Pojistný ventil v topném systému: typy, účel, schémata a montáž

V důsledku nesprávného provozu, teplotních výkyvů a tlakových rázů může docházet k poruchám v provozu autonomních topných systémů. Negativní důsledky v takových situacích jsou kritické: od poruchy jednotlivých komponentů až po zničení budov a vážné ohrožení života.

Odstranit nebezpečná rizika pomůže pojistný ventil v topném systému. Co to je a jaký je jeho princip činnosti? Těmito otázkami se budeme zabývat v našem článku. Dále rozebereme druhy těchto ventilů a uvedeme hlavní rozdíly mezi nimi, probereme pravidla instalace do topného systému a poskytneme doporučení pro výběr a nastavení pojistné armatury.

K čemu slouží pojistný ventil?

Topné systémy se plní vodou o teplotě přibližně 15 stupňů. Při cirkulaci v uzavřeném okruhu se topné médium ohřívá a výrazně zvětšuje svůj objem. V té době výrazně vzrůstá tlak působící na vnitřní povrch trubek a zařízení instalovaných v systému.

Překročení přípustné normy, ve většině případů více než 3,5 bar, má za následek:

• netěsnost v místech spojů částí potrubí;
• poškození nebo prasknutí spojovacích prvků a trubek z polymerů;
• výbuch kotle;
• zkrat elektrického zařízení v kotelně.

Nejvyšší riziko havarijních situací je typické pro kotle na tuhá paliva, u kterých je obtížné regulovat výkon tepelného výdeje.

Výkon elektrického a plynového zařízení lze rychle upravit od startovacích hodnot až po maximální a naopak. Často je v nich přítomna bezpečnostní automatika, která vypíná pracovní prvky při nadměrném zvýšení teploty.

Intenzita hoření dřeva, uhlí a jiného paliva v kotli na tuhá paliva se upravuje otevíráním/zavíráním klapky. Přitom síla tepelného výdeje se nemění okamžitě, ale postupně. Kvůli setrvačnosti generátoru tepla se může kapalné topné médium silně přehřát.

Spolu s tlakoměrem měřícím tlak a odvzdušňovačem odstraňujícím vzduch ze systému je pojistný ventil často součástí bezpečnostní skupiny.

Když se dřevo v komoře dobře zahřeje a ohřeje vodu v síti na požadovanou teplotu, přívod vzduchu se uzavře a aktivní plamen začne zhasínat.

Nicméně v rozžhaveném stavu topeniště nadále uvolňuje nahromaděné teplo. Při dosažení 90-95 stupňů se teplonosná látka vaří a spouští nevyhnutelnou intenzivní tvorbu páry. V důsledku toho dochází k prudkému nárůstu tlaku.

Právě v takových situacích se aktivuje pojistný ventil. Po dosažení mezní hodnoty tlaku otevře uzávěr a uvolní cestu pro vzniklou páru ven. Po stabilizaci hodnot se ventil automaticky uzavře a opět přejde do klidového režimu.

Jeho montáž je povinná nejen u kotlů na tuhá paliva, ale také u parních kotlů a pecí vybavených vodním okruhem. Mnoho modifikací topného zařízení je tímto přístrojem vybaveno již ve fázi výroby. Tento ventil je často jedním z prvků bezpečnostní skupiny. Obvykle se zařízení zařezává přímo do výměníku tepla nebo instaluje do potrubí v blízkosti kotle.

Druhy zařízení a princip činnosti

Konstrukce pojistného ventilu zahrnuje dvě povinné součásti: uzavírací část tvořenou sedlem a uzávěrem a nastavovač silového působení. Rozlišujeme několik typů zařízení s vlastními specifiky. Klasifikují se podle určitých znaků.

Klasifikace #1 — podle přítlačného mechanismu

V topných systémech rodinných domů, bytů a průmyslových zařízení s malým výkonem se dává přednost pružinovému typu výrobku.

Hlavním pracovním prvkem přístroje je pružina. Ta podpírá membránu, která uzavírá sedlo. Na tyči spojené s rukojetí je umístěna podložka, do které se opírá horní část pružiny. Poloha podložky a přítlak na membránu se reguluje rukojetí.

Zařízení se vyznačuje jednoduchou a spolehlivou konstrukcí, kompaktními rozměry, možností kombinace s dalšími prvky bezpečnostního bloku a dostupnou cenou. Síla stlačení pružinového mechanismu závisí na parametru tlaku, při kterém ventil aktivuje. Na rozsah nastavení má vliv pružnost samotné pružiny.

Princip činnosti pružinových pojistek je následující:

• na uzávěr zařízení působí proud vody;
• pohyb teplonosné látky je omezen silou pružiny;
• kritický tlak překročí sílu stlačení a zvedne tyč šoupátka nahoru;
• kapalina je odváděna do výstupního hrdla;
• vnitřní objem vody se stabilizuje;
• pružina uzavře uzávěr a vrátí jej do původní polohy.

Tělo pružinového zařízení je vyrobeno z kvalitní vysokopevnostní mosazi za použití technologií a metod horkého lisování. Při výrobě pružiny se používá ocel. Membrána, těsnění a rukojeť jsou vyrobeny z polymerů.

Některé značky vyrábějí zařízení s již nastavenými továrními parametry. V nabídce jsou také modely, které se nastavují na místě instalace během uvádění do provozu.

Ventily jsou otevřené a uzavřené. V prvním provedení se teplonosné médium vypouští do atmosféry, ve druhém se vypouští do zpětného potrubí.

Pákové závažové pojistky nejsou tak rozšířené. V soukromých autonomních systémech s kotlem se montují zřídka. Jejich použití je soustředěno v průmyslovém odvětví ve velkých výrobách, kde průměr potrubí činí nejméně 200 mm.

Sílu na tyč v těchto mechanismech nedává pružina, ale závaží zavěšené na páce. Pohybuje se po délce páky a reguluje sílu, kterou je tyč přitlačována k sedlu.

Pákový závažový ventil se otevře, když tlak média ze spodní části šoupátka překročí hodnoty vycházející z páky. Poté voda odchází přes speciální vypouštěcí otvor.

Nastavení pákových závažových pojistek se provádí posouváním táhla po páce. Aby se zabránilo neoprávněné nebo náhodné změně, závaží se upevňuje šrouby, zakrývá se speciálním krytem a zamyká se zámkem.

Aktivační tlak, stejně jako rozsah nastavení, je určen délkou páky a hmotností závaží. Pákové pojistky se z hlediska spolehlivosti vyrovnají pružinovým přístrojům, ale jsou dražší. Zařízení se instalují na přírubové spojovací díly potrubí s jmenovitým průměrem od 50 a více.

Klasifikace #2 — podle výšky zdvihu uzávěru

U nízkozdvižných pojistných ventilů se uzávěr nezvedá výše než na 0,05 průměru sedla. Mechanismus otevírání u takového zařízení je proporcionální.

Vyznačuje se nízkou průtokovou kapacitou a nejjednodušší konstrukcí. Nízkozdvižné zařízení se používá na nádobách s kapalným médiem.

Plnozdvižná zařízení jsou vybavena dvoupolohovým mechanismem otevírání. Jsou jimi vybaveny nejen nádoby s kapalinami, ale také systémy, ve kterých cirkulují stlačitelná média (stlačený vzduch, pára, plyn).

U plnozdvižných přístrojů je zdvih uzávěru vyšší. To znamená, že jejich průtoková kapacita je mnohem lepší než u předchozí varianty, a proto jsou schopny vypouštět větší objemy přebytečného teplonosného média.

Klasifikace #3 — podle rychlosti spouštění

Uzávěr proporcionálních pojistných ventilů se otevírá postupně. Obvykle je velikost otevření úměrná nárůstu tlaku působícího na vnitřní povrch. Současně se zdvihem mechanismu se plynule zvyšuje objem vypouštěného teplonosného média.

Konstrukce zařízení neomezuje možnosti jejich použití ve stlačitelném médiu, ale přesto převládají v systémech s vodou a jinou kapalinou.

Mezi výhody pojistných ventilů s proporcionální rychlostí aktivace patří nízká cena, jednoduchá konstrukce, absence vlastních kmitů, dávkové otevírání na úrovni hodnot potřebných pro udržení konkrétních provozních parametrů.

Zvláštností dvoupolohových ventilů je okamžitá aktivace s úplným otevřením po dosažení mezních hodnot tlaku v systému, při kterých se otevře uzávěr pojistky.

Odborníci doporučují provozovat tato zařízení ve stlačitelných médiích. K jejich hlavním nevýhodám patří přítomnost charakteristických vlastních kmitů uzávěru.

Při montáži dvoupolohového ventilu v topném systému s kapalným teplonosným médiem je třeba vzít v úvahu, že během prudkého otevření uzávěru dojde k vypuštění velkého množství vody.

Kvůli tomu příliš rychle klesne tlak. Ventil se okamžitě uzavře, což bude mít za následek hydraulický ráz. Proporcionální zařízení taková rizika nezpůsobují.

Zvláštnosti třícestných havarijních ventilů

Samostatně je třeba pohovořit o zařízení, které není spotřebitelům tak známé — třícestném ventilu s ručním nebo elektrickým přepínačem. Používá se v topných systémech s nízkoteplotními okruhy.

Konstrukce pojistek je vybavena třemi otvory, z nichž jeden je vstupní a dva výstupní. Proudy média řídí klapka ve tvaru koule nebo tyče. Pohybující se kapalina je přerozdělována otáčením.

Třícestné pojistky jsou vhodné pro kondenzační kotle a v případech, kdy z jednoho topného zařízení pracuje několik různých systémů.

Představme si situaci: v domě je realizováno schéma vytápění se systémem běžných radiátorů a podlahového topení. Technické požadavky pro fungování druhé varianty předpokládají nepříliš vysoké teploty teplonosného média.

Kotel ohřívá vodu ve stejném teplotním režimu pro všechny systémy. V podobných podmínkách vzniká potřeba přerozdělovacího zařízení, s jehož úkoly si třícestný ventil výborně poradí.

Odpovídá za následující funkce:

• vymezení oblastí;
• rozdělení hustoty toku podle zón;
• Napomáhá míchání teplonosné látky z hlavních větvení přívodu/zpátečky pro odeslání do potrubí podlahového topení chladnější vody, než do radiátorů.

Abyste nemuseli sami neustále kontrolovat teplotu média, je třeba se zaměřit na modely ventilů vybavené servopohonem.

Toto zařízení pracuje na základě snímače umístěného v nízkoteplotním okruhu. Při změně teplotních hodnot se aktivuje uzavírací mechanismus, který otevírá nebo zavírá přívod kapaliny ze zpátečky.

Podrobněji o druzích třícestného ventilu pro topení a kritériích jeho výběru jsme hovořili v následujícím článku.

Rady pro výběr optimálního modelu

Než se rozhodnete pro konkrétní pojistné zařízení, musíte se podrobně seznámit s technickými parametry kotelní jednotky.

Na činnost pojistného ventilu negativně působí záporné teploty. Proto je pro zařízení velmi důležitou vlastností přítomnost ochrany před zamrznutím.

Nezanedbávejte studium pokynů výrobce, ve kterých jsou uvedeny všechny mezní hodnoty.

Rozhodující roli při výběru zařízení pro topení hraje několik kritérií:

1. Výkon kotle.
2. Maximální přípustný tlak média pro tepelný výkon topného zařízení.
3. Průměr pojistného ventilu.

Je třeba zkontrolovat, zda regulátor tlaku v zařízení má rozsah, do kterého spadají parametry daného kotle. Spínací tlak by měl být o 25-30 % vyšší než provozní hodnota požadovaná pro stabilní provoz systému.

Čím vyšší jsou provozní hodnoty tlaku, tím méně času by měl přístroj věnovat sepnutí. Rozdíl mezi tlakem na začátku pohybu a při úplném otevření uzávěru by měl činit 15 % pro jmenovitou hodnotu menší než 2,5 atm, 10 % – pro vyšší parametry.

Průměr pojistného ventilu nesmí být menší než přípojka přívodní trubky. Jinak trvalý hydraulický odpor nedovolí pojistce plně plnit své přímé úkoly.

Optimálním materiálem pro výrobu zařízení je mosaz. Má malý součinitel tepelné roztažnosti, při kterém je vyloučeno zničení těla vlivem silného tlaku.

Regulační blok se vyrábí z tepelně odolných plastových materiálů, které si zachovávají potřebnou tuhost i při kontaktu s vroucí kapalinou.

Pravidla montáže a nastavení

Pokud plánujete samostatnou montáž pojistného ventilu pro topení, měli byste si předem připravit sadu nástrojů. Při práci se neobejdete bez francouzských a maticových klíčů, křížového šroubováku, kleští, metru, silikonového tmelu.

Než začnete pracovat, je nutné určit vhodné místo pro montáž. Pojistný ventil se doporučuje upevnit na přívodním potrubí nedaleko od výstupní příruby kotle. Optimální vzdálenost mezi prvky je 200-300 mm.

Všechny kompaktní domácí pojistky jsou vybaveny závitem. Pro dosažení úplné těsnosti při našroubování je nutné utěsnit trubku koudelí nebo silikonem. Použití FUM pásky se nedoporučuje, protože ne vždy odolá kriticky vysoké teplotě.

V normativní dokumentaci, kterou je každý přístroj vybaven, je montážní proces obvykle popsán krok za krokem.

Některá klíčová pravidla instalace jsou neměnná pro všechny typy ventilů:

• pokud pojistka není montována jako součást bezpečnostní skupiny, vedle ní se umístí manometr;
• u pružinových ventilů musí být osa pružiny v přísně svislé poloze a nacházet se pod tělesem zařízení;
• u pákovo-závažového zařízení se páka umisťuje vodorovně;
• na úseku potrubí mezi topným zařízením a pojistkou není povolena montáž zpětných ventilů, kohoutů, šoupátek, oběhového čerpadla;
• pro zabránění poškození tělesa při otáčení ventilu je třeba přistupovat klíčem z té strany, kde se provádí našroubování;
• odpadní trubka odvádějící teplonosné médium do kanalizační sítě nebo zpětné trubky se připojuje k výstupní přírubě ventilu;
• výstupní příruba se nepřipojuje k kanalizaci přímo, ale s využitím trychtýře nebo sběrné jímky;
• v systémech, kde cirkulace kapaliny probíhá podle přirozeného schématu, se pojistný ventil umisťuje v nejvyšším bodě.

Jmenovitý průměr přístroje se volí na základě metod vyvinutých a schválených Státním technickým dozorem. Při řešení této otázky je rozumnější obrátit se o pomoc na odborníky.

Pokud taková možnost není, lze zkusit použít specializované online programy pro výpočet.

Pro snížení hydraulických ztrát během tlaku média na talíř ventilu se montáž nouzového zařízení provádí se sklonem ke kotelně

Na seřízení ventilu má vliv typ přítlačné konstrukce. U pružinových zařízení je krytka. Předběžné stlačení pružiny se nastavuje jejím otáčením. Přesnost seřízení u těchto výrobků je vysoká: +/- 0,2 atm.

U pákových zařízení se nastavení provádí pomocí zvyšování hmotnosti nebo posouvání závaží.

Po 7-8 aktivacích instalovaného nouzového zařízení se opotřebí pružina a talíř, v důsledku čehož může dojít k porušení těsnosti. V takovém případě je vhodné vyměnit ventil za nový.

Závěry a užitečné video k tématu

Jak je konstruován a z čeho se skládá pojistný ventil:

Pojistný ventil v rámci bezpečnostní skupiny:

Více o výběru a instalaci optimálního pojistného ventilu:

Pojistný ventil je jednoduché a spolehlivé zařízení, které umožní zabezpečit bydlení před nepředvídanými havarijními situacemi v topných systémech. Stačí vybrat kvalitní přístroj s vhodnými parametry a poté provést jeho správné nastavení a montáž.

Vybíráte pro svůj topný systém vhodný typ pojistného ventilu? Možná máte ještě otázky, na které jste nenašli odpovědi v výše uvedeném materiálu? Zeptejte se našich odborníků zanecháním komentáře pod článkem.

Nebo možná chcete doplnit materiál o zajímavá fakta a užitečná doporučení? Nebo se podělit o zkušenosti s vlastnoruční instalací ventilu do systému? Napište svůj názor na potřebu takového ochranného zařízení, sdílejte rady pro výběr na základě osobní zkušenosti.