена, поэтому менять такие клапаны можно хоть каждый год. Отметим, что встречаются и исключения в виде изделий достойного качества от именитых производителей. Как правило, такие устройства входят в комплект поставки водонагревателей.

Группы безопасности бойлеров объемом от 100 до 200л представляют собой более серьёзные изделия. Кроме предохранительного клапана, настроенного на срабатывание при усилии в 7 атмосфер и обратного клапана в их конструкцию входит шаровой кран и специальный патрубок для подключения к канализации. Оригинальная насадка позволяет визуально оценивать процесс слива воды. Часто такие клапаны имеют разборный корпус и позволяют заменить неисправные элементы.

Группы безопасности для водонагревателей повышенной ёмкости (от 200л) в дополнение к стандартному оснащению могут иметь манометр, редуктор давления, сетчатый фильтр с отстойником и другие элементы.

При установке водонагревателя не допускается установка вместо предохранительного клапана подрывного или аварийного клапана, предназначенного для встраивания в отопительные системы.

Принцип работы

Механизм работы предохранительного клапана можно представить следующим образом:

• Когда на напорном трубопроводе открывается запорный вентиль, давление воды способствует отодвиганию тарелки обратного клапана от седла. Вода беспрепятственно поступает в бак водонагревателя до тех пор, пока давление внутри ёмкости не уравнивается с водопроводным. Под действием пружины клапан закрывается.
• При повышении температуры, внутри ёмкости растет и давление нагретой воды на тарелку обратного клапана. Это не позволяет ему открыться, обеспечивая герметичность системы даже при отсутствии воды в водопроводе.
• К дренажному отверстию вода из трубопровода доступа не имеет, так как тарелка предохранительного клапана прижата к седлу мощной пружиной, настроенной на давление воды, превосходящее водопроводное в несколько раз.
• При уменьшении давления воды в бойлере вследствие водоразбора, обратный клапан открывается снова, обеспечивая своевременное наполнение бака водой.
• Критическое повышение давления воды внутри бака, которое чаще всего происходит по вине терморегулятора или термостата, приведет к сжатию пружины предохранительного клапана. Тарелка механизма отойдет от седла, и часть жидкости будет сброшена через дренажное отверстие.

Бойлер сможет работать и при отсутствии запорного клапана. При повышении давления внутри бака определённый объем горячей воды будет выдавливаться обратно в водопровод. Из-за этого водонагревателю придется греть дополнительный объём жидкости, что негативно скажется на его экономичности. Кроме того, тёплая вода появится и в кранах, предназначенных для холодной жидкости, а это уже никуда не годится. Те, кто считает предохранительный клапан лишним элементом системы, могут убедиться в этом на собственном опыте.

Чаще всего предохранительный клапан присоединяют непосредственно к входному патрубку водонагревателя. При этом стрелка, нанесенная на корпус прибора, показывает направление движения воды.

На дренаж рекомендуется устанавливать прозрачный шланг, край которого выводят в канализацию или подходящую ёмкость. Такое решение позволяет контролировать работу защитного устройства, хоть и не избавляет от необходимости регулярной проверки его работоспособности. Исправность прибора можно проверить, кратковременно нажав на его рычаг. При этом из дренажного отверстия должна политься вода. В некоторых моделях предохранительных клапанов вместо рычага производители устанавливают кнопку или ручку. В таких случаях перед проверкой прибора необходимо изучить соответствующий пункт инструкции по эксплуатации.

От правильной и надёжной работы предохранительного клапана зависит жизнь и безопасность ваших близких. Регулярный осмотр и проверка этого прибора позволят избежать неприятностей, связанных с поломкой бойлера.